VR/AR技術(shù)在教育教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用

楊秀杰

摘要：VR/AR技術(shù)作為新興的科學(xué)技術(shù)，在社會發(fā)展與進(jìn)步中占有舉足輕重的地位，在當(dāng)前教育教學(xué)中的應(yīng)用已成為不可或缺的環(huán)節(jié)。在教學(xué)過程中，通過VR/AR技術(shù)將知識更加立體直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，不僅極大地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，還可以加強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。該文就VR/AR技術(shù)的概念和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行闡述，并根據(jù)其不同教育階段進(jìn)行探討VR/AR技術(shù)的具體應(yīng)用，為教育帶來更多技術(shù)的改變，為實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互互動技術(shù)提供理論支撐。

關(guān)鍵詞：VR/AR技術(shù);教學(xué);應(yīng)用

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0163-02

Abstract： as a new science and technology， VR/AR technology plays an important role in social development and progress， and its application in current education and teaching has become an indispensable link. In the teaching process， VR/AR technology is used to show the knowledge to students more stereoscopically and intuitively， which not only greatly stimulates learning interest， but also strengthens learning experience and cultivates core literacy. This paper expounds the concept and application field of VR/AR technology， and discusses the specific application of VR/AR technology according to its different education stages， which will bring more technological changes to education and provide theoretical support for the realization of human-computer interaction technology.

Key words： VR/AR technology; teaching; application

1 VR/AR概念及應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）技術(shù)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬生成虛擬三維空間，通過逼真的虛擬仿真場景為用戶提供視覺、聽覺、觸覺等感官虛擬，借助穿戴設(shè)備使人產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)。隨著各種技術(shù)的深度交融，互相促進(jìn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育、軍事、工業(yè)、藝術(shù)與文娛、醫(yī)療、城市仿真、科學(xué)計(jì)算可視化等領(lǐng)域的應(yīng)用都有極大的發(fā)展。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality）技術(shù)是虛擬與真實(shí)的疊加，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，將虛擬的信息數(shù)據(jù)應(yīng)用到真實(shí)環(huán)境，使真實(shí)世界對象與虛擬物體實(shí)時(shí)疊加到一個(gè)畫面或空間，增強(qiáng)人們在多重感官方面的體驗(yàn)。AR技術(shù)的發(fā)展和成熟，使其更廣泛地應(yīng)用在醫(yī)療、軍事、展覽、旅游等領(lǐng)域。

2 VR/AR教育的現(xiàn)狀分析

2.1 VR/AR教育已成為全球教育趨勢

全球信息化教育大時(shí)代，教育模式、內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式正發(fā)生深刻的變革。VR技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用使得更多的人認(rèn)識虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，逐漸深入大眾的視野，越來越多的人投身VR虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，各種開發(fā)軟件應(yīng)運(yùn)而生、愈發(fā)成熟。VR/AR教育必然成為焦點(diǎn)。

2.2 政策紅利，支持VR/AR教育落地發(fā)展

近年來，國家大力推進(jìn)教育信息化建設(shè)進(jìn)程， STEAM教育、創(chuàng)客教育、VR教育等概念應(yīng)運(yùn)而生。國家教育部明確將VR技術(shù)列入教育信息化的年度重點(diǎn)工作任務(wù)，利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)探索教育教學(xué)新模式，全力推動信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。

2.3 全國各省市加快推進(jìn)，VR/AR教育普及在即

各地政府對VR行業(yè)支持政策紛紛出臺，2019年下半年學(xué)校投標(biāo)采購涌現(xiàn)上升態(tài)勢。全國中小學(xué)約29.3萬所，AR/VR教育將是每個(gè)學(xué)校的標(biāo)配，VR教育將開啟萬億級市場。對廣大教育工作者來說，VR/AR帶來全新的教學(xué)展示形式，能夠?yàn)閷W(xué)生打造更為生動有趣的立體課堂。VR/AR教育將打造一個(gè)新奇科幻的虛擬世界，打開孩子認(rèn)知世界的大門。

3 VR/AR在教學(xué)中的具體應(yīng)用

3.1 AR在幼兒階段的應(yīng)用

幼兒教育作為整個(gè)教育體系的基礎(chǔ)，孩子們對事物充滿好奇心和求知欲，用AR開啟幼兒的智慧與心靈，如AR科學(xué)探索、AR生物學(xué)習(xí)、AR海洋、AR美術(shù)創(chuàng)作、AR校園、AR生命安全教育，AR航天等，使孩子們的認(rèn)知活動成為一件快樂的事。

3.2 VR/AR在學(xué)科實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用

目前國內(nèi)的在線教育模式仍停留在單純地將線下學(xué)習(xí)中的課件、教材搬上互聯(lián)網(wǎng)，這對學(xué)生來說并不能夠激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情。從政策層面來看，與國家教育部方針也是相契合的，VR技術(shù)豐富教學(xué)形式，發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢，彌補(bǔ)不足，讓學(xué)生在學(xué)校就能體驗(yàn)到當(dāng)下的主流科技。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，身臨其境的學(xué)習(xí)探究，讓學(xué)生們感受到眼見為實(shí)的認(rèn)知。

3.3 VR/AR在學(xué)生創(chuàng)客教育中的應(yīng)用

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與創(chuàng)客教育相融合，為學(xué)生打造一個(gè)自由沉浸的校園VR創(chuàng)客平臺。VR創(chuàng)客體驗(yàn)、手工制作、智慧電子、3D打印等多種創(chuàng)客形式結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科解決問題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和動手創(chuàng)新能力。比如用VR/AR進(jìn)行美術(shù)創(chuàng)作，繪畫、還可以體驗(yàn)“一帶一路”中的非遺傳承，觸摸千年文化。

3.4 VR/AR在素質(zhì)教育中的應(yīng)用

當(dāng)今教育信息化飛速發(fā)展，一種以VR/AR技術(shù)為代表的創(chuàng)新型智慧教育方法正在逐步提升學(xué)生的科技素質(zhì)，VR/AR素質(zhì)教育應(yīng)運(yùn)而生，如VR航天探索、VR垃圾分類教育、VR禁毒教育、VR安全教育、VR/AR心理減壓、VR紅色文化教育等。

3.5 VR/AR在STEAM教育中的應(yīng)用

STEAM教育是多學(xué)科交融的教育，融合了科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Art）、數(shù)學(xué)（Mathematics）多學(xué)科內(nèi)容，著重超學(xué)科實(shí)踐性教育，培養(yǎng)學(xué)生多途徑解決問題的能力，激發(fā)創(chuàng)新活力，使學(xué)生能更好地適應(yīng)全球信息化競爭。

VR教育充分利用VR技術(shù)的交互屬性，和內(nèi)容覆蓋多個(gè)學(xué)科及專業(yè)，這又高度契合了STEAM教育跨學(xué)科的屬性。VR教育與STEAM教育、創(chuàng)客教育相互融合的教育方式，隨著未來技術(shù)發(fā)展，勢必會在不同的層面繼續(xù)相互滲透。

3.6 VR/AR 在其他教育培訓(xùn)中的應(yīng)用

VR/AR提供五大優(yōu)勢變革行業(yè)培訓(xùn)。針對實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)備與系統(tǒng)的開發(fā)，達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)專業(yè)性;VR仿真模擬操作，無須實(shí)際操作所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，確保安全性;實(shí)時(shí)培訓(xùn)，不受時(shí)間空間限制，高頻次學(xué)習(xí)，降低預(yù)算，實(shí)施低成本;仿真模擬操作，身臨其境，深度重沉浸體驗(yàn)，達(dá)到高仿真;提供完整的培訓(xùn)系統(tǒng)，從培訓(xùn)到監(jiān)控再到評分改進(jìn)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)體系化。

4 在教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢分析

在教學(xué)應(yīng)用中引入VR/AR技術(shù)，可以有效地激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)，通過創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，來增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，感受心理沉浸，跨越時(shí)空界限，實(shí)現(xiàn)動感交互穿越，呈現(xiàn)跨界知識融合，達(dá)到培養(yǎng)核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

4.1 讓醫(yī)學(xué)變得真實(shí)

在傳統(tǒng)的手術(shù)中，醫(yī)生僅能根據(jù)多張平面影像來判斷病變位置，而AR技術(shù)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)特性能以三維立體的形式呈現(xiàn)患者病變位置、血管、組織等，極大提高了手術(shù)的精準(zhǔn)度和安全性。而對于醫(yī)科教師來說，通過VR技術(shù)可以加深學(xué)生對生物或者解剖學(xué)的認(rèn)識，VR技術(shù)就能提供一目了然的動態(tài)視覺模型，是一個(gè)非常好的教輔工具。

4.2 體驗(yàn)向往的地方

參觀世界各地名勝通常費(fèi)用昂貴，而游歷深海極地對于很多人來說更是一生不可能實(shí)現(xiàn)的事情。VR/AR產(chǎn)品正為全國的家庭和幼兒園區(qū)提供360°的虛擬現(xiàn)實(shí)旅行。從沙漠到極地，從草原到海洋，通過使用繪本和手機(jī)，學(xué)生就能進(jìn)行體驗(yàn)。對于無法在各地旅行和親身體驗(yàn)的幼兒來說，這種沉浸式體驗(yàn)?zāi)茏屗麄儷@得熟悉感和歸屬感，對世界保持好奇心。

4.3 重現(xiàn)歷史場景

人們不可能讓時(shí)光倒流，穿越回去重新經(jīng)歷歷史中的事件，但虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)卻提供了這樣一個(gè)機(jī)會，讓學(xué)生進(jìn)入一個(gè)他們從未去過的空間?；厮輾v史，感受古韻，VR與國學(xué)結(jié)合，無疑是當(dāng)下學(xué)習(xí)國學(xué)的創(chuàng)新方法。這種沉浸式體驗(yàn)學(xué)習(xí)不僅可以使學(xué)生深刻理解文字含義，還能夠感受傳統(tǒng)文化的意蘊(yùn)。

4.4 構(gòu)建同理心

“站在別人角度上看問題”“學(xué)會換位思考、將心比心”這些道理說起來容易，但構(gòu)建同理心卻是一個(gè)龐大的工程。在國外，多所學(xué)校的學(xué)生能通過虛擬現(xiàn)實(shí)，“走進(jìn)”敘利亞的心臟地帶，感受戰(zhàn)爭的殘酷，體驗(yàn)難民的生活;另一方面，VR技術(shù)能模擬視覺障礙等疾病，讓學(xué)生體驗(yàn)病人面臨的醫(yī)療挑戰(zhàn)，從而引導(dǎo)他們換位思考。

5 總結(jié)與前景

VR/AR教學(xué)，解決教育需求，刻不容緩。隨著科技信息化快速發(fā)展，VR/AR教育必將迎來新的發(fā)展機(jī)遇，改變傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式，在教學(xué)場景上將不可能變?yōu)榭赡?。在政策的鼓?lì)和市場的驅(qū)動下，VR/AR教育作為一種新的教育科技工具，將會開拓更多應(yīng)用領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊雪.運(yùn)用VR技術(shù)進(jìn)行探究式教學(xué)[J].科技風(fēng)，2020（5）：58.

[2] 王同聚.虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用與前景展望[J].數(shù)字教育，2017，3（1）：1-10.

[3] 姚麗娟，李憲東.VR教學(xué)體系研究與探索[J].山東教育（高教），2019（11）：51-53.

[4] 金彩云，劉鑫，李耀鋒.基于VR/AR技術(shù)的創(chuàng)客教學(xué)模式研究[J].軟件導(dǎo)刊，2020，19（8）：247-250.

[5] 張華，王青.基于VR技術(shù)的沉浸式教學(xué)[J].四川教育，2020（Z2）：56-58.

【通聯(lián)編輯：代影】