基于VR技術的沉浸式教學的效果研究和推廣

吳艷*，劉卓，劉夢，胡衛丹，彭良懷

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基于VR技術的沉浸式教學的效果研究和推廣

吳艷1,2*，劉卓1,2，劉夢1,2，胡衛丹1,2，彭良懷1,2

（1.貴州師范學院 數學與計算機科學學院，貴州貴陽，550018；2.貴州師范學院 大數據科學與智能工程研究院，貴州貴陽，550018）

基于VR技術的沉浸式教學是運用VR虛擬現實仿真技術，消除在時間和空間上造成的認知阻礙，為師生之間營造一種完全不同于傳統式教學的交流互動方式，以此來豐富學生的知識結構，并讓學生在模擬中對學習有較濃興趣。就國內外VR沉浸式教學的發展趨勢分析，把VR技術運用到課堂教學上，打破傳統式的教學，以此推動基于VR技術沉浸式教學的研究與推廣，并提出對未來教育的改革發展優勢。

VR技術；沉浸式教學；課堂教學

引言

科學技術日新月異，生活方式正經歷著信息化變革，并且影響著人們的邏輯思維和學習方式，如從黑板粉筆字到圖像，從教科書到多媒體，從3D到虛擬現實技術等諸多技術的出現，體現信息網絡教育與虛擬現實（VR）技術的相結合對未來教育發展的改革。

VR技術沉浸式教學是一種綜合應用各種高端技術且有效的模擬人在虛擬現實自然環境中各種感知系統的人機交互技術方式，并通過人的聽、觸、嗅、等學習環境模擬中使人難以辨認出身臨其境在虛擬世界與現實的感想與體驗。

1 VR沉浸式技術在各高校的教學優勢

1.1 針對性

基于師生立場的不同，針對以往傳統教育的教學方式帶來的局限，對各高校師生的不同需求情況做出相應的處理，利用VR技術對一些抽象而不能通過傳統方式（黑板粉筆字、教科書等）理解時，可以提供虛擬模擬現實場景，讓學生能夠在虛擬真實的世界中尋找和探索，真正地去體驗和交互，來更好地理解和領會這個知識點。

1.2 有效性

傳統教育是主要以教師為教學中心，而學生處于被動狀態的教學方式；然而現代教育改革的要求是把課堂交予學生，將傳統講授方式轉變為啟發引導式，把老師的教與學生的學相結合。而VR沉浸式教學技術則是更好的利用學生探索未知世界的好奇心，在逼真的虛擬模擬世界中，體會沉浸式教學的奧妙，以此來激發學生對學習的興趣，使處于被動的學習者成功轉變為學習的主導者。

1.3 多樣性

在我國，許多高校和機構都在從事VR技術教學這方面的研究與應用，例如：在國內外醫學院校中，VR技術可以創建虛擬的人體模型，讓學習者很容易的就對人體內部器官結構熟悉掌握；在藝術院校，藝術家運用VR技術塑造出更有沉浸感的藝術環境，如可以通過視頻界面進行動作捕捉，并通過具有VR技術的交互性質讓觀眾體驗穿越多重器官等實驗；在航天院校等，可以通過VR技術模擬航天飛行等。

總而言之，VR沉浸式教學打破了傳統教育的教學局限性，并在傳統教育的教學基礎上，彌補學生在課堂上所缺乏的情景再現，使VR技術能夠更好的讓學生突出創新理念和發散思維。

2 基于VR技術的課堂教學模式

通過相關文獻參考，分析國內外與VR沉浸式教學技術相關的案例，通過深究學者的實踐與經驗，并結合國內外高校的實際情況，就鐘啟泉教授研究總結出的，基于VR技術的課堂教學模式如下圖1所示。

圖1 基于VR技術的課堂教學模式

就他而言：學習者可以在VR系統中隨時隨地不管順序的先后獲取知識信息，教師亦是如此，老師在整個VR系統中的教學呈現也不止微課、慕課等這樣的簡單二維呈現，還可以虛擬教學呈現。我們所研究的VR沉浸式教學技術不僅是學習者能在虛擬環境教學中獲取知識，也是學習者和教師共同參與學習交流的平臺。

3 VR沉浸式技術在教學中的應用

VR沉浸式技術從醫學、藝術、航天等各方面不同進入了日常教學活動中，出現了“虛擬人體模型”、“虛擬實驗室”等新的教育方式，這些方法不僅是教育現代化、信息化的體現，更是教育高科技水平的展示。針對VR技術沉浸式教學的要求不同，我們將對象分為學習者與教導者兩個角色。

3.1 學習者

一個好的學習環境對于一個學習者來說有著很大的影響，而傳統的學習環境禁錮著學習者的思維，在接受知識的過程中學習者因為思維的定勢而處于被動狀態，然而VR技術能夠呈現虛擬的學習環境，特別的虛擬的學習環境也可以動態的呈現不同學習情境，為課堂學習情境創設真正的虛擬現實沉浸感和視覺動態。學生在學習知識的過程中，不再處于被動，在虛擬的學習環境中不斷地研究、實踐，獲得所需知識，真正做到自主學習的學習方式。當然學習過程也是不受時間與空間的限制，它是由學生在自主參與過程中通過思維發散所產生。

3.2 教師

教師是學習者的引導者，同時也是教學信息和學習信息的實踐者和傳送者，對于教師來說，教學方式的好還影響著學習者的學習思維，因而不同的教師形成不同的教學模式，但是隨著科技的不斷提高和多媒體的不斷發展，教學模式正在不斷革新和發生變化，教學模式改變的一個重點集中在教學是應該以學生為中心，還是以教師為中心，而VR技術的出現則很好地解決了這樣的問題。讓學習者成為知識獲取的主體，同時結合老師的引導作用充分促使學習者在虛擬的學習情景中更好的掌握學習知識的技能。

4 VR沉浸式教學模式在各高校實行時需解決的問題

4.1 VR產品的價格與功能成正比

VR產品功能越豐富，相應的價格也越高，高校引進VR產品必會過高的設備費用，雖VR產品能給學習者帶來很好的學習體驗，但過高的設備花費必會帶給學校以及學習者一定的費用壓力，從而可能會使教學并不能達到真正的效果。

4.2 VR產品性能不夠完善

學習者在虛擬教學環境中主要是通過頭來觀察變換的環境，因此對畫面的質量要求很高，但目前大部分的VR產品分辨率很低，很難使學習者沉浸其中，其次畫面延遲所引起的暈眩感、疲勞感。導致腦負擔過大，所以縮短延遲時間和提高分辨率是有待解決的問題。

5 結束語

隨著科學技術的不斷發展，VR沉浸式技術在未來發展中有著重要作用，特別在教育領域中它是一種先進教學方式變革，虛擬的學習情景可以帶給學習者很好的學習體驗，同時VR產品是一個強大的資源庫，可以給教學提供豐富的學習資源，從而最大限度地表現出其良好的教學與資源優勢，但面對現代化進程的挑戰以及教學模式的不斷改變，傳統教學的學習環境弊端越來越凸顯出來，但隨著VR技術的不斷成熟，在未來的教育行業中，VR技術對傳統教學有著良好的兼容作用，基于VR沉浸式技術的教學模式將會被更多的人接受，真正在意義上實現VR沉浸式技術在教學課堂中的應用，從而推動VR沉浸式教學技術在教育界的發展。

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Research and Promotion of Immersive Teaching Based on VR Technology

WU Yan1,2*, LIU Zhuo1,2, LIU Meng1,2, HU Weidan1,2, PENG Lianghuai1,2

(1.Department of Mathematics and Computer Science, Guizhou Education University, Guizhou Guiyang, 550018, China; 2.Big Data Science and Intelligent Engineering Research Institute, Guizhou Education University, Guizhou Guiyang, 550018, China)

Immersive teaching based on VR technology is to use VR virtual reality simulation technology to eliminate the cognitive obstacle in time and space, and to create a kind of interaction between teachers and students that is completely different from the traditional teaching. To enrich the student's knowledge structure, and allow students to be more interested in learning in the simulation. Based on the analysis of the development trend of VR immersive teaching at home and abroad, the VR technology is applied to classroom teaching to break the traditional teaching, so as to promote the research and popularization of immersive teaching based on VR technology and put forward the reform and development superiority of future education.

VR technology; immersive teaching; classroom teaching

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.066

TP391

A

1672-9129(2018)01-0160-02

吳艷, 劉卓, 劉夢, 等. 基于VR技術的沉浸式教學的效果研究和推廣[J]. 數碼設計, 2018, 7(1): 160-161.

WU Yan, LIU Zhuo, LIU Meng, et al. Research and Promotion of Immersive Teaching Based on VR Technology[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 160-161.

2017-10-22；

2017-12-19。

貴州省2017年大學生創新創業訓練計劃項目（項目編號：201714223026）。

吳艷（1995-），性別女，漢族，貴州省大方縣人，在校就讀。E-mail:2209282216@qq.com