VR/AR技术在教育教学中的创新应用

杨秀杰

摘要：VR/AR技术作为新兴的科学技术，在社会发展与进步中占有举足轻重的地位，在当前教育教学中的应用已成为不可或缺的环节。在教学过程中，通过VR/AR技术将知识更加立体直观地展现给学生，不仅极大地激发学习兴趣，还可以加强学习体验，培养核心素养。该文就VR/AR技术的概念和应用领域进行阐述，并根据其不同教育阶段进行探讨VR/AR技术的具体应用，为教育带来更多技术的改变，为实现人机交互互动技术提供理论支撑。

关键词：VR/AR技术;教学;应用

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）07-0163-02

Abstract： as a new science and technology， VR/AR technology plays an important role in social development and progress， and its application in current education and teaching has become an indispensable link. In the teaching process， VR/AR technology is used to show the knowledge to students more stereoscopically and intuitively， which not only greatly stimulates learning interest， but also strengthens learning experience and cultivates core literacy. This paper expounds the concept and application field of VR/AR technology， and discusses the specific application of VR/AR technology according to its different education stages， which will bring more technological changes to education and provide theoretical support for the realization of human-computer interaction technology.

Key words： VR/AR technology; teaching; application

1 VR/AR概念及應用

虚拟现实（Virtual Reality）技术是运用计算机技术模拟生成虚拟三维空间，通过逼真的虚拟仿真场景为用户提供视觉、听觉、触觉等感官虚拟，借助穿戴设备使人产生身临其境的感受和体验。随着各种技术的深度交融，互相促进，虚拟现实技术在教育、军事、工业、艺术与文娱、医疗、城市仿真、科学计算可视化等领域的应用都有极大的发展。

增强现实（Augmented Reality）技术是虚拟与真实的叠加，通过计算机技术，将虚拟的信息数据应用到真实环境，使真实世界对象与虚拟物体实时叠加到一个画面或空间，增强人们在多重感官方面的体验。AR技术的发展和成熟，使其更广泛地应用在医疗、军事、展览、旅游等领域。

2 VR/AR教育的现状分析

2.1 VR/AR教育已成为全球教育趋势

全球信息化教育大时代，教育模式、内容和学习方式正发生深刻的变革。VR技术的发展和应用使得更多的人认识虚拟现实技术，逐渐深入大众的视野，越来越多的人投身VR虚拟现实领域，各种开发软件应运而生、愈发成熟。VR/AR教育必然成为焦点。

2.2 政策红利，支持VR/AR教育落地发展

近年来，国家大力推进教育信息化建设进程， STEAM教育、创客教育、VR教育等概念应运而生。国家教育部明确将VR技术列入教育信息化的年度重点工作任务，利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索教育教学新模式，全力推动信息技术与教育教学深度融合。

2.3 全国各省市加快推进，VR/AR教育普及在即

各地政府对VR行业支持政策纷纷出台，2019年下半年学校投标采购涌现上升态势。全国中小学约29.3万所，AR/VR教育将是每个学校的标配，VR教育将开启万亿级市场。对广大教育工作者来说，VR/AR带来全新的教学展示形式，能够为学生打造更为生动有趣的立体课堂。VR/AR教育将打造一个新奇科幻的虚拟世界，打开孩子认知世界的大门。

3 VR/AR在教学中的具体应用

3.1 AR在幼儿阶段的应用

幼儿教育作为整个教育体系的基础，孩子们对事物充满好奇心和求知欲，用AR开启幼儿的智慧与心灵，如AR科学探索、AR生物学习、AR海洋、AR美术创作、AR校园、AR生命安全教育，AR航天等，使孩子们的认知活动成为一件快乐的事。

3.2 VR/AR在学科实训中的应用

目前国内的在线教育模式仍停留在单纯地将线下学习中的课件、教材搬上互联网，这对学生来说并不能够激发学习的热情。从政策层面来看，与国家教育部方针也是相契合的，VR技术丰富教学形式，发扬传统教学优势，弥补不足，让学生在学校就能体验到当下的主流科技。实践是检验真理的唯一标准，身临其境的学习探究，让学生们感受到眼见为实的认知。

3.3 VR/AR在学生创客教育中的应用

将虚拟现实技术与创客教育相融合，为学生打造一个自由沉浸的校园VR创客平台。VR创客体验、手工制作、智慧电子、3D打印等多种创客形式结合，培养学生跨学科解决问题能力、团队协作能力和动手创新能力。比如用VR/AR进行美术创作，绘画、还可以体验“一带一路”中的非遗传承，触摸千年文化。

3.4 VR/AR在素质教育中的应用

当今教育信息化飞速发展，一种以VR/AR技术为代表的创新型智慧教育方法正在逐步提升学生的科技素质，VR/AR素质教育应运而生，如VR航天探索、VR垃圾分类教育、VR禁毒教育、VR安全教育、VR/AR心理减压、VR红色文化教育等。

3.5 VR/AR在STEAM教育中的应用

STEAM教育是多学科交融的教育，融合了科学（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）、数学（Mathematics）多学科内容，着重超学科实践性教育，培养学生多途径解决问题的能力，激发创新活力，使学生能更好地适应全球信息化竞争。

VR教育充分利用VR技术的交互属性，和内容覆盖多个学科及专业，这又高度契合了STEAM教育跨学科的属性。VR教育与STEAM教育、创客教育相互融合的教育方式，随着未来技术发展，势必会在不同的层面继续相互渗透。

3.6 VR/AR 在其他教育培训中的应用

VR/AR提供五大优势变革行业培训。针对实训内容进行设备与系统的开发，达到行业标准，体现专业性;VR仿真模拟操作，无须实际操作所带来的安全风险，确保安全性;实时培训，不受时间空间限制，高频次学习，降低预算，实施低成本;仿真模拟操作，身临其境，深度重沉浸体验，达到高仿真;提供完整的培训系统，从培训到监控再到评分改进服务，实现体系化。

4 在教学应用中的优势分析

在教学应用中引入VR/AR技术，可以有效地激发学习动机，通过创设学习情境，来增强学习体验，感受心理沉浸，跨越时空界限，实现动感交互穿越，呈现跨界知识融合，达到培养核心素养的目标。

4.1 让医学变得真实

在传统的手术中，医生仅能根据多张平面影像来判断病变位置，而AR技术的增强现实特性能以三维立体的形式呈现患者病变位置、血管、组织等，极大提高了手术的精准度和安全性。而对于医科教师来说，通过VR技术可以加深学生对生物或者解剖学的认识，VR技术就能提供一目了然的动态视觉模型，是一个非常好的教辅工具。

4.2 体验向往的地方

参观世界各地名胜通常费用昂贵，而游历深海极地对于很多人来说更是一生不可能实现的事情。VR/AR产品正为全国的家庭和幼儿园区提供360°的虚拟现实旅行。从沙漠到极地，从草原到海洋，通过使用绘本和手机，学生就能进行体验。对于无法在各地旅行和亲身体验的幼儿来说，这种沉浸式体验能让他们获得熟悉感和归属感，对世界保持好奇心。

4.3 重现历史场景

人们不可能让时光倒流，穿越回去重新经历历史中的事件，但虚拟现实技术却提供了这样一个机会，让学生进入一个他们从未去过的空间。回溯历史，感受古韵，VR与国学结合，无疑是当下学习国学的创新方法。这种沉浸式体验学习不仅可以使学生深刻理解文字含义，还能够感受传统文化的意蕴。

4.4 构建同理心

“站在别人角度上看问题”“学会换位思考、将心比心”这些道理说起来容易，但构建同理心却是一个庞大的工程。在国外，多所学校的学生能通过虚拟现实，“走进”叙利亚的心脏地带，感受战争的残酷，体验难民的生活;另一方面，VR技术能模拟视觉障碍等疾病，让学生体验病人面临的医疗挑战，从而引导他们换位思考。

5 总结与前景

VR/AR教学，解决教育需求，刻不容缓。随着科技信息化快速发展，VR/AR教育必将迎来新的发展机遇，改变传统的教育教学模式，在教学场景上将不可能变为可能。在政策的鼓励和市场的驱动下，VR/AR教育作为一种新的教育科技工具，将会开拓更多应用领域。

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