浅谈虚拟现实技术在融合教育中的应用前景

廖文杰 陈亦林

【摘要】虚拟现实技术（VR）的快速发展推动了教育行业的革新，也为特殊教育领域增添了新的活力，尤其为融合教育带来了许多积极的影响。虚拟现实技术在教育中的应用给学科教学带来了多元的互动体验，同时也能为很多教学场景提供更为经济、安全的解决方案。在融合教育的发展中，虚拟现实技术针对智障儿童、脑瘫儿童、自闭症和多动症儿童的核心功能障碍的康复和训练均有不错的发展前景，同时也对特殊儿童的安全教育大有裨益。此外，虚拟现实技术与教育的融合发展也存在着诸如网络成瘾、设备成本、师资力量及观念匹配等问题。

【关键词】虚拟现实;特殊儿童;融合教育;应用前景

近年来，随着教育大数据、人工智能、虚拟现实等技术的快速发展，无论是从政策导向还是课程改革实践的需要的角度上看，教育信息化的推进都被提升到了一个非常重要的位置。2018年4月，教育部发布的《教育信息化2.0行动计划（2018-2022）》中，明确提出“从融合应用和创新发展转变，努力构建‘互联网+条件下的人才培养模式、发展基于互联网的教育服务新模式、探索信息时代教育治理新模式”的基本目标，并指出应当“推进技术开发与实践应用，开展以学习者为中心的智能化教育支持环境建设”，虚拟现实技术作为不断发展中的关键技术也逐渐得到政策上的倾斜。在教育实践领域，虚拟现实技术由于其交互性、构想性、沉浸性及多感知性等特点，同样越来越受到相关教育组织机构的重视。在特殊教育教学及康复训练中，虚拟现实技术也逐渐获得了相关的实验成果，特殊教育的儿童往往在生理发展和心智发育上存在着或多或少的障碍，而虚拟现实技术能够为这些学生创设丰富的沉浸式环境，带来相较于传统的教育康复场景更真实、安全和更少环境限制的交互式体验。在虚拟现实技术创设的环境中，特殊儿童能够获得视觉、听觉、触觉以及身体平衡觉等多感官的康复训练效果。正是由于虚拟现实技术的这些优势，使得它在最终目的是实现“将特殊孩子包含在教育、物理环境及社会生活的主流内”的融合教育领域中也展现出令人惊喜的发展前景。

一、虚拟现实技术及其发展情况

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR），又称灵境技术，综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、多传感技术、人工智能、并行处理技术等的高新技术，为使用者提供了虚拟环境，使用者通过视觉、听觉、触觉等感官功能与虚拟环境进行实时交互，让人产生身临其境的感觉。VR技术有着独特的“3I”特征，即“沉浸性”“交互性”“构想性”。

沉浸性：沉浸性指在体验虚拟现实环境真实性时的投入程度，当沉浸感越强，用户在体验虚拟现实场景时就越投入，体验效果越佳。

交互性：用户与场景可以进行实时交互。改变了传统的人机交互模式，用户可以通过手柄、数据手套等外设和虚拟现实场景发生实时交互，保证了对虚拟现实场景的可感知性，从而提高用户的参与度。

构想性：虚拟场景的多样性是虚拟现实技术的一大特征，在虚拟现实中可以进行各种场景的模拟，根据想象进行设计存在的或者不存在的虚拟情境，改变对客观世界的感性和理性认识。同时还大大降低了设备环境建设成本，能有效防止不可逆损失的发生，提高安全性。

正是因为VR技术的这些特征，在军事、医学、科研等高水平科技领域中被广泛应用，在教育领域、娱乐领域也逐渐得到了发展。

二、近年来VR在教育领域的应用

当前，VR技术已经在我国的教育领域中得到越来越多的尝试和应用，借助VR技术可以充分调动学生的学习主动性、提高学习材料的直观性以及提供相应的教学安全性，有效提高课堂的教学质量、创新教学手段。主要来说，VR技术在我国教育领域中的应用主要体现在以下几个方面。

（一）为学科教学提供多元的互动体验

VR技术所带来的交互性、构想性和沉浸性，可以为不同学科的课堂教学创设真实而直观的互动场景，如，在历史、地理的学科教学中，学生能够通过教师提供的虚拟现实教学材料实现时间、空间的“穿越”，在恢弘的历史材料中感受时间的厚重感，在多维的地理形态中体验环境的整体性;在语言学科的教学中，通过实现在虚拟的外语环境中与虚拟外语使用者的对话来培养学生的语感和提高词汇使用熟练度;在医学教学训练中，可以依据真实的临床数据建立虚拟的人体器官模型，结合教师的示范和讲解，让医学生充分理解临床诊断和手术治疗中的各项细节，提高医学教学质量;在机动车驾驶培训、航空航天飞行器驾驶训练中，VR技术可以实现全真模拟实操的仪器和多元驾驶场景，为学习者提供比真实的训练场景更考虑周全的体验，快速而高效地掌握甚至精通所需学习的项目;此外，VR技术在职业教育领域中的应用范围也日益扩大，为各种工种技术培训而开发的虚拟仿真实训平台和工作过程模拟程序等数字化信息资源也为职业教育带来了全新的教育互动体验。

（二）给众多教学、训练场景提供更经济的解决方案

为实际教学和训练课程开发的虚拟学习、训练系统是目前在各个学科和专业培养过程中使用最广泛也是最成功的VR技术项目之一。最初该项目的技术是为了解决在航天领域的航天器研发和宇航员技术训练以及一些高精尖军事训练中的材料和资金消耗过大问题，后来也的确证明了其所具备的巨大价值。随着VR技术的不断发展成熟，其也被引入到教育领域的很多教学和训练场景中，比如，大气物理研究教学、生物化学工程教学、临床医学实操教学、建筑结构设计教学等等原本需要教师结合亲身示范、言语教学和提供相关数据和实例支撑等教育教学场景中。这些教学场景普遍需要昂貴的器材和设备，而且大多需要消耗大量的实验材料或元器件，有些则对场地面积和场室环境有异常严苛要求，使用VR技术模拟复杂、高要求的操作场景，可以节省大量的经费和物资消耗，同时也能为受训学生提供不限次数的、可重复的操作流程，输出每次的操作结果以供改进技术程序，不断丰富学习体验和提高教学效果。

3.为特殊的教育场景提供可靠的安全性

在生物化学领域、海洋勘探领域和航空航天领域等特殊学科的教学中，受客观条件所限制，经常不可避免地需要学生面对一些具有一定危险性的实验场景，而VR技术就可以直接模拟这些场景中复杂而危险的操作程序、条件和环境。学习者使用模拟的实验平台来操作和练习在实际情景中可能会遇到的各种危险状况，既能使得学习者的人身安全得到保护，提高安全系数，又使得学习者产生如临实境的体验，达到同时强化认知技能和加深感觉记忆的效果。通过反复地体验和练习，在VR技术帮助下学习效果甚至能显著地超过传统教学情景下的学习效果。

三、融合教育的历史和作用

瑞典学者本格特·尼尔耶提出：“保证治理落后者应尽可能使他们日常生活的类型和状态与成为社会主要潮流的生活模式相接近。”在正常化思潮下，为打破特殊教育与普通教育相隔离的状态，让特殊儿童融入到普通教育和主要社会中，“回归主流”和“一体化”运动这种公平民主的教育运动应运而生，在运动中还产生了“最少受限制环境”“个别教学计划”“资源教室”等理念和思想，这都极力地推动了融合教育的发展。

《教育部关于加强残疾儿童少年义务教育阶段随班就读工作的指导意见》文件明确指出，更加重视关爱残疾学生，坚持普特融合，实现特殊教育公平而又高质量发展，促进残疾儿童少年更好融入社会生活。融合教育是促进教育公平的趋势，打破特殊儿童与主流社会的隔阂，让普通学生和残疾儿童交往，能够促进特殊儿童的心理和行为的发展，提高其社会化。同时能让普通学生、家长和教师在和特殊儿童的交往中，逐渐认识和理解特殊儿童的特殊。融合教育还能够培养普通儿童的共情能力，在交往中心理逐渐认同和接受他们，有助于改变人们对特殊人群的误解，改善特殊人群被边缘化的现象，进而提高社会接纳度，在尊重和接纳的社会氛围中，特殊儿童也能够更好地融入社会、自我发展。

四、VR技术在融合教育中的应用前景分析

（一）可能的前景

1.针对智力障碍儿童的社会适应训练

融合教育的初衷是打破特殊儿童与主流社会的隔阂，让其逐渐从特殊课堂回归主流课堂并最终回归主流社会，但是由于特殊儿童存在的各种障碍，使得他们适应社会生活的各个方面都受到限制。VR技术可以创设非语言和符号程序来直接表达正常学校以及简单的社会规则和抽象的概念，特殊学生能够通过与环境和物件的直观互动来认识和理解它们，简单来说，可以从社会适应的“衣”“食”“住”“行”等几个方面来举例。首先穿衣方面，对真实物理环境和人际场合模拟，可以使特殊儿童感受理解应该如何选择适宜环境变化以御寒纳凉和对应社交场合以合身得体的服装;食物方面，虚拟厨房提供的烹饪练习和食材搭配模拟能够训练特殊儿童完成普通的食物准备任务以及学会规避厨房中的危险物品和危险行为;家居方面，VR技术能够全方位地模拟真实家居和教学空间中的各种功能场景，特殊儿童通过虚拟平台体验各种场室的功能和用途，能够帮助他们更有效地适应和使用普通学校中各类场室;出行方面，VR技术展现的不仅是普通的交通安全教育，而是能够通过对交通参与者、交通工具以及交通线路的现实增强，使得特殊儿童能够感知交通实况并通过练习学会规避交通风险以及选择安全恰当的交通线路。

2.针对脑瘫儿童的感官及运动能力训练

大部分脑瘫儿童由于存在脑损，导致肢体运动普遍存在不同程度的障碍，而且由于活动不便无法接受正常教育可能会使他们也普遍存在一些心理行为异常问题，这是脑瘫儿童参与融合教育的最主要困难。传统的康复手段往往是治疗师对学生进行个体康复治疗训练，其治疗强度及频率通常难以达到脑瘫学生肢体功能恢复的需求，而且因为模式普遍单一，以引发学生抗拒心理。VR技术能够在技术平台中生成模拟集视觉。听觉、触觉和身体平衡感觉于一体的虚拟程序，通过分析脑瘫儿童的生理指标变化，有针对性地给出相关肢体协调和感觉统合康复建议和治疗，使脑瘫儿童的关节活动度、运动精确度及肢体力量都能得到明显的改善。这对于脑瘫学生参与融合教育是不可多得的福音，逐渐改善了运动能力和肢体协调能力的脑瘫儿童，自理能力得到跃升，在自尊水平上也能逐渐恢复到正常儿童的水平，帮助他们从容自信地融入到正常学校的学习和交往生活中。

3.针对自闭症和多动症儿童的认知和社交训练

自闭症儿童和多动症儿童（Attention Deficit Hyperactivity Disorder，ADHD）普遍都存在注意力问题，自闭症儿童由于对感官刺激的过度选择，往往会形成选择性的注意力特征，使其无法正确地认知外界事物;多动症儿童的疾病成因主要是神经及化学性因素，患有ADHD的儿童注意力品质普遍很差，集中表现在注意力分配性上，同时也较多地表现为冲动和自制力弱。已有研究将VR技术与传统的康复手段相结合对ADHD儿童的认知能力进行了积极的尝试，如，把VR技术结合神经反馈程序运用在ADHD儿童的康复训练中，能够较好地提升他们的认知能力以及改善他们的注意力水平。而在自闭症儿童的认知训练中，自闭症儿童能够通过训练辨别和理解虚拟情境中虚拟人类的表情，系统化地体验了VR技术设备提供的体感游戏的儿童在选择性注意的表现会更好，在持续性注意的提高上也效果显著。此外，虚拟现实所创设的环境也能激发自闭症儿童和ADHD儿童参与社交的动机，在多次尝试中促进他们社交能力的发展，能够较好地理解周围环境和周围的人进而做出合乎常理的行为。ADHD儿童因为注意力缺陷而产生的社交障碍以及自闭症儿童所特有的核心社交障碍，一直是他们参与融合教育的一道不可逾越的高墙，也是多年来融合教育所涉及的群体中自闭症和多动症儿童占比较小的主要原因，而在VR技术的帮助下，未来我们将能欣喜地看到这两个群体的儿童逐渐融入主流课堂的实现。

4.针对各种障碍儿童的安全技能训练

特殊儿童受身体障碍或智能障碍的影响，普遍在对外界环境的判断和规避现实危险方面表现不佳，也由此产生了很多针对特殊儿童的安全事故，如何有效地培养他们的安全认知和能力，减轻照看人的监护压力，成为了摆在特殊教育工作者面前的一道难题。VR技术能够针对不同的教学目标进行设计，展开对虚拟现实场景和元素的模拟建构，实现人与物品以及人与人的交互效果。部分针对消防教育、防水防电教育、交通安全教育和地震逃生教育等安全主題的仿真程序，除了逼真的画面，儿童还能体验到相应的物理感受，比如，火灾现场的烟雾、高温和气味等环境效果辅助。这些让人身临其境的安全教育场景以及专门为不同类型特殊儿童打造的个性化虚拟程序，不仅能让特殊儿童对于周围的危险环境产生较为全面的感知，也能在重复多次的体验中逐渐习得规避危险环境和保护自己的安全技能，这能为各类障碍儿童参与融合教育提供保障，保证他们在普特融合过程中的人身安全。

（二）存在的隐忧和发展桎梏

1.对VR技术观念存在偏差，需要更高要求的信息技术素养

虚拟现实技术属于信息技术的专业知识，一般教师或者特殊教育教师对虚拟现实技术认识不足，因而就存在认为“虚拟现实技术应该是信息技术的知识”的片面思想。虚拟现实技术是把“双刃剑”，要充分认识其利弊。不使用虚拟现实技术进行教学是对VR设备的埋没，过度使用虚拟现实技术进行教学，又很容易陷入为使用虚拟现实技术而设置的教学的错误思想，降低教学质量。教学媒体的使用就是为了更好地服务教学，而VR技术也是如此，作为新技术运用于教学当中，VR技术承担的应该是辅助教学的作用，而不仅仅是一门独立的学科知识。教师在设计教学当中，可以把VR技术运用起来，充分发挥其特性，去服务教学目标，这样才能达到更好的教学效果，提高教学质量。

VR技术的合理运用能够提高教学质量，而能够在教学中合理运用虚拟现实技术却是需要更高的信息技术素养。教师在运用VR技术时要结合教学目标和学生情况等方面来设计教学过程，完全熟悉虚拟现实技术，充分发挥VR技术的特性在教学中的运用，才能达到更好的教学效果。这需要教师提高信息技术素养，学校或者教育部应加强对教师进行信息技术的师资培训，传授新教学媒体的使用方法和技巧，让教师能够与时俱进，保持能够灵活接受新技术的状态。

2.可能产生网瘾和沉溺问题

VR技术在教学软件的开发主要还是搭载了现有的大型游戏平台，这些大型游戏平台的VR技术较为成熟，在软件的设计会从使用者出发，提供更优质的制作引擎，优质的3D画面和立体音响，加强使用者的沉浸感和代入感，VR技术更加直接的互动方式和感官刺激，很容易使自制力较差的特殊儿童沉迷其中。游戏平台有很多VR游戏，其中大量还有不适合未成年的内容，容易对学生的成长造成不良影响。因此，学校、教师要做好信息把关工作，把不良的软件和信息剔除，同时还要引导适当特殊学生，不要让学生沉迷在虚拟情景中，保证学生能够区分虚拟环境和现实。VR技术应用的教学中一定要安排合理，保证能达到教学效果的同时也要让特殊学生能够体验虚拟情景的教学，要不断培养学生的自控力。

3.技术设施设备难以推广

相较于国外，我国VR技术的发展水平较为落后。VR设备价格昂贵，部分学生存在不适应VR头盔的情况，而且还没有针对教学设计的VR设备，所以比较难大范围地推广。VR技术在教育中的主要使用对象还是学生，昂贵的价格使学生难以拥有自己的VR设备。目前，市面上的VR设备质量存在着性能和价格的差异，不同厂商的VR设备逐渐存在差异，在同一个教学软件中可能会出现不一样的体验效果。很少学校有足够经费购买大量VR设备，专门设置VR虚拟现实多功能场室。现在VR操作系统不够完善，故障排查和维修繁琐复杂，还有设备的日常保养都给VR设备增加了成本。

五、总结

虚拟现实技术的发展为特殊儿童的教育带来了契机，能够从全新的角度在社会适应、感知觉、运动、认知和社交以及安全教育等方面给特殊儿童的康复和教学带来新的增益，同时，也能为各类型的特殊儿童参与融合教育提供功能支持。但我们也应当看到目前虚拟现实技术本身发展所存在的一些不足和与特殊教育融合中的困难，辩证看待该技术的发展前景，结合实际慎重开展相关融合项目。

参考文献：

[1]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学，2009（1）：2-46.

[2]梁彬彬，李灵灵.展望VR虚拟现实技术在教育领域的应用前景[J].教育现代化，2019，6（14）：183-185.

[3]高凡.虚拟现实技术融入安全教育研究[J].中国公共安全（学术版），2019（4）.

[4]雷江华.特殊教育学：第2版[M].北京：北京大学出版社，2017：52-53.

[5]张倩.虚拟现实技术在自闭症患者干预中的应用[J].中国特殊教育，2010（5）：27-31.

[6]王玉新.虚拟现实技术在重度残疾儿童康复教养中的应用探析[J].现代特殊教育，2019（5）：50-52.

[7]王庭照，许琦，赵微.虚拟现实技术在特殊儿童教学与训练中的应用研究[J].华东师范大学学报（教育科学版），2013（3）：33-40.

[8]彭兴蓬，雷江华.论融合教育的困境——基于四維视角的分析[J].教育学报，2013（6）：61-68.

[9]刘岑琴，龚雪.融合教育：让特殊学生找回成长自信[J].教书育人，2020（3）：22-23.

[10]郭涵.特殊儿童融合教育的思考[J].课程教育研究，2020，3.