VR/AR技术在高校教学中的应用实践

王芳 李建 汪伟

摘要：随着教育信息化2.0和VR时代的到来，为落实“教育信息化2.0行动计划”和“中国教育现代化 2035”，教育者要抓住新机遇，积极研究、探索、实践、创新教学模式，提升教育信息化水平和教学效果。梳理了VR/AR技术的基本概念和发展历程，介绍了高校VR/AR专业设置，结合作者所在学校基于VR/AR的虚拟现实实验室建设和虚拟现实实验实践教学，分析探讨了VR/AR技术对高校虚拟实验教学的推动作用、教学模式的创新实践，提出了未来基于VR/AR多节点教学模式的研究和发展方向。

关键词：教育信息化;VR/AR;沉浸式教学;虚拟实验室;多节点教学模式

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）25-0031-05

Abstract： With the coming of educational information 2.0 and VR Era， educators should seize the new opportunity， actively research， explore， practice and innovate the teaching mode to improve the level of education informationization and the teaching effect in order to implement“the Action Plan of Education Informationization 2.0”and“the Modernization of Chinese Education 2035”.This paper combs the basic concepts of VR/AR technology and development， introduces the VR/AR major establishment in universities.Combining with the virtual reality laboratory construction and virtual reality experiment practice teaching based on VR/AR in the author's Universities， this paper analyzes thepromote effect of VR/AR technology in virtual experimental teaching in universities and teaching mode innovation practice，puts forward the research and development directionofmulti-node teaching model based on VR/AR in the future.

Keywords：educational informatization;virtualreality/augmentedreality;immersion teaching;virtual laboratory;Multi-node teaching model

被誉为“信息社会先驱”的Marshall McLuhan（马歇尔·麦克卢汉）指出——历史是一部媒介形态发展的历史。从口口相传、手写记载、印刷时代、互联网时代、VR/AI时代，人类社会的传播媒介不断发展突破新形态，不断追求更高效、便捷、生动的传播形式和效果。

教育是国家发展大计的重中之重，结合国家“互联网+”、大数据、新一代人工智能等重大战略任务安排，2018年教育部印发《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》[1]和《教育信息化2.0行动计划》[2]，国务院 2019 年印发《中国教育现代化 2035》[3]，提到要加快高校信息化建设，增强学生实践能力培养。2019 年4月，教育部、科技部、工业和信息化部等 13 个部门在天津联合启动“六卓越一拔尖”计划 2.0，发展新工科、新医科、新农科、新文科，全面提升高校本科教育质量。教育部科技发展中心于2019年5月成立了虚拟现实研究中心，将“推动虚拟现实技术在教育领域的深度应用”，以VR 技术推动教育变革和产业变革[4]。

2020年全球疫情的特殊时期，“互联网+教育”越发受到重视，VR/AR+教育正大步走进高校校园，为教师带来全新教学模式，为学生带来生动真实的沉浸式课堂。屠明将[5]针对传统教学模式存在的问题，依托“VR+5G”技术优势，架构融合虚实相生情境性、多元一体分布性、人际交互实时性与教学方式多态性为一体的分布式教学模式，探讨教育信息化和实践教学创新发展的理论模型与实现策略。

刘清堂[6]利用元分析方法对国际英文期刊发表的30项虚拟实验项目的实证研究结果进行研究和定量综合分析，研究结果表明虚拟实验项目对学生学习效果具有中等程度的积极影响作用，建议虚拟实验设计要“因学生而异，因学科而异”，虚拟实验开展要“注重引导，加强协作”，虚拟实验评价要“多元评价，重视过程”。

段汝林[7]设计了基于虚拟现实技术的高校在线实验教学平台，采用服务器/客户机体系架构，拥有丰富的实验内容与实验资源，实现在线实验仿真教学，交互性强，推动了教育信息化发展。

本文在研读国家政策和各种文献的基础上，结合作者所在学校基于VR/AR的虚拟现实实验室建设和虚拟现实实验实践教学，探讨了VR/AR技术对高校虚拟实验教学的推动作用、教学模式的创新实践，以及对高校教学质量提升的促进作用。

1 VR/AR技术概述

虚拟现实（VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机等技術生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。虚拟现实技术是一门新兴的跨学科尖端技术，它的研究、开发和使用是一项技术要求比较高的工作，它需要有相应的软硬件系统环境配套进行，系统环境除了完善的虚拟仿真开发平台之外，还要求具有身临其境的三维沉浸感，这种沉浸感主要通过具有高度沉浸感的立体视觉环境、实时交互系统和三维音效系统来实现。