虚拟现实技术在教育领域的发展与困境

孙毅超 王艺璇 朱绍瑞 许渭浚

摘 要：自从虚拟现实逐渐被大众知晓后，人们对其与教育行业结合的尝试就从未间断过。目前媒体都将虚拟现实教育作为一个独立的具有广阔前景的市场进行介绍与分析，但事实上虚拟现实教育目前面临的内在问题却不如表面上看到的那么光鲜，背后潜藏着种种问题。

关键词：虚拟现实技术；虚拟现实教育；实践模拟

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）04-0193-02

Abstract： Virtual Reality（VR）and its application in education had been discussed for a long time， and there has been continuous combination of it with education. The potential of virtual reality in the education field was regarded as a very important and independent market by the media， but meanwhile， we shall be aware of the difficulty in these application.

Keywords： virtual reality； virtual reality in education field； practice simulation

虚拟现实（VR）技术利用双眼视差原理：人的大脑在融合双眼所见的细微视差后得到立体的影像，使用户产生身临其境的技术。2016年第一季度，Sony，Oculus和HTCVive三巨头分别推出自己的VR消费级产品，这标志着虚拟现实技术开启元年，也昭示著这项新兴技术开始向教育领域拓进。

一、教育领域前景预测

虚拟现实技术不仅在娱乐领域掀起了一次浪潮，它的身影也开始出现了制造业、服务业和教育业。高盛在2016年2月发布的《VR与AR：解读下一个通用计算平台》报告指出，VR有潜力成为教育领域的标准工具，将变革学生在基础教育和高等教育阶段的受教方式，预计2020年该市场规模将达到3亿美元，而2025年将达到7亿美元。但在火热的市场预测背后，VR教育正面临着不少的难题。

二、虚拟现实技术在教育领域的独特发展优势

（一）为教育工作者提供代入式教学工具

当虚拟现实技术被应用于教育领域时，它能够体现出诸多的独特优势。首先，在现代教育中采用虚拟现实技术，能够为教育工作者提供全新的工具，他们利用VR技术将轻松代入更多学生进入学习思考，更高效的让学生进入学习状态。虚拟现实的目标是在特定活动中激发、鼓励学生，与此同时，还能够让学生体验动手参与的学习乐趣。不过让虚拟现实在教学中更具吸引力的是，它能够在毫无风险的情况下，让学习者参与实践和进行模仿。这可以被用于难以进行现场实验的、传统的教学环境中，如相隔万里的某个工程实践项目模拟，师生可以打破时空限制投入到临场感的教学中去。再如传授学生关于安全程序和有危险性的实验练习，VR技术不会真正置师生于危险环境，这就提供了安全的讲解条件和训练环境。不过与其它的新技术一样，虚拟现实在教育中的应用也会引发关于实用性和接受性的顾虑。

（二）为不同专业背景的求知者提供交互式学习平台

在虚拟现实技术教育中，虚拟现实提供了一种特殊的感觉，能够帮助说服学生学习更多的知识。在工程建设实验室，VR被用于提高学生的实践知识，并改进他们独立解决问题的能力。虚拟现实技术可以帮助学生把他们的理论知识应用到实际工程问题中。3DSMAX、SKETCHUP软件能够让学生自由创建3D模型，并将它们应用于虚拟环境进行方案测试。这将降低构建实际模型的成本，鼓励学生解放他们的创造力，评估他们解决方案的能力。

在化学工程学中，虚拟现实被用于创建虚拟化学工厂，让学生学习技术以及掌握技术的效用。此项目的主要目标是制造虚拟实验室事故，向用户展示不遵守安全规程所带来的后果。虚拟现实在这一领域的应用，可以在实训之前加入虚拟实验环节，这将减少教学过程中对危险化学品的使用，并减少学生犯下的错误，提高练习效率。

在医学外科教学中使用虚拟现实技术，能够帮助外科医生在实际开展手术前掌握他们的能力水平。医学教育已展示出使用3D计算机应用的巨大兴趣，特别是在人体解剖学领域。根据对使用3D模型改进人体解刨学学习流程的研究表明，使用此类的技术能够对学生产生积极影响。

职业教育受到社会广泛关注，特别是“加快职业教育发展、推进现代职教体系建立”等国家政策的引导，对培训市场产生了一定影响。据2014年搜狐教育年度消费调查显示，有近一半的被调查者接受了职业培训，显示职业培训市场在扩大。虚拟现实技术以其可操作性强的优势，在职业教育方面存在巨大挖掘潜力。

在线教育市场伴随互联网渗透率的逐步提高，目前正在中国进入高速发展时期。如果能够注入虚拟现实因素，这种学习方式无疑更贴近线下临场授课，知识接受度将会大幅提高。特别对于全球名校公开课来说，除了借助互联网技术以外，再能结合VR技术带领学生进入到国际顶尖大学的课堂和实验室进行身临其境的学习，将会产生更强吸引力。

三、虚拟现实技术在教育领域面临的困境

（一）硬件配置问题

硬件技术需要加快提升及完善。硬件技术不够成熟是虚拟现实行业的通病。有业内专家指出，受硬件局限性影响，虚拟现实软件开发花费巨大且效果有限，相关的算法和理论尚不成熟。在新型传感机理、集合与物理建模方法、高速图形图像处理、人工智能等领域，都有很多问题亟待解决，三维建模技术也需进一步完善。在感知方面，有关视觉合成方面的研究较多，对听觉、触觉关注较少，真实性、实时性不足，基于嗅觉、味觉的设备还没有实现批量化生产，要完成普及至少还需五到十年。

价格与功能的悖论。虚拟现实产品的价格与功能方面也存在悖论，价格与功能形成了跷跷板的关联性；功能越丰富，价格越高，买的人就越少；价格低廉，则功能简化，使用体验较差。所以虚拟现实技术如果想要可持续的向前发展，以最低成本提供最好用户体验才是产品迭代的核心和必经途径。

（二）教学内容问题

虚拟现实教育與游戏（或者泛娱乐）不同，虚拟现实泛娱乐更讲究用户体验，对产品细节，交互方式甚至外形要求更为严苛，而虚拟现实教育更加注重实用性，产品设计、交互方式倒不是最重要的，关键还是得看内容，要能满足教学场景需求。正是因为这样，虚拟现实教育更偏重内容，随着VR研发的白热化，基础的硬件问题可以日益改善，最终竞争者比拼的还是教学内容，谁能满足更多元的教学需求，谁能提供更高质量的教学产品，谁无疑将获得更高的市场占有率。

目前虚拟现实的教学资源基本属于空白。一般来说，做一款虚拟现实教育内容需要做大量的渲染工作以达到沉浸效果，制作所耗费的时间和精力是传统内容制作的数十倍。加上虚拟现实内容制作还处于早期阶段，制作团队自身也在摸索制作的基本要素和技巧，制作一套教学内容花费的时间和费用都比一般的内容高出数倍。另外，现在行业仍处于早期种子用户培养阶段，用户基数少导致内容团队无法取得盈利。基于以上两个原因，真正做虚拟现实教育内容并且被大家认可的团队少之又少。

如果想在高等教育领域进行深度内容开发，这需要大量的具有高度专业知识背景的高校科研人员组成制作团队，在掌握虚拟现实交互的基础上，紧密结合学科建设要求，深度交叉融合新技术与传统教学内容，投入大量的时间、精力对VR教学内容进行量身打造，最后在将VR教学成品投入到日常教学中去，并且及时跟踪反馈教学过程中出现的各种问题与不足，敏锐观察学生使用效果，及时更新优化教学内容，开发教学科目与类别，这将是一个需要投入巨大人力物力的长期过程。

虚拟现实教育不是单纯的虚拟现实+教育，后期还要更多的注重用户场景、教学质量、用户体验、等一系列问题，这属于VR生态系统的整体构建。随着这项技术的逐步成熟，将对社会产生日益深远的影响，同时它也会是一把双刃剑，让我们拭目以待。

参考文献

[1]李建荣，孔素真.虚拟现实技术在教育中的应用研究[J].实验室科学，2014，6.

[2]常洋.虚拟现实技术在建筑行业中的应用研究[D]，郑州：郑州大学，2010，4.

[3]侯湘.虚拟现实技术中的三维建模方法研究[D]，重庆：重庆大学，2006，5.