VR技術在當前教育、教學體系中的應用

龐征

摘要：教育關乎關乎個人的成長，更國家的命運。信息化時代的到來，教育工作進入到了一種前所未有的新環境，這就意味著教育工作面臨著全新的挑戰，因而，教師需具備更好的開展教育工作的能力。作為信息時代的新興產物，VR技術在大大小小的領域都得到了一定程度上的應用，當然也包括教育領域。本文通過闡述VR技術概念、VR技術在教育領域應用中的現狀、問題、可行性，提出VR技術在當前教育、教學體系應用的實現方法，希望能更好的在教育教學中應用VR技術，從而滿足信息化時代教育發展需求。

關鍵詞：VR技術;教育;教學體系;應用

引言：信息化時代的到來對人們的生活產生了重大的影響。隨著信息化的深入推進，教育行業的發展受到了人們的廣泛關注，家長、老師更加重視對學生教育的培養。教育工作的良好開展需要教育領域緊跟信息時代潮流，通過應用新技術不斷擴充豐富自身，優化教育流程與結構，不斷前進發展。在這過程中，VR技術為教育行業的快速進步提供了可能。近些年來，VR技術取得了一定的完善進步，其功能不斷豐富，用戶體驗頗為樂觀。然而，就目前開看，VR技術主要在旅游、游戲、航天、軍事領域應用良好，而在教學領域應用還不足夠，在學校中，VR技術大多被用于科研、實驗，在輔助教學方面應用亟待增強。

一、VR技術概述

（一）VR技術教學理論基礎

VR技術是伴隨著信息化的大踏步邁進而產生的計算機技術。它能夠通過仿真的虛擬環境，使用戶充分感受到一次豐富的多感官體驗，從而幫助用戶加深對真實情形的感知。VR教學是建立在一定的理論基礎之上的，相應的理論基礎如下：

1、情境認知理論

該理論注重說明學習往往發生于情境之下。在情境中，學生積極尋求新知識、學習新思想，完成教師布置的作業。這不僅可以讓學生在學習中正確認知自我，產生并加強學習的熱情，還可以讓學生在情境之中搭建起知識的橋梁，使學生通過情境來認知，增加學習經驗，感受學習樂趣，將自身完全沉浸在情境之中，從而促進學生學習進步，推進課程向前邁進。

該理論認為學生在學習知識的時候往往是將自己的理解融進其中。他們往往根據所聽、所想、所看去吸收知識、加工知識、記憶知識。這樣，知識通過教師運用的授課資源、設備、工具被學生以十分具有個性化、多樣化、具體化的形式存在腦海中，供學生進一步豐盈自身的知識庫。VR提供給學生思考、總結、提升自我的機會，使學生可以充分在學習中建構自己的知識體系，完善自身知識儲備，為學生學習創建有利的環境。因此，通過將VR投入課堂教學中，學生獲取到大量由VR提供的學習素材，并根據這些素材進一步觀察、探索、發現，建構起自身的知識架構，然后嘗試更進一步探索知識的無限可能性。

該方法在工程學中應用較為普遍，包括數學模擬、物理模擬。VR應用于教育教學中，主要采用物理模擬思維方法。物理模擬就是將不好研究的一個具體模型作為原型，然后設計出一個與原型相似的可以用來觀察的模型，通過觀察的模型來探索原模型的思維方法。通過運用這種方式，學習者可以在簡單可利用的模型中進行真實實驗，了解和掌握原模型架構以及原理、應用，從而更好地學習知識，提升思維能力。

（二）VR 技術特征

1、交互性

用戶在通過VR技術提供的虛擬環境中體驗、操作物體，同時該虛擬系統給予用戶一定的反饋，這便是VR技術的交互性體征。 借助交互系統，用戶可以充分在虛擬世界進行交互活動。根據用戶的需求，虛擬環境通過一定的指令進行操作，從而與用戶實現交互，使用戶體驗到置身其中的感覺，增強用戶體驗。

構想性是指VR技術構造的虛擬環境能夠提供給用戶充足的空間去想象，從而突破人類已有認知局限性，使得人類認知范圍日益增大，從而能夠逐步去構建新的環境，從而超越客觀世界的范圍，提升人類認知。

沉浸式體驗就是指用戶完全融入到虛擬環境中，并產生出真情實感的體驗。VR技術便提供了這樣一種沉浸式體驗，它使得用戶投入到一種虛擬環境中，所見、所聞、所聽、所感皆為親身體驗。用戶身處其中體驗它所構造的世界，感受、思考、發現，從而獲得一些認知，取得更快進步。

二、VR技術在教育領域應用中的現狀

（一）VR教學的現有教學形式

1、電腦仿真教學

現有教學中，教師應用VR技術的軟件搭建虛擬環境，通過圖片、聲音等方式展現教學內容。通過教學內容與可視化的圖片以及以音頻的結合，將課本上原本抽象的理論知識形象化，或是將用言語難以說明的知識通過虛擬環境呈現出來，為學生構建新穎有趣的學習環境，提升學生學習興趣，增強學生的學習能力。

VR情境教學生動形象，可以充分達成學生學習互動交流的目標。在VR教學中，學生置身于充滿想象力的空間，思維活躍度大大增加，絲毫可以不受外界束縛，學生之間相互交流互動，并積極向教師尋求意見，增進了師生以及學生間的關系，學習氛圍濃厚，學習效果顯著。此外在大家的談論下，教學內容也不斷豐富完善，學生學習可利用的資源也越來與豐富。

在當前教學中，教師往往運用VR技術設計VR立體模型來向學生講解圖形知識。課本中往往存在大量圖形，對于立體化的圖形，課本中并不能較好的展現，學生也就難以發揮空間想象力。VR技術教學可以充分解決這個問題，它可以設計出來三維立體模型，從而方便學生觀察、理解圖形。通過直觀地觀察圖形，學生可以學會透過現象看本質，把握事物內在發展規律，從而掌握圖形背后要表現的知識。

VR技術提供的技能虛擬訓練是指學生在現實世界的學習中產生的疑問、設想都可以通過VR模擬演練，得出成果。VR模擬訓練實現簡單，學生容易上手。在VR模擬環境中，學生能夠進行多種模擬訓練。該特征可以激發學生多思多考多問的欲望，以及動手實踐能力，提高自己的技能水平，增強學生的獲得技能的滿足感。

（二）VR教學面臨的問題

1、硬件配置問題

VR技術目前在教學領域還尚未普及，應用進教學中后，對原本理性化、抽象化的教學內容改變并不大。其實，VR技術的硬件配置還尚未成熟，而教學對于VR技術往往有著更高的要求。因此，VR技術需要不斷完善，連續不斷地加強三維建模、圖像處理、物理建模、數學建模等等，使用戶體驗到較為豐富的通過VR技術實現的產品，感受到VR技術的便利性、有用性。此外，針對新的硬件配置，其價格應該相應符合物品的價值以及用戶的消費水平，確保充分滿足用戶需求，實現VR技術的價值。

2、教育內容問題

在應用VR技術教學之前，應該首先規劃好VR課程要走什么樣的流程以及最終要達到什么樣的效果。然后，在實際VR課堂上，教師充分按照自己設計好流程展開教學。教師通過一系列角色設定、情境交互、課堂互動、音視頻展示、動畫制作、設備實施和資源整合共享等，來完成VR教學。這一套流程雖然優化教學結構、吸引學生興趣，但是也會造成一系列的問題。比如工作量大、制作成本高、用戶群小，從而導致很多VR教育產品商不愿意去做教學內容方面的設計，而是朝著硬件設備方面創作。

三、VR技術在當前教學中應用的可行性

（一）模擬各個教學場景

教學內容往往由于多種因素的影響不易展開，包括教學方式古板、教學內容抽象、教學地點不適當等。這些在一定程度上影響教學質量、使教學體系不盡完善。VR技術可以充分彌補方面這方面的不足，通過圖片、視頻、音頻等方式展開教學內容，模擬教學場景，呈現給學生多方位的感官體驗，開闊學生視野。學生很容易被這些精彩的畫面、圖片所吸引，以便更加集中注意力去聽課，更加配合教師完成教學任務，教師的課堂教學工作也會更加順利完成，從而推進教學進度。

（二）動態化的學習監控體系

在學校監控體系中，同樣應用到了VR技術。在監控體系中的軟件和程序中運用VR來對學生學習情況進行跟蹤、記錄、反饋。這樣極大地方便了教師對學生學習進度的掌握，并積極分析當前情況以便做好下一步的計劃。同時，學生也能夠更加認真對待學習，做到不敷衍，充滿動力地投入到學習中。

（三）拓展性、多元化的功能

VR技術不僅擁有開展多媒體教學的功能，更擁有合并教學內容、引領學習學科前沿、監控學習狀態等多項功能。而在當前應用教學中，VR技術實際被應用的方面尚顯不足。教師要積極學習VR技術專業性知識，并動手實踐，積極拓展VR技術其它功能，使VR技術得到最大限度應用，從而完善VR在教育中的影響，促進教育體系進步與發展。

（四）提供全新體驗和視角

學生對于新生事物總是會產生著濃厚的興趣。于學生而言，VR技術便是一種新事物，因而，會對它的一切功能充滿著好奇。VR技術通過應用圖形處理技術、計算機技術提供給用戶全新的體驗，用戶沉浸在虛擬世界里體驗真實世界的東西，獲取了大量的知識信息。在VR技術的引領下，學生感受到的學習舒適度、新穎度不斷增加。立體化教材、多媒體教學、VR產品等的出現，大大豐富了學生學習知識的途徑，大量抽象。晦澀的知識通過VR技術的融合而變得豐富而又形象，生動而有具體，學生擁有了全新的體驗和視角去學習，大大增強學生對知識的掌握。教師要根據學生的特點，發揮自己引導的作用，將VR技術融入課堂教學中。通過VR技術展示給學生趣味十足的課程內容，使學生愿意配合教師進行知識的吸收，學習積極性較大程度上被激發，學習效率得以有效提升。

四、VR技術在教育應用中實現的路徑

（一）國家政策層面

政府需要充分發揮自身的主導作用，為提高教育領域中VR技術的應用效益做好充分的準備。政府要重視技術引導下的教育進步，建立VR教育應用研究體系，并且注重產學研相結合。為了充分發揮主導作用，政府要注重運用法規制度完善VR技術規范，支撐以及VR教育體系發展。政府要調動經費資助VR教育教學，鼓勵支持相關課題立項、研究，構建VR技術教學系統，建立跨學科學習團隊。以此，國家真正站在群眾角度思考問題，使VR教育得到大力推進，促進教學體系穩固并發展。

（二）VR產業方面

VR技術屬于新興技術，各方面制作包括內容、架構、研發等都十分新穎。然而對于教育領域而言，不僅僅要考慮到擁有先進的技術，還要大力重視教育的社會性、人文性，這也要求VR產業包含更多的因素，考慮多方面的內容。VR教育功能豐富，集感受、監管、實踐、鍛煉于一身，教師要充分考慮到自身的能力水平，確保最大限度在課堂中應用VR技術。此外，VR產業提供的教育教學軟件要開放和共享，通過共享機制使得眾多開發者掌握到開放的技術，從而開發者可以提供給教育機構更多的學習資源，以此促進VR教育軟件優化升級，進而推動VR技術與教育產業進一步融合。

（三）教師不斷學習提升

教師要保持不斷學習的心態，認清自己的不足，創新教學觀念，發揮自身的引領作用，細心觀察各個學生的學習情況以及性格狀態，真正站在學生角度出發，思考適合學生的學習方式。因此，教師要跟上時代的步伐，通過技術輔助開展教學活動。教師要有運用VR技術教學的意識，正確選取適宜的VR產品、教材，確保學生可以充分接受這樣的教學方式，并提升興趣，從而可以改善學生的學習效果，同時也促進教學取得更明顯的成效。

（四）構建VR教學反饋系統

任何系統都要不斷進行反饋才可以進步，VR教學系統亦是如此。教師在應用VR教學時，要注重學生的反饋，定時定期像學生收集學生對VR教育的感受，鼓勵學生多發言，提出問題，教師將學生以及自己的反饋信息收集起來，反饋給VR系統，從而助力VR系統優化升級，為教學提供最佳的服務，推動教學進程。

五、總結

信息化時代的教育顯得更為重要。VR技術作為信息化時代的產物，需要充分融入教育體系，助力教育事業發展，今后，VR技術將會受到越老越多教育者的推崇。當然，在應用VR技術教學時是一種兼顧傳統教學，并超越傳統教學的教學形式。目前的VR教學存在著硬件配置、教育內容不足夠的問題，教育行業要充分認識到VR教育的優勢、可行性，重視VR技術的滲透;國家層面、VR產業方面都要積極做出響應;教師也要不斷學習VR技術，提升自己的能力，并構建VR教學反饋系統進行系統反饋，通過這些方法手段，促進VR技術在當前教育、教學體系中的充分應用。

參考文獻：

[1]元偉霞. 虛擬現實技術在教育領域中的應用研究[J]. 創新創業理論研究與實踐， 2019（10）：52-53.

[2]黃展博，楊艷芳，劉志平. VR技術在個性化虛擬教學中的應用研究[J]. 物流工程與管理， 2020（2）：169+188-189.

[3]林琳. 虛擬現實技術在建筑設計教學體系中的應用[J]. 電大理工， 2008（1）：20-22.

[4]趙夢媛， 王雯慧， 溫勝勝. 虛擬和增強現實VR技術在高校教學中應用的可行性研究[J]. 技術與市場， 2019（2）：158-158.

[5]張志禎. 虛擬現實教育應用：追求身心一體的教育——從北京師范大學"智慧學習與VR教育應用學術周"說起[J]. 中國遠程教育， 2016（6）：5-15.

[6]周碧靜， 江麗. 基于VR技術的數字媒體技術專業課程建設研究[J]. 科幻畫報， 2020（3）：151-151.