关于VR技术与教育融合发展的思考

2017-01-28苏小慧于子淼陶蔓菁

中国教育信息化 2017年14期

关键词：教育领域虚拟现实发展

苏小慧，于子淼，陈玥，陶蔓菁

（1.上海教育系统网络文化发展研究中心，上海 200433；2.上海开放大学，上海 200433）

关于VR技术与教育融合发展的思考

苏小慧1，2，于子淼1，2，陈玥1，2，陶蔓菁1，2

（1.上海教育系统网络文化发展研究中心，上海 200433；2.上海开放大学，上海 200433）

2016年被称为虚拟现实（VR）爆发元年，众多行业巨头纷纷加入VR产品的研发与市场布局，VR在游戏娱乐、航空航天、房产开发、工业仿真、教育教学等领域都有了全面的发展与应用。文章结合VR发展历史，对VR在国内外教育领域的应用现状进行系统概括梳理，参考自身工作与实践经验，总结出VR与教育领域融合发展所面临的困难与挑战，并在此基础上提出具体应对构想与建议，拟为VR从业者及教育相关人士提供必要参考。

VR虚拟现实；教育；融合发展；工作建议

一、VR发展历史

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为系统仿真，并使用户沉浸到该环境中。基于VR技术的3I属性（沉浸感Immersion、交互性Interaction和想象性Imagination），VR技术也被称为“沉浸式多媒体”。

纵观VR技术发展史，大体上可以分为四个阶段。20世纪60年代以前，小说家Stanley G.Weinbaum和电影摄影师Morton Heiling分别提出虚拟现实的构想、发明仿真模拟器，这蕴涵VR思想的有声形动态的模拟被认为是VR发展的第一阶段。进入60年代，第一套可应用的虚拟现实设备出现，但由于技术有限、设备庞大，VR仍处于原型机阶段，也是整个VR技术的萌芽阶段。随着计算机技术的发展，VR的体验感大幅提升，VR概念与理论也在此期间初步形成，80年代末一些游戏公司开始将VR推入商业化热潮，成为VR技术的积累期。21世纪以后，VR理论进一步完善，加之互联网的普及、3D建模等技术的发展，VR开始逐步商业化、平民化。目前，VR行业实际上仍处于起步阶段，但是未来的发展前景不可限量，预计2020年国内市场规模预计将超过550亿元，市场潜力巨大。伴随着VR设备的普及，VR技术也将在更多领域得以运用，教育领域自然是其中一个重要分支。[1]

二、VR在国内外教育领域的应用

1.VR在国外教育领域的应用

美国基础教育已经开始全面推行VR/AR虚拟现实教育计划，只需要一台智能手机，就可以实现沉浸式教育，如美国zSpace公司由一台单独电脑和VR显示器组成，并配备有触控笔，帮助学生操纵虚拟3D物体，加强学习体验。

部分国外院校也已开始使用VR技术，如位于加州圣何塞的科格斯韦尔大学已经正式开办VR和AR专业，该学校也成为全球首家创办VR和AR行业人才认证的高校；位于美国佐治亚洲的Savannah艺术设计院校利用VR技术吸引生源，推广校园文化。[2]

三星在美国做过一个关于VR教育的调查研究，有85%的教师认可VR教育，认为虚拟现实技术在教学方面有着巨大潜力，能够有效提高学生学习效果。

2.VR在国内教育领域的应用

国内目前已经形成了各大院校、高科技公司联合研究开发制作、产学研相结合的局面。主要体现在以下几个方面：

（1）VR+高等教育。清华大学、北京航空航天大学等高等学府已在校内建立虚拟现实技术实验室，主要从事VR的科学研究和技术开发；北京航空航天大学成立虚拟现实新技术国家重点实验室；西南交通大学成立虚拟现实与多媒体技术实验室；中国人民大学动用时下最流行的VR技术，让新生们通过登录网页和手机客户端提前逛人大。[3]

（2）VR+素质教育。被应用在常识普及、模拟地震、火灾等诸多方面，同时配合教学大纲，提供科学、历史、地理、生物等基础课程的理解学习。如北京中关村第二小学于16年4月开展了别开生面的VR沉浸式教学系统公开课，学生可通过VR眼镜学习太阳系相关知识。

（3）VR+企校合作。艺术、工业、技能等方面的VR课程，包括虚拟沙盘、机械操作、模拟驾驶、危险实验等，与教学内容相结合进行课程订制，如华渔公司和一些汽配、高铁驾驶等职专院校合作，为他们定制VR培训课程，把现在市面上的零件做成3D模型，让学生在VR中进行模拟操作。[4]

三、VR与教育领域融合发展的特点及优势

1.打破时空限制，弥补传统不足

传统教学中，因教学场地、教学设备等方面的原因，导致一些教学活动无法进行。利用VR教学，可弥补这些方面的不足，学生足不出户可以体验各种教学实验及场景教学，达到良好的学习效果。

2.激发学习热情，增强学习体验

VR教学不仅可以应用化学、生物、历史、英语等多种学科中的场景教学，一些在真实世界中很难用肉眼观察的现象也可以通过虚拟环境呈现，激发学生的学习热情及参与度，增强学习体验及想象力。

3.共享优质资源，拓宽学习路径

VR的教育时代，顶尖学校、师资、课程将不再是部分学生人群的独享专利，只要拥有VR设备，所有学生都能身临其境享受到优质教育教学资源，而不再受地区和学校限制。[5][6]

四、VR与教育领域融合发展所面临的困难与挑战

1.硬件设备昂贵，内容制作壁垒高、周期长，与教育现状存在脱节

市面上销售的VR设备普遍较为昂贵，学校如果要全面实现VR改造，势必会增加教育成本。同时，VR教育兴起和后续发展都离不开优质的VR教育内容，而VR教育内容制作存在成本高、储备少、周期长等问题，成本高和周期长使得内容制作公司望而却步，储备少使学校、教师和学生不能实现优中选优，只能被动接受，而且VR内容课程后如果没有后续VR教学内容跟进，只能继续接受传统教育内容，远达不到预想的目标。而且，传统教学内容技术壁垒低，教师群体经过短时间学习即可独自制作，而VR内容制作困难，专业技术要求高，往往需要经过系统培训才能完成全套内容的制作。对大多数教师群体来说，技术成本和时间成本都太高，不符合当前教学实际，VR教育与目前整体的教育现状存在脱节现象。

2.政府有关部门认知程度有限，学校及教师接受程度有待提高

一方面，教育、财政等相关政府主管部门对VR教育的认知程度直接影响着VR教育的普及和发展，目前部分政府主管部门对VR教育的认知程度很大部分还停留在娱乐、游戏阶段，缺乏更有深度和更具前瞻性的认知。[7]另一方面，由于日常教学任务本就较为繁琐复杂，且要面临考试及升学压力，多数学校及教师对VR教育的认知程度有待提高。VR技术并不能很好地帮助他们快速有效提高学生成绩，难免沦为传统教学的辅助，成为学生传统课堂紧张学习之余的放松工具和帮助理解抽象教学知识点的“多媒体”工具。如何跳出VR教育的此种局限，让VR更全面服务和应用在教学及考试的各个环节，是目前面临的主要问题。

3.在教育领域的应用尚处摸索期，如何挖掘精准结合点成当务之急

与传统教育、传统课堂相比，VR教育虽在沉浸性、科技性、体验性上存在较大优势，更容易使学生加深印象，保持持续记忆。但是也存在体验形式较为单一、体验方式较为固定、互动效果较为薄弱的不足。总体来说，VR在教育领域的应用尚处摸索期，应用和前景尚不十分明朗。如果单纯为了追逐VR教育的沉浸式体验而忽略上述不足，未免有因小失大、舍本逐末之嫌，且容易让VR教育最终变成华而不实的摆设。如何在VR教育的优势上寻找到其与传统教育更加精准的结合点，如何更好实现两者的良好互补与促进，目前仍未得到解决。

4.虚拟现实具有强烈沉浸感与带入感，且内容鱼龙混杂，易引发学生群体沉迷、异化等“网络疾病”

VR技术会将使用者带入完全虚拟的环境中，该环境或通过实地拍摄，或通过三维建模生成。使用者只需佩戴VR头盔或眼镜，借助必要的定位设备与感应设备，即可在虚拟环境中完成包括走路、跳跃、射击、拳击等在内的几乎任何动作，在一些制作精良的游戏中，甚至可以完成与同时参与游戏的其他VR体验者的实时交互，具有极强的沉浸感。但值得注意的是，VR内容中也存在着大量低级、庸俗信息，如日本同人社区“惰眠ズ”制作VR性爱模拟游戏《性爱女友》、全球最大成人视频网站Pornhub上线VR频道等，极易使学生产生过度依赖，沉迷其中无法自拔，甚至产生虚拟“异化”，忘却自我，成为“他者”。[8]微软研究院的研究员表示，由于VR技术正在不断让虚拟现实变得更真实，能够让用户产生更强的沉浸式体验，未来可能不再需要毒品等致幻药物来让人获得快感。