沉浸式VR在红色教育资源开发中的实践应用

赵锋　程科

摘要：沉浸式VR是虚拟现实技术的一个分支，将沉浸式VR技术引入到红色教育中，是VR技术交叉应用的一项重要举措。通过红色建筑资源场景复原、红色教育特色教室开发和基层特色虚拟展览三个场景的虚拟漫游与交互设计，分析探究沉浸式VR在红色教育资源开发中的实践应用，扩大了红色教育辐射，增强了红色教育成效，推动了红色教育资源的开发。

关键词：VR技术;沉浸式;红色教育

虚拟现实技术是一种计算机仿真体验技术，利用该技术形成一种可以体验的虚拟仿真环境，通过沉浸式的手段，结合声音、图像以及触觉感知等传感系统，让用户可以体验到身临其境的感觉[1]。沉浸式VR有别于桌面式、增强式和分布式虚拟现实类型，它有三个典型特征即高度的沉浸感、实时性和交互性，通过封闭人的听觉、视觉和其他感官并提供新的虚拟感觉空间，使人能够完全投入、沉浸其中。沉浸式VR技术的这些特征，对于传统的红色教育手段有着极大的诱惑力和吸引力，借助VR为用户创建的高仿真学习情境和丰富的学习内容，能有效提升用户的学习兴趣，解决了传统红色教育中教学成本高、情境性不强等问题，对于提高红色教育课程效果、弥补传统红色教育模式的不足是一种有益尝试[2]。

1 沉浸式VR技术的应用现状

虚拟现实思想出现较早，但其概念直到1987年才由Jaron Lanier提出，起初主要由美国军方用来对飞行驾驶员和宇航员进行模拟训练，后来在工业仿真、游戏设计、古迹复原、教育影视等领域不断发展，应用广泛。在三维虚拟漫游方面，美国北卡罗莱纳大学计算机系Brooks教授带领其小组成功研制出第一个虚拟建筑的漫游体验系统[3]。在国内，北京航空航天大学是最早进行虚拟现实技术研究的机构之一，其创建有国内第一个专门从事虚拟现实技术与系统研究的国家重点实验室，并在航天模拟、医学培训、人机交互等多个领域均取得重要研究成果。

沉浸式VR是虚拟现实技术的一个分支，其体验更加真实，沉浸感强，交互具有实时性，通过头盔式显示器、洞穴式CAVE虚拟现实显示系统等配合可穿戴设备构建逼真的实时漫游交互系统。我国在沉浸式VR技术应用领域一直积极探索，尤其是在文物遗迹的数字化保护和利用方面成果丰硕。以武汉大学李德任教授为首的课题组与中科院计算机研究所、浙江大学联手攻关“数字敦煌”工程，将敦煌莫高窟文化遗迹以毫米精度在电脑里实现虚拟仿真。2017年，北京故宫推出《故宫VR体验馆》项目，借助头盔式360度VR体验设备，配合3D动感座椅和灯光控制，让游客能从视觉、听觉和体感上体验这座600年历史古迹。综上可见，沉浸式VR漫游体验技术已日趋成熟。

2 沉浸式VR技术在红色教育中的需求分析

党的十九大报告强调指出，全党同志特别是高级干部要加强党性锻炼，不断提高政治觉悟和政治能力。加强红色教育是党员干部立身、立业、立言、立德的基石。新时代不忘初心、牢记使命，更需要把红色教育放在更加突出的位置，不断增强广大党员党性意识，提高党性修养。积极探索红色教育新模式，开发红色教育新资源，推广红色教育新方法，推动党员干部党性教育自觉性，是新时代红色教育面临的机遇和挑战。近年来，在“互联网+”和5G迅猛发展的大背景下，借助VR技术构建智慧型党建，达到深化学习教育成果的目的，在创新党建工作方面实现了很多有益的探索。早在2016年12月，福建红色文化VR/AR实体体验馆项目就正式启动，通过VR技术打造出以“红色福建”为主题的体验厅，并制作了党性VR教育片，通过VR设备身临其境地感受长征路上的艰辛历程和不畏牺牲的崇高精神。VR党建技术通过实时渲染的画面，营造出一个VR世界，这种虚拟现实技术，特点在于可以使用户沉浸在特定的视听空间内，将传统的平面显示方式全息化、立体化，从而提升用户视听体验。

（1）提升红色教育效果，首先要利用好红色资源，积极探索资源利用新模式。习近平总书记对革命文物工作作出重要指示指出，革命文物承载着党和人民英勇奋斗的光荣历史，是党和国家的宝贵财富，是弘扬革命传统和革命文化、加强社会主义精神文明建设、激发爱国热情、振奋民族精神的生动教材。新时代以来，作为红色资源重要组成部分的革命遗址和革命旧居虚拟开发如火如荼，既有力推动了革命遗址遗迹的开发保护，又带动了当地红色旅游经济的发展。大型的场景还原类型的主题展览、大量的历史史实文献和革命英雄人物的遗物遗迹展出，对浏览者起到极强的视觉冲击作用，但同时也要注意到这些资源开发形式上的同质性，场景还原、文献、遗物或数字屏幕展示的形式，简单的参观浏览不利于引导党员干部感受红色资源更深层次的时代背景和思想冲击，在教育成效上还是存在较多的不足，始终无法将人融入到画面实景中去亲身体验，在一定程度上也容易导致形式上的审美疲劳。

（2）挖掘红色教育资源的丰富内涵，充分利用资源优势的转化，增强红色教育的生动性。红色教育资源的概念涵盖的范围较广，包括红色文化资源、革命传统资源、警示教育资源、廉政文化资源等。红色教育题材的内容，往往蕴含着大量历史文化元素，红色教育要想取得成效，必须充分挖掘教育资源中精神层面的内涵，将红色教育资源优势转化为教学内容优势，同时创新沉浸式VR教学形式，打造有时代背景的虚拟场景，利用丰富的实物史料创作红色教育情景模拟素材，让用户在体验内容的同时了解其背后的历史背景信息，不断增强红色教育的鲜活性，从而达到潜移默化、反躬自省的效果。

（3）充分利用新兴技术，为紅色教育提供丰富载体和方法。随着人工智能、虚拟现实等新兴技术的不断发展进步，传统的红色教育展示和传播方式必然会进行迭代变革，这也为传统的党建展馆、革命遗址遗迹、红色文化教育基地等带来了新的机遇和挑战。充分利用新兴的技术优势开展红色教育，旧有的传统展馆场景限制势必会被打破，红色教育素材的传承途径将变得更为宽广，红色教育模式中的时间和空间形态也将会被重定义，这使得接受教育的党员干部能跳出展厅场馆的限制，由被动的知识获取转向主动的提升探索，也使得优秀的红色教育资源能在数字时代焕发出新的生机，进一步弥补了传统模式下红色教育的缺陷和不足。

在红色教育中引入沉浸式VR技术，既是红色资源红色教育素材开发过程的技术需要，又是新时代红色教育与时俱进的客观需求，因此，课题组积极探索红色教育创新之道，尝试沉浸式VR技术这种“互联网+党建”模式。

3 沉浸式VR技术在红色教育中的实践应用

基于沉浸式VR技术开展红色建筑漫游和红色教育特色课堂的研究，一方面利用红色建筑资源推动革命历史教育，减轻人流量负荷对建筑本体的潜在损坏，降低教育成本，另一方面积极展示支部风采活动，全面提升教师党支部作业发挥工作实效，让党员在身边体验党性的光辉和成果，增强战斗堡垒的自豪感和成就感。

为充分利用红色资源的区位优势，增强红色教育成效，服务和推广地方红色经济发展，同时兼顾自身素材利用，展现支部特色，让党员深刻感受到红色教育的温度，课题组重点开发了三个不同层面的场景设计，利用沉浸式VR技术把红色资源、虚拟教室和支部特色有机结合，把近年来红色教育成果进行了全面展现。

虚拟漫游制作过程一般包括：首先实现漫游主体的制作，包括文物素材、材质、贴图，以及建筑的布局、大小和风格等，然后将模型导入到引擎中，布置灯光、添加交互，最后导出体验系统。在应用中，课题组结合虚拟漫游、人机交互、影视制作、VR视频等多项技术，将当地红色资源虚拟建模实现场景漫游，利用特色教室宣传支部特色，并选取若干党建工作专题，用虚拟展厅的形式对专题活动进行了深入报道，利用技术优势对红色资源进行了全面整合。

场景一，利用沉浸式VR实现武昌毛泽东同志旧居的虚拟漫游。这是将红色资源纳入红色教育的技术实践，通过基于桌面式和沉浸式两种方式实现虚拟场景的开发，也是利用地方特色和名人故居加强革命传统教育的一个典型范例。项目实践根据图形学原理进行模型简化和真实感研究，应用MAYA搭建建筑物三维模型，利用Unity3D搭建漫游场景并建立庭院绿植、桌椅和画像等虚拟物件，通过VR组件可以实现沉浸式漫游或鼠标、键盘浏览。同时，课题组还对漫游建筑的房屋结构、建筑风格、文化背景等进行调查和采集，对实景图像拍摄图片并进行对照优化，以达到逼真的漫游效果。

场景二，利用支部特色活动素材开发了红色教育特色教室，开展支部红色教育虚拟展览，其本质是一个基于VR技术的实时交互式虚拟教室工程。该场景通过互动式VR技术总结回顾了近几年年来课题组所属党支部在党建工作方面所取得的成效，并以滑动式交互屏设计作为党员学习素材的载体，通过触发检测完成学习素材的滑动更替动作，在虚拟空间中营造出严肃条理而又活泼生动的交互学习环境。

场景三，利用人机交互和VR视频技术优势，展现支部“不忘初心、牢记使命”主题教育和疫情防控工作VR视频。和前两个场景分别偏向于静态设计和动态交互不同，该场景主要在于展现虚拟空间中的展厅设计和视频控制播放效果。参观者借助HTC VIVE虚拟现实体验设备，可以身临其境进行自主漫游，戴上头盔利用头部转向可以实现自主控制漫游方向，利用手柄可以实现瞬时位移，从而降低视觉疲劳和眩晕感。与此同时，系统中还添加了动态交互，利用激活菜单选项结合手柄实现菜单功能选择和场景跳转，通过导入的专题展览图像和解说，回顾和总结身边相关素材中的红色修养成分，通过透析发现自身优缺点和不足之处，自我检视，自我整改提高。

整个沉浸式VR红色教育开发场景由大到小、由粗到精、由画面到视频、由红色资源到身边事迹，系统全面的对红色教育资源进行了梳理筛选，并将虚拟环境、交互设计、VR视频等多项技术进行了兼容整合，最终完成沉浸式交互体验红色教育系统的设计实践。

4 沉浸式VR技术应用于红色教育的创新成果

沉浸式VR技术通过有效的信息展现手段，实现了新型的信息技术手段来进行基层教育工作，实现了对红色文化的数字化发掘，与传统实景的红色教育展览馆相比，实现了数字化层面的文化内涵的凝聚与升华[4]。推动虚拟现实技术在红色教育中的应用，在盘活基层组织红色教育素材、加强红色教育与业务能力的磨合、提升红色教育教学效果、激发红色教育参与热情等多个方面均起到显著效果。实践证明，沉浸式VR体验感强，交互方式新颖，能有效拉近革命文物和人之间的距离，将沉浸式VR技术应用到红色教育，教育效果提升明顯，有以下多方面的创新成果。

（1）深入挖掘本地红色教育资源，激活沉淀的革命历史事迹，打造全新的红色教育环境。近年来，各级党委和政府均加大了本地红色教育资源的开发和利用力度，各种革命旧居遗址、纪念馆、博物馆等被打造成具有特色主题的红色教育基地，并配备了专职的解说和研究人员，但日常工作的繁忙和生活的快节奏却很难让党员干部们在亲临参观时能驻足更多的时间，而走马观花参观浏览往往来不及深入了解红色资源在革命历程中的地位和精神内涵，沉浸式VR所创建的虚拟环境正好弥补了这种缺憾和感知，其沉浸、实时和交互性的特征可以引导党员干部深入了解历史事件，深度剖析领袖人物，能随时跨越历史轮回置身于真实历史场景中，真正做到灵魂受洗礼、党性得到升华。

（2）由红色资源到基层案例，由复原实体建筑到虚拟教室空间，构建特色鲜明的红色教育体系。红色教育不能仅仅依靠有限的红色资源，大量基层工作案例和优秀典范更应该挖掘和宣传。红色建筑也不能仅仅停留在保护、展览和参观，也需要借助新兴的信息技术进行传播和推广。虚拟教室为基层组织日常的党建工作提供了红色教育的途径和方法，也为不能亲临现场的党员解决了学习和教育的问题，同时有利于基层组织建立自己的红色教育资料库，推进红色教育资源的分享和宣传。

（3）创新红色教育教学方法，强化党建和业务能力的融合，推动技术型红色教育教学队伍建设。基层党建要和业务工作深度融合，是新时代党的建设总的要求，也是化解重业务轻党建的错误认识、践行习近平新时代中国特色社会主义思想的工作需要。将沉浸式VR技术作为党建和业务融合的切入点，利用技术创新红色教育工作方法，利用党建引领业务开展工作，使两者融合在形式和内容上得到拓展和深化，同时，释放技术型专业人才的党建活力，为他们搭建勇于创新、担当作为的平台，充分发挥他们业务能力强的优势，打造技术型红色教育工作队伍。

5 总结

从沉浸式VR在红色教育中应用产生的效果可以看出，VR与党建结合的红色教育创新模式，将红色建筑的漫游体验和党性培养、技术应用结合在一起，既能推广和宣传革命遗址的文化基因，弘扬其背后的爱国主义精神，使浏览者沉浸于历史环境中接受红色精神洗礼，又可以有效利用基层组织的积极素材，打造技术型的红色教育工作队伍，建立基层组织自己的红色教育资料库。引入沉浸式VR技术到红色教育中，丰富了红色教育实践方式，增强了党员干部接受教育的自觉性，锤炼了专业技术人员的红色修养，深化了党建和业务的融合程度，随着技术的发展和时代的进步，相信沉浸式VR交互技术在红色教育中将会有更大的发展空间。

参考文献：

[1]刘杨.初探逆向与虚拟现实技术在非物质文化遗产上的应用[J].当代图书馆，2020（02）：19.

[2]张兰，罗毅，谭琨，余航.VR技术在党性教育中的研究与应用——以南方电网“理想与信念”为例.现代国企研究，2018（24）：225227.

[3]石敏，王俊铮，魏家辉.真实感三维虚拟场景构建与漫游方法.系统仿真学报，2014（26）：19691974.

[4]赵媚妤.红色革命遗址资源在党性教育中的作用发挥——以广州市花都区为例.中共珠海市委党校珠海市行政学院学报，2020（01）：3135.

基金项目：现代公共视觉艺术设计研究中心2019年度基金项目（JD201907），湖北美术学院2019年度校级科研项目（201901）

作者简介：赵锋（1980—），男，硕士，副教授，研究方向：数字虚拟艺术;程科（1981—），男，硕士，讲师，研究方向：影像研究。