虛擬現實和增強現實對數字媒體教育的影響

謝昊文，李依璇，刁琴琴

（金肯職業技術學院，江蘇 南京 211156）

1 VR與AR的概念

1.1 VR概念介紹

VR是虛擬現實技術，同時也被稱作靈境技術，是一種通過計算機圖像運算處理以及動作傳感捕捉技術的應用，創造出與人進行模擬互動的虛擬現實世界。虛擬現實技術所帶來的是人與智能設備的全新互動方式，通過虛擬現實設備觀察及使用虛擬現實環境中的物品，模擬出的外部感覺。并通過真實的感官反饋，使人獲得VR技術帶來的現實與超現實感受。

1.2 AR概念介紹

AR是增強現實技術，是一種通過即時計算機運算現實影像數據與創造出的虛擬影像數據進行混合處理，使現實與虛擬世界產生無縫的鏈接。在虛擬與現實的碰撞下產生虛實的結合，現實影像與虛擬影像同時出現在人們的眼前，相輔相成，增強對現實世界的感知力，增加信息，為人們的日常生活提供即時信息。

2 VR與AR技術的差異

2.1 設備存在的差異

通過具有圖像運算能力、顯示功能的頭戴式設備，穿戴式運動捕捉設備，環繞式聲音模擬設備，感覺模擬元件實時同步，將人的意識導入虛擬現實的環境，目前主流的VR設備端口可分為三種，分別是移動端、PC端、一體機。

AR所創造的環境是虛實結合的，功能包含智能識別、現實地理定位。主流AR設備為裝載了AR軟件移動端設備與AR智能眼鏡（或頭盔）。移動端AR通過搭載軟件就可以進行AR技術的使用，其擁有著便攜、包容性與普及性，通過軟件就可實現AR技術的應用。目前VR技術在電商、社交、游戲方面都有著實際的應用。

2.2 應用環境的差異

現階段的VR相當于“影射”，這如同電影拍攝，影像可取自實景也可數字創作，在應用上主要關注虛擬場景是否有良好的體驗和交互[1]。根據應用需求、認識水平和技術條件，系統分別構建合理、夸張或虛幻的VR環境。AR則相當于“鏡像”，這如同照鏡子。影像通常伴隨實物而變化。AR強調復原人類視覺的功能，自動去識別、跟蹤物體（系統可自動將物體分為2D、3D、GPS、體感、面部等），然后進行多維建模、場景融合，最后顯示在設備屏幕上，并可實時交互虛擬信息。AR的應用主要是為了提升現實工作、生活或學習的思維動力和實踐能力[1]。VR、AR的常見應用如表1所示。

表1 VR、AR常見應用舉例

3 以教育領域為例凸顯AR、VR優勢

VR與AR技術應用于數字媒體教育分別具備了不同方面的優勢，具體如下。

3.1 VR的多方面教育優勢

3.1.1 浸沒方面，身臨其境

VR技術創造出的定制化虛擬空間使學習者擁有了身臨其境的感受，通過動作捕捉設備，體感設備的輔助反饋對物體進行操控與設計，學生沉浸在這樣的虛擬環境中使得原本乏味的學習變得更有趣味性，獲得專注且深層次的學習體驗。

3.1.2 構想方面，引人入勝

在VR的虛擬世界里，VR擁有著廣闊的構筑可能。在實際學習中，學生在VR技術的輔助下得到了對學習內容客觀理性的認知，系統的學習項目課程將改變為風格不同、劇情不同的定制化事件，技術展現出來具體的抽象概念。學生會得到優于普通教育的知識獲取模式，學習記憶得到了更好的優化。

3.1.3 交互方面，提升效率

在VR環境中不再需要使用常用的PC外接設備如鼠標、鍵盤、數位板等。通過使用動作傳感器分析用戶動作行為數據，使得動作操作成為可視化操作，使得原本煩瑣的外設操作變得簡化與快捷，人機交互方面獲得巨大提升。幫助學生節約大量時間，提升了效率。

3.2 AR的教育適用方面

AR技術對教育領域的支持是十分突出的，能廣泛適應各種教育活動。例如在很多方面，AR技術的應用能使得知識的傳遞脫離枯燥的文字而變得更加生動形象。

3.2.1 興趣方面，樂在其中

寓教于樂是AR最大的特點。知識教授變得不再枯燥無味，通過AR讓學生在娛樂和游戲中獲得知識已變為可能。AR技術不僅能使知識的傳遞變得更加有趣，還可以使得學生在虛擬世界中實現知識的應用，這種“真實”環境的學習體驗使得知識記憶變得更加持久和深刻。

3.2.2 智能方面，動人心弦

AR將成為新的人機交互的窗口。云計算、大數據等優勢，使采用AR技術能更加全面地了解學習者的狀態，從而制訂最合適的學習計劃。

3.2.3 自主方面，改善效果

AR技術能夠實現人和計算機的交流，知識的傳遞可由被動變為主動。通過故事、移動APP、媒體等多種工具，學習者可以多途徑地學習知識。同時通過AR技術，能使實踐活動不再受場地、經費、設備和時間等的限制，獲得更加真實的體驗，使學習者能更深刻地去理解和接受知識。因此，AR技術能夠使學習的途徑和方式變得更加具體，能夠優化學習的過程，彌補知識傳遞的缺陷，提高了知識傳遞的效率。

4 VR、AR在數字媒體教育中的應用

4.1 未來數字媒體教育的發展面對著雙重的挑戰

環境上分析，學生學習的自由度變大，學習的環境不再限于現實課堂，因此，在學習方面需要保證學生的學習活躍度和對學習的積極態度，學生與教師的溝通，學生與學生之間的互動，是未來教育必要保證的條件。學習方法分析、線下的學習項目的專業隔閡較大，課程結構過于死板，大部分內容變得陳舊后無法立即更新，學生的創造力受到了限制，與線上學習的自由程度、豐富的學習資源產生了強烈的沖突。我們需要解決線上學習的信息零碎問題，就必須要用深透的學習方式進行，保證知識結構呈現的完整性。VR、AR技術是具備長期發展及使用意義的全新科技。它拉近了對學習有需求人群與數字媒體教育的距離，改變了學生對時空間的思維概念。在未來的發展中，教育需要通過探尋深透的學習方式與學習空間，這將在VR與AR的支持下實現。

4.2 VR、AR的數字媒體教育應用的體現

4.2.1 硬件定制化

隨著科技的進步，電子設備的更新淘汰速度越來越快，人們對電子產品的要求也是越來越高。因此VR、AR技術實際應用需要硬件和軟件的不斷更新，以適應科技迅速發展的趨勢。在教育領域，VR、AR技術的實現需要硬件和軟件的同步開發，使得創意和實踐完美契合。

4.2.2 內容可視化

VR、AR通過虛擬現實的互動和動畫的呈現將會使得學習的過程變得生動有趣起來。而如何將這些內容進行生動化將是教材編寫的一個難點。

可視化的教學內容，必須通過豐富的故事和場景將知識進行傳遞。而為了使知識的接受能夠循序漸進，故事必須具備較高的邏輯性。VR、AR的學習程序通過較強的邏輯性來一步一步引導學習者不斷獲得知識，取得進步。

VR或AR對于教育資源的開發有著更高的要求：不僅要對大量文字、圖片、視頻、情景等整合以及后期的渲染，還需要對大量的數據進行處理，實現場景和用戶的交互。其開發程度較傳統教學資源難度更高，但相對于整個行業的發展來看，VR、AR每年的行業增長率都保持在100%以上，技術的發展必將帶來更簡便的開發方式，以后VR、AR的開發難度將會逐步降低，VR、AR教學的實現將會更加容易。

4.2.3 環境虛擬化

在VR、AR及網絡等技術的支持下，自學將成為學生提取知識的途徑，在虛擬環境下，學生的學習方式將會變得豐富，通過自學自測的方式自行制訂學習方案，再配合新的教學方案，激發學生對于學習的興趣，提高學習的積極性，完成設計。

在VR、AR的空間內所展現的不只是充足的視聽體驗，還擁有交流互動性，在遇到個人無法處理的問題時，就可以通過技術的發展得到解決的方案，如果有的學生較內向、溝通困難，那么在虛擬環境中他們將獲得虛擬環境所帶來的幫助。

4.2.4 體驗真實化

VR與AR將學習有關的問題有效集中，將原本無趣且枯燥的內容變成了全新的學習內容，把需要記憶的知識進行理解運用，創造出新的學習規則，讓學生得到了真正的學習方法。

在VR與AR所帶來的數字媒體教育模式中教師也需要適應這種變化，靈活使用全新的設備工具。

5 不足與分析

硬件還遠未成熟，相應的軟件內容也匱乏，雖然大批創業者涌入進來，不過實效還是不夠顯著，這是VR、AR的現狀。虛擬現實令人感到眩暈惡心，舒適度差。在早期虛擬現實設備中，也經常出現“虛擬現實眩暈癥狀”。盡管延時滯后和應用設計都會大幅減少這種情況，但其依然時常出現，硬件依然需要改善。

用戶體驗成本相對較高，購買動力不足。相對而言，性能中等偏上的VR設備，其價格也普遍偏高。

隨著科技發展越來越先進，計算機模擬的虛擬世界也越來越真實，很容易讓人沉浸不能自拔，虛擬現實技術會不會成為人們的一種精神鴉片，從而忽略了真實生活，也是需要人們思考的問題。