基于VR的教學系統探究

康婉華 李文波

摘 要：在科技日益發展的今天，傳統的課堂教學模式已經不能完全滿足學生獲得知識的欲望，學生的學習自主能動性受到了限制。VR作為教育領域的新興技術，它通過交互技術、人機界面技術等各種技術手段讓學習者自發的通過與計算機進行探究學習，或與其他學習者進行合作互動。在這樣一個虛擬的學習系統中，學習者可以獲得更加真實的學習體驗，并在不斷的學習過程中建立一套屬于自己的知識體系。VR作為教學媒體，與教師協同提供更有效的學習機會，是強化課堂的有力媒介，更需要學生的主動參與。

關鍵詞：VR;教學;教育系統

基金項目：西南財經大學天府學院2017年校級重點科研項目“基于VR技術的仿真情景教學在設計專業課程中的運用”（項目編號：TFC2017ZD05）。

1 概述

20世紀末，VR（虛擬現實技術）依托計算機的發展開始慢慢成形，逐漸發展成為一門嶄新的綜合性信息技術。21世紀初，隨著計算機軟硬件技術的發展，VR開始慢慢進入我們的生活，并在各個領域得到看廣泛的應用，例如醫學、藝術、設計、地產、軍事、考古、娛樂等諸多領域不斷創新與發展，為社會帶來了巨大的經濟效益。隨著網絡新媒體的快速發展，人與人面對面交流的機會逐漸減少，更多的是透過互聯網進行溝通。而這種使用計算機語言進行枯燥、生硬且被動的互動方式，也為普通用戶難以接受。VR技術的出現改變了這一現狀，VR所構建的三維虛擬環境在突破時空限制的基礎上，讓使用者獲得了更加真實的體驗，在人機交互的操作環境、三維空間的表現形式以及新鮮度方面，VR都向人們展示了新的方式和可能。所以，VR技術作為一種以計算機技術為核心的現代高科技技術，已經被社會廣泛認為是本世紀重要的學科之一，也是影響人們生活學習的重要技術之一。

2 VR技術在教育系統中的體現

近年來，VR技術逐步被運用于教育領域中，是教育技術學科發展的一個飛躍。在我國的教育事業中，傳統的教學方式延續多年，人們已經逐漸意識到了它的弊病與不足。在近幾年，開始引進多媒體教學方法后，老師們不再被局限于黑板，而是可以借助于計算機、投影儀、音像設備等，通過視覺、聽覺、觸覺等全方位的方式輔助教學，從而獲得了極佳的效果。以信息技術為背景的現代教育教學雖然很大程度上提高了學生的學習興趣，發揮了學生的主觀能動性，但大多數多媒體教學只能按照電腦程序設計的既定流程進行播放瀏覽。而如今的VR能在視覺、聽覺、知覺等方面較傳統的多媒體教學，為學生提供更真實、更奇妙的學習體驗。VR技術能將三維空間概念用軟件清楚的展示出來，使學習者自然并直接地與虛擬環境中的對象進行交互，并通過各種形式參與到事件的發展變化過程中，從而獲取最大的控制權和整個空間的操控自由維度。

基于VR的沉浸式、可交互、多感知、高還原度的虛擬現實仿真學習場景的研究，為了更好的培養學生的思維方式，筆者提出藝術設計專業技能課程與VR技術相結合的教學實驗。基于計算機軟件操作的核心課程，具有難度系數高，教學易陷入枯燥、學生容易放棄等特點。因此如何借助先進的VR技術改變教與學兩端的困境，成為迫切需要解決的難點。VR作為一種新型的教學媒體，其研究價值將會越來越重要。VR教室及教學系統的構建旨在促進新的教學方法改革和教學手段的更新，根據學校發展、教師發展、教學發展的要求，實現創建自主學習的課堂環境。基于VR的沉浸式、可交互、多感知、高還原度的虛擬現實仿真學習場景的應用及其應用效果有較大的研究意義。

第一，這是教學改革的需要。隨著社會的快速發展，教學的形式慢慢地隨著社會需要改變著，教學改革的內容之一是要以學習者為中心的、自主的、探究式的學習模式，這種新型教學模式已逐步應用于教學中。應將VR應用于新型教學中來創建由學生自主探究的沉浸式、可交互、游戲體驗式教學模式，有助于自主學習更好的實現，對教學改革地進行起到促進作用，提高我校設計專業技能課程教學水平的要求。

第二，提高教師教學效果和學生學習體驗的需要。相較于傳統的課堂講授方式，學生對VR沉浸式交互學習模式的學習興趣較高，研究VR技術在自主學習中的應用，可以避免學習環境中不良因素的影響，有助于增強學習者的學習動機，提高其學習的積極性，也能更好的提高他們對知識的渴望度和學習中自主能力。

第三，是來自行業對教學創新的需求。快速發展中的設計行業（如效果圖制作、商業展示、游戲場景設計等）的技術升級和技能更新十分迅速。對從業者的技術和技能要求也越來越高。基于VR的教學模式的創新設計可以幫助學習者了解和掌握當代先進技術，積極自主學習，獲得知識。在學習過程中實時教師和學生進行交互探究，為學生提供幫助，提高學生各方面綜合能力，為社會培養高創新能力人才具有重要的意義。

在VR的輔助下，可以模仿出更出色和有特色的教室環境，使學生不受時間與空間的限制，完成課堂的教學目的。VR特有的現實、沉浸的特點，能夠給學生帶來逼真、生動的學習環境，學生在這樣的環境中作為一個參與者，能夠通過真實感受來增強記憶點，不僅有利于激發他們的學習興趣，調動積極性，而且更有利于突破教學中的難點、重點問題，特別是在復雜技能的傳授方面起著不可替代的作用。計算機教學具有技能性較強的特征，因此將VR技術運用在計算機教學中，無疑是一種改善教學方式的有效途徑。利用虛擬現實技術建立起與學科相關的虛擬實驗室來更好的幫助學生學習進步，這一過程必須慢慢推進。

3 對VR運用到教學系統的展望

VR教學系統有著其特有的優勢，在教育領域于未來的發展過程中有著重要的趨勢，作為一種教學探索，實踐才剛剛開始。VR教學系統能讓學生和教師在超越現實的虛擬環境中自由移動、交互和操作，體驗到無法用簡單的圖文或者視頻構造的情景。再加上對VR教學軟件的興趣和穿戴設備的限制讓他們的注意力高度集中，可以說是最有效率的學習方式。VR教學系統提供了更符合人性、更有效率、更多元化的教學方式，從而使學習更簡單、更快樂、更高效！VR教學系統結合游戲化、情景轉化等多種手段，能夠有效解決教育難題，激發學生興趣。利用VR技術的沉浸感，能夠實現在虛擬場景下給學生提供“實操”機會，讓學生在一個自然逼真的環境下直接參與、互動，更能激起學習興趣，也更有利于學生記憶。VR技術可以將實驗器材進行模擬還原，讓原本昂貴的實驗器材實現隨手可取，有效降低了實驗成本;在虛擬場景中，學生不必擔心失誤操作帶來的危險。同時，VR教學打破時間、空間，實現教育資源共享，在VR教學的時代海量的優質資源隨意挑選，不再受制于地區、學校甚至家庭的貧富條件。通過VR教學，我們可以自由穿梭于微觀世界與浩瀚宇宙。

就目前情況來看，VR教學系統開發的前景是非常廣闊的，相信VR與教育相結合的教學模式能在我國大放光彩，推動我國教育事業的發展。

面對計算機技術的不斷發展，VR受時間、場地、硬件器械、人力物力等因素的制約，還擁有一定的局限性，需要我們在以后的探索中不斷解決實際問題。而且面對教學模式的改變，VR面向多平臺的應用和探索也有很多需要跟進和不足的地方。我們對于VR在教學系統中廣泛應用的認識和可能性開發，還需要在反思性實踐中慢慢推進。

參考文獻

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作者簡介

康婉華（1990-），女，漢族，四川省成都市人，碩士，西南財經大學天府學院專業教師，研究方向：數字媒體藝術理論與實踐研究。