VR技术在独立学院中的应用研究

刘凯 何朝霞

摘要：由于VR技术对高校教学具有推动性的作用，文章在深入研究VR技术在国内外高校中的应用基础上，分析了在独立学院引入VR技术的可行性和必要性，初步探讨了VR技术在独立学院的应用模式，阐述了各种应用在独立学院中产生的有利之处。

关键词：VR技术；独立学院；应用模式

VR技术，即虚拟现实技术，是集3D系统、多传感交互和高分辨显示等技术为一体的可视化技术，通过逼真的三维虚拟场景，使用户实时感知虚拟场景或操作虚拟场景中的对象，让用户产生身临其境的感受，该技术具有沉浸性、交互性、自主性、复合感知性等特点。各种应用研究表明，VR技术进入高校教学，对现有的教学内容、教学模式、教学组织、教学成本等会产生突破性的推动作用，例如：教学内容更加形象生动地表现，提高学生学习的效率和学习兴趣，避免实际操作高危的实验，降低教学投入成本[1]。

独立学院以应用型人才的培养作为培养目标，为迎合就业市场，学生的实践动手能力越来越受到关注，由于办学条件以及教学设备的限制，实践教学环节的开展情况并不尽如人意。因此，对于独立学院，为改善教学效果，新的教学方法和手段的探讨，是一项急需解决的问题。

一、国内外研究现状

VR技术起源于1965年伊凡·苏泽兰在IFIP会议上的报告，兴起于20世纪90年代。国外，VR 技术在教育方面的应用发展迅速，例如，美国密歇根州立大学开发的虚拟化学工作实验室，韩国的Jong-Heon Kim 等人开发的远程虚拟物理课件，美国Frosburg州立大学开发的基于web 的化学远程教育，等等。国外，VR技术的理论深度以及其高端应用的研究相当深入，但是在实际教学中的应用开发还比较少，同时所涉及的VR设备主要为高端系统，在实际中难以大面积推广[2]。

国内，虚拟现实理论研究方面硕果累累，很多高校建立了国家实验室开展VR技术的研究，例如：北京航空航天大学的VR技术国家教育部重点实验室，浙江大学的计算机辅助设计和图形学国家重点实验室；其他许多高校对VR技术也进行了广泛的研究，主要针对虚拟现实的真实感和立体现实。然而，VR技术在国内教育领域的应用，由于经费的原因，全浸入式的虚拟现实系统基本没有，部分高校引入以PC机为应用平台的规模不太大的应用。

例如：中国科学技术大学的物理虚拟实验平台，华中科技大学的互动型数字逻辑虚拟实验教学平台和虚拟数控实验系统，清华大学基于VR技术的远程教育网络课程，山东大学的机电一体化设备电气控制虚拟平台，广东工业大学基于VR技术的图学教育软件，长春工程学院、吉林大学构建的远程虚拟教学平台[3]。

综上所述，随着信息技术的发展，VR技术的发展迅速，已经逐步应用于国内的高校教育系统中，其范围主要为重点高校，对于独立学院，VR技术基本还没有应用。独立学院作为高校中的一个新型群体，学生普遍具有理论薄弱、学习积极性不高、学习兴趣差等特点，由于VR技术具有沉浸性、交互性、自主性、复合感知性等特点，可以探讨试图在独立学院的教学过程中引入VR技术，旨在提高学生的学习兴趣和积极性，培养学生的实践动手能力和创新能力。

二、应用成本分析

根据教育部《普通高等学校基本办学条件指标（试行）》的通知要求，高校基本办学条件五项指标中生均教学科研仪器设备值为3000元/生至5000元/生。监测办学条件七项指标中新增教学科研仪器设备所占比例为10%。独立学院以在校生1万人的规模测算，需要教学科研仪器设备3000万至5000万，每年需要投入300万-500万。

VR设备引入独立学院后所需的费用分配如表1。

从表1可以看出，VR设备的引进，硬件成本并不高，目前面临的主要问题是VR课件内容不足以支撑日常教学，需要从其他高校引进或是自主开发。但是VR课件一旦开发出来，可以省下大量的购置新仪器设备和维护仪器设备的费用，特别是对于独立学院的实验室建设，实验仪器从几十元到几万元再到几百万元甚至几千万元价格不等，届时只需要更新软件，而且不怕学生误操作弄坏贵重设备，耗材也将大大减少。

三、应用模式研究

（一）虚拟学习环境

虚拟学习环境，也称虚拟教室，是通过网络建立一个交互性的教学环境，模拟传统的课堂教学功能，为不同地域的老师和学生提供网络式、共享式学习环境。独立学院通过这种虚拟学习环境，可以让学生感受到其他高校名师的风采，对常规课堂教学起到良好的补充和辅助作用。一方面，学校节省聘请名师大家讲学的费用，同时名师也不用花时间和精力在路途中奔波；另一方面，虚拟教师为师生提供一种完全沉浸式的学习环境，学生能够获得接近于真实的体验，提高学生的兴趣和学习积极性。

（二）虚拟实验室

虚拟实验室是通过计算机多媒体和网络技术模拟各种实验仪器以及其功能，这样，学生在足不出户的情况下，可以通过VR技术来做各种各样的实验，提前体会和认识实验，加深对教学内容的理解。独立学院将虚拟实验引入实验课，第一，缓解了各种实验设备和器材成本高的问题；第二，独立学院面对的实验室少、设备少和学生多之间的矛盾，通过VR技术可以协调解决；第三，实验设备及功能常常面临更新和升级的问题，VR技术只需通过软件上的改动就可以完成和实现，极大的节约了成本；第四，部分工科类实验有一定的危险性，学生通过VR技术提前预习实验内容，可以大大降低实际操作过程中的事故发生率。

（三）虚拟校园

我国很多大学都建立了自己的虚拟校园，但是仅仅局限于三维虚拟化校园的建设，无法通过虚拟校园体会校园生活、仿真校园教学环境等，所以真正的虚拟校园还需要多方面的努力，进行进一步的提高。独立学院，通过VR技术可以向全社会宣传校园学习环境、展示学校的教学设施等，提高学校的社会认同感，进一步招揽优质生源，努力提高报到率。

四、结束语

独立学院，建立以VR技术为基础的虚拟学习环境、虚拟实验室和虚拟校园，网络共享其他高校的优秀教学资源，解决学校师資力量不足的配置问题；为学生提供体验更加丰富的教学环境，提高学生自主学习的效率和效果；向社会各界更好的宣传学校的校风校貌，提高学校的知名度。

（作者单位：长江大学工程技术学院）

作者简介：刘凯（1984～），男，讲师，研究方向为计算机应用。何朝霞（1984～），女，副教授，研究方向为信号与信息处理。

参考文献

[1]顾至欣.虚拟现实环境中远程学习行为影响因素研究——以南京博物院数字虚拟馆为例[J]，中国远程教育，2016，8：13-20.

[2]曹彦杰.虚拟现实技术在美国教师教育中的应用研究——以中佛罗里达大学为例[J]，比较 教育研究，2017，327（6）：95-102.

[3]高东锋，王森.虚拟现实技术发展对高校实验教学改革的影响与应对策略[J]，中国高教研究，2016，10：56-59.