虛擬現實技術賦能在線教育：機遇、挑戰與對策

【摘 要】隨著新冠肺炎疫情的不斷影響，在線教育成為我國目前教育的主要模式之一。但在不斷發展的過程中，在線教育的弊端也在逐漸暴露。使用虛擬現實技術來解決相關問題，可以為在線教育變革更好地賦能。本研究首先提出了虛擬現實技術為在線教育發展帶來的機遇以及挑戰，又針對虛擬現實背景下在線教育所面臨的挑戰提出了一定的對策，以期為在線教育的發展提供更多的可能性。

【關鍵詞】在線教育；虛擬現實技術；機遇；挑戰；對策

【中圖分類號】G434" "【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）011-081-03

因疫情的影響，各學校全方位完成了“停課不停教，停課不停學”的政策，融合了“互聯網+”“智能+”技術的在線教學已經成為教育界的重要發展方向[1]，在線教育將得到更廣泛的推廣，也會是將來教育變革的一個大趨勢。但是，目前中小學校在線教學的一些不足依然存在，具體問題有以下幾點：一是沒有給學生帶來沉浸式體驗；二是學習資源單調枯燥；三是人機交互方式簡單；四是缺乏技能培養環境；五是教師和學生之間會缺少一些情感的交流。

近年來，隨著科技的不斷發展，虛擬現實技術進入人們的視野中。2018年4月，教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知中提出，人工智能、大數據、區塊鏈、虛擬現實等技術迅猛發展，將深刻扭轉人才需求和教育狀態，要加快建設在線智能教室、智能實驗室、虛擬工廠（醫院）等智能學習空間[2]。本文通過探索將虛擬現實技術賦能在線教育所遇到的機遇、挑戰與對策，以期為在線教育提供更好的三維沉浸式情境體驗。

虛擬現實技術為在線教育帶來的機遇

虛擬現實技術是一種比較新的教育技術。有很多專家以為，虛擬現實技術是繼個人電腦和智能手機之后的新一代計算平臺，是教育等行業疾速發展的一個新信息支撐平臺，是互聯網將來的一個新入口，是新的社會環境和新的媒體。

1.促進多通道感知，帶來沉浸式體驗

虛擬現實技術的一大特征便是沉浸性。虛擬現實下的在線教育會讓學生打破時空的限制，學生可以與虛擬的場景進行一些互動，同時也可以操縱虛擬場景中的物體。其為學生提供多重感覺器官刺激以及多通道（如聽覺、視覺、觸覺等）的反饋，增強了學生對虛擬環境的感知，使學生產生一種身臨其境的感覺。這種沉浸式的互動反饋讓學生有強烈的存在感，極大地提高了學生對學習的參與度，從而激發學生的學習動機。例如，在線教學語文的《桂林山水》這一節課時，教師只能通過屏幕展示所學內容，很多學生沒有機會去實地參觀桂林山水，然而采用虛擬現實技術，便可以讓教師和學生們一同進入桂林山水的美景中，給學生帶來沉浸式體驗。這種教學方式不僅有利于學生對知識的吸收，更能讓學生在充滿趣味性和互動性的課堂教學中增強對概念的理解。同樣，虛擬現實技術在地理、物理、歷史、化學等學科中也都能發揮很大的作用。

2.豐富在線學習資源的種類，提高學生的參與度

在線教育想要進一步發展就需要依托優質的學習資源，而虛擬現實在線學習的資源形態與傳統的在線資源存在差異，拓展了學習資源的內涵和外延，這不僅是對傳統在線資源的優化和創新，也創造了在線學習資源的新生態。虛擬現實在線學習資源整合了學習內容、學習環境、學習活動，將內容具身認知、多感知情境與多通道交互融為一體[3]。虛擬現實在線學習資源使學習者成為了虛擬空間的真正參與者，讓學習者在情境學習的過程中掌握知識技能和學習的遷移，讓學習者真正地參與到在線教學中，從而提高了在線教學的質量。

3.創設三維學習環境，實現更自然的交互

虛擬現實技術引發了在線人機交互的革新，其所提供的全新虛擬環境和交互方式，可以完成肢體動作的自然交互，再現實際環境中的交互模式，完成虛擬環境與真實環境之間的無差別體驗。同時，虛擬現實技術還能夠模仿教師和學生的許多行為，以此來增進師生之間的交互。例如，在線教學小學科學學科中的身體結構、各種各樣的巖石、探索宇宙以及地球的運動等知識，都可以采用虛擬現實技術實現情景塑造，教師可以帶領學生一起暢游在宇宙中，探索其秘密；也可以將人體的結構更加直觀地展示到學生眼前，學生可以對各個器官進行放大、縮小以及翻轉，以便更加詳細地查看結構；教師也能夠帶領學生更直觀地觀察各種各樣的巖石，不會因為時間、空間等阻礙而限制學生的想象力以及創造力的培養。學生通過三維情境的創設，在與其作用的過程中實現了更自然的交互，也能夠形成更加良好的認知結構。

4.開展在線教育實訓，有利于動作技能的掌握

虛擬現實技術具備很強的仿真功能，可以模擬大量的技能訓練環境，學習者在這樣的虛擬環境中進行技能訓練，能夠取得接近于真實環境的體會與感觸。對于一些在日常生活中更危險或成本更高的實驗，教師也可以使用虛擬現實技術讓學生親自參與。虛擬實驗的自主性、交互性、沉浸性和開放性的特點，解決了在線教育始終難以克服的實踐瓶頸問題。例如，化學實驗都存在一定的風險性，如果操作不當，可能會給學生的人身安全造成危險，而虛擬現實技術打造的虛擬仿真實驗室，不僅可以避免這一困擾，還可以省去配置溶液、準備實驗儀器等操作，既節約了材料又節省了時間，還可以過濾一些干擾條件，讓實驗更加準確。學生也能夠集中精力研究實驗現象本身的一些特性與規律，從而優化教學效果。

5.提供“在場”體驗，促進情感交流

虛擬現實學習環境可以通過仿真的環境體驗給學生帶來一種臨場感，交融了體感技術的虛擬現實環境、真切的三維視覺效果、立體聲和觸覺反饋，可以為學習者創造沉浸式的學習場景，加深學習者身體上的體驗，創建一個身體、認知和環境三方面高度集成的學習系統[4]。這種“在場”感會給學生帶來一種“一對一”的關注感，讓學生在心理上得到安慰。正所謂沒有情感的課堂是失敗的課堂，而在虛擬現實技術支持下的在線教育實現了教師和學生像線下教學一樣的面對面交流，能夠促進教師與學生之間的情感交流。例如，在線教學讓教師和學生們不在同一個空間，但采用虛擬現實技術，便可以打造一個虛擬教室，教師和學生擁有自己的虛擬人物，在這個虛擬空間中，教師可以觀察每位學生的神情狀態，可以與每位學生進行互動。很多中小學生自制力較差，傳統的在線教育會讓那些自制力較差的學生出現“開小差”的現象，造成教育質量下降的情況，采用虛擬現實技術后，教師便可以時刻關注每位學生，能夠讓學生在學習中的注意力更加集中，達到與線下教學同樣的效果。

虛擬現實背景下在線教育面臨的挑戰

1.開發成本高和技術難度大

造成虛擬現實在線教學不能廣泛應用的首要因素是開發的成本高和技術難度大。目前虛擬現實技術在教育中的應用才剛剛起步，軟硬件設備設施都不是很完備，許多虛擬現實設備銷售價格昂貴，因為企業的一些前期研發成本較高，導致很多中小學校因為資金問題沒有能力購買售價高昂的虛擬現實設備，進而造成虛擬現實技術在學校中的推廣普及比較艱難。

2.條件設施總體發展不平衡

疫情下，全區域、全覆蓋、全方位的在線教學實踐充分暴露了我國區域、城鄉、學校之間在線教育發展的不平衡，表現在基礎設施、教學資源、師資等方面存在明顯差異[5]。以“三通兩平臺”為核心的基礎設施建設雖然成效顯著，但是這次疫情還是顯示出我國在基礎設施建設方面還存在較大問題，農村與城市之間的基礎設施存在差異。目前農村學生連基本的在線教育都不能保證，從而更加重了教育的不公平。

3.教師的信息素養不匹配

采用虛擬現實技術設計在線教學內容需要教師具備一定的技術基礎。一些教師不接受和不習慣這種形式，不熟悉在線教學工具和直播軟件，缺少有效的網絡教學戰略，因此，很難成功地開展以信息技術為支撐的在線教學活動[6]。我國中小學的很多教師都沒有接觸過虛擬現實技術，不知道如何將虛擬現實技術很好地應用于教學中，更無法做到使其在在線教學中發揮最大的優勢。

4.可能再次落入傳統在線教育的陷阱

在經歷了新奇的表達階段后，它還會落入傳統的網絡教學模式嗎？目前，許多虛擬現實教育平臺僅僅是構成了基于3D視頻或虛擬現實軟件游戲的虛擬現實教學，盡管學生們在虛擬世界中玩得津津有味并且氣氛非常活躍，但是一些虛擬現實教育平臺提供的知識點解釋仍然還是停留在現實世界中。這種只注重采用虛擬現實技術形式而忽視了虛擬現實教學的內容，讓教與學之間完全脫離的虛擬課堂，只能稱為“偽虛擬課堂”。

面臨挑戰所采取的對策

1.校企合作，不斷完善技術

鼓勵學校和企業合作共同建設，充分利用企業的技術優勢，及時應用各種教育前沿技術開發出更完善的增強式和分布式虛擬現實技術，給學生和教師帶來更好的體驗。要想將虛擬現實技術應用到在線教育中，就需要教師與技術人員的共同配合，技術人員要按照教師的要求不斷完善虛擬現實技術，教師也要熟練掌握虛擬現實技術在在線教育中的應用。

2.加強邊遠地區基礎設施建設，提供實踐保障

虛擬現實技術的應用將是解決城鄉教育資源不平衡的一項關鍵技術，能夠緩解教育資源的兩級分化。因此我們要重點發展農村薄弱學校的網絡教學，政府、學校和企業需要共同努力，解決薄弱農村學校師生信息化教學條件不足的真實困難。讓學生們都能享受技術帶來的變革，讓教育資源不再局限于地區和學校，讓教育發達地區的名師通過虛擬現實在線教學進入山村學校，實現教育公平。因此，應重點加強對農村和邊遠地區教育資源的投入，開發網絡資源，提升其教育發展水平。

3.改變教師觀念，開展教師培訓

教師始終是課堂教學的主導力量，是網絡教學順利發展的關鍵。除了組織教師團隊開展在線教學工具的操作技能培訓外，學校還要培訓教師隊伍對虛擬現實在線教學的組織方法、課程設計、教學評價以及師生互動模式的掌握。具體方法有：組織開展分層分類培訓；培訓教師對虛擬現實技術的具體操作；開展更多的虛擬仿真項目。

4.通過實踐，建構相匹配的教學設計理論體系

一是進行探索性虛擬現實在線教學示范區的建設；二是對虛擬現實在線教學的模式進行理論探索和創新，從虛擬現實環境的新特點出發，構建基于虛擬現實環境的在線教學理論框架；三是引入具身認知理論，并將該理論應用于虛擬現實在線教育的實踐中，在此基礎上探索新的學習方式——具身學習；四是打造示范性的虛擬現實在線教學組織模式。

疫情防控常態化背景下，在線教育扛起了全國“停課不停學”的重任。在線教育在滿足了人們基本需要的同時，卻也展露出種種弊端。隨著虛擬現實技術的快速發展，通過虛擬現實技術賦能在線教育，不僅使在線教育的弊端得到了解決，并且還獲得了全新的發展。在未來，我們將虛擬現實技術應用于在線教育勢在必行，虛擬現實技術在在線教學中的應用也勢必會給我們帶來教學方式上的顛覆性變革。

參考文獻

中華人民共和國教育部. 2019年教育統計數據[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/s78/A03/moe_560/jytjsj_2018/，2020-05-03.

中華人民共和國教育部. 教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知[EB/OL]. [2018-04-18].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

劉革平，王星. 虛擬現實重塑在線教育：學習資源、教學組織與系統平臺[J]. 中國電化教育，2020（11）： 87-96.

郭楠. 虛擬現實支持下的具身學習設計與應用研究[D].上海：華東師范大學，2017.

胡欽太，劉麗清，丁娜. 教育公平視域中在線教育的困境與出路[J]. 中國電化教育，2020（8）： 14-21.

吳砥，余麗芹，饒景陽，周馳，陳敏. 大規模長周期在線教學對師生信息素養的挑戰與提升策略[J]. 電化教育研究，2020，41（5）： 12-17+26.

作者單位：陜西科技大學教育學院