基于VR技术的沉浸式教学的效果研究和推广

吴艳*，刘卓，刘梦，胡卫丹，彭良怀



基于VR技术的沉浸式教学的效果研究和推广

吴艳1,2*，刘卓1,2，刘梦1,2，胡卫丹1,2，彭良怀1,2

（1.贵州师范学院 数学与计算机科学学院，贵州贵阳，550018；2.贵州师范学院 大数据科学与智能工程研究院，贵州贵阳，550018）

基于VR技术的沉浸式教学是运用VR虚拟现实仿真技术，消除在时间和空间上造成的认知阻碍，为师生之间营造一种完全不同于传统式教学的交流互动方式，以此来丰富学生的知识结构，并让学生在模拟中对学习有较浓兴趣。就国内外VR沉浸式教学的发展趋势分析，把VR技术运用到课堂教学上，打破传统式的教学，以此推动基于VR技术沉浸式教学的研究与推广，并提出对未来教育的改革发展优势。

VR技术；沉浸式教学；课堂教学

引言

科学技术日新月异，生活方式正经历着信息化变革，并且影响着人们的逻辑思维和学习方式，如从黑板粉笔字到图像，从教科书到多媒体，从3D到虚拟现实技术等诸多技术的出现，体现信息网络教育与虚拟现实（VR）技术的相结合对未来教育发展的改革。

VR技术沉浸式教学是一种综合应用各种高端技术且有效的模拟人在虚拟现实自然环境中各种感知系统的人机交互技术方式，并通过人的听、触、嗅、等学习环境模拟中使人难以辨认出身临其境在虚拟世界与现实的感想与体验。

1 VR沉浸式技术在各高校的教学优势

1.1 针对性

基于师生立场的不同，针对以往传统教育的教学方式带来的局限，对各高校师生的不同需求情况做出相应的处理，利用VR技术对一些抽象而不能通过传统方式（黑板粉笔字、教科书等）理解时，可以提供虚拟模拟现实场景，让学生能够在虚拟真实的世界中寻找和探索，真正地去体验和交互，来更好地理解和领会这个知识点。

1.2 有效性

传统教育是主要以教师为教学中心，而学生处于被动状态的教学方式；然而现代教育改革的要求是把课堂交予学生，将传统讲授方式转变为启发引导式，把老师的教与学生的学相结合。而VR沉浸式教学技术则是更好的利用学生探索未知世界的好奇心，在逼真的虚拟模拟世界中，体会沉浸式教学的奥妙，以此来激发学生对学习的兴趣，使处于被动的学习者成功转变为学习的主导者。

1.3 多样性

在我国，许多高校和机构都在从事VR技术教学这方面的研究与应用，例如：在国内外医学院校中，VR技术可以创建虚拟的人体模型，让学习者很容易的就对人体内部器官结构熟悉掌握；在艺术院校，艺术家运用VR技术塑造出更有沉浸感的艺术环境，如可以通过视频界面进行动作捕捉，并通过具有VR技术的交互性质让观众体验穿越多重器官等实验；在航天院校等，可以通过VR技术模拟航天飞行等。

总而言之，VR沉浸式教学打破了传统教育的教学局限性，并在传统教育的教学基础上，弥补学生在课堂上所缺乏的情景再现，使VR技术能够更好的让学生突出创新理念和发散思维。

2 基于VR技术的课堂教学模式

通过相关文献参考，分析国内外与VR沉浸式教学技术相关的案例，通过深究学者的实践与经验，并结合国内外高校的实际情况，就钟启泉教授研究总结出的，基于VR技术的课堂教学模式如下图1所示。

图1 基于VR技术的课堂教学模式

就他而言：学习者可以在VR系统中随时随地不管顺序的先后获取知识信息，教师亦是如此，老师在整个VR系统中的教学呈现也不止微课、慕课等这样的简单二维呈现，还可以虚拟教学呈现。我们所研究的VR沉浸式教学技术不仅是学习者能在虚拟环境教学中获取知识，也是学习者和教师共同参与学习交流的平台。

3 VR沉浸式技术在教学中的应用

VR沉浸式技术从医学、艺术、航天等各方面不同进入了日常教学活动中，出现了“虚拟人体模型”、“虚拟实验室”等新的教育方式，这些方法不仅是教育现代化、信息化的体现，更是教育高科技水平的展示。针对VR技术沉浸式教学的要求不同，我们将对象分为学习者与教导者两个角色。

3.1 学习者

一个好的学习环境对于一个学习者来说有着很大的影响，而传统的学习环境禁锢着学习者的思维，在接受知识的过程中学习者因为思维的定势而处于被动状态，然而VR技术能够呈现虚拟的学习环境，特别的虚拟的学习环境也可以动态的呈现不同学习情境，为课堂学习情境创设真正的虚拟现实沉浸感和视觉动态。学生在学习知识的过程中，不再处于被动，在虚拟的学习环境中不断地研究、实践，获得所需知识，真正做到自主学习的学习方式。当然学习过程也是不受时间与空间的限制，它是由学生在自主参与过程中通过思维发散所产生。

3.2 教师

教师是学习者的引导者，同时也是教学信息和学习信息的实践者和传送者，对于教师来说，教学方式的好还影响着学习者的学习思维，因而不同的教师形成不同的教学模式，但是随着科技的不断提高和多媒体的不断发展，教学模式正在不断革新和发生变化，教学模式改变的一个重点集中在教学是应该以学生为中心，还是以教师为中心，而VR技术的出现则很好地解决了这样的问题。让学习者成为知识获取的主体，同时结合老师的引导作用充分促使学习者在虚拟的学习情景中更好的掌握学习知识的技能。

4 VR沉浸式教学模式在各高校实行时需解决的问题

4.1 VR产品的价格与功能成正比

VR产品功能越丰富，相应的价格也越高，高校引进VR产品必会过高的设备费用，虽VR产品能给学习者带来很好的学习体验，但过高的设备花费必会带给学校以及学习者一定的费用压力，从而可能会使教学并不能达到真正的效果。

4.2 VR产品性能不够完善

学习者在虚拟教学环境中主要是通过头来观察变换的环境，因此对画面的质量要求很高，但目前大部分的VR产品分辨率很低，很难使学习者沉浸其中，其次画面延迟所引起的晕眩感、疲劳感。导致脑负担过大，所以缩短延迟时间和提高分辨率是有待解决的问题。

5 结束语

随着科学技术的不断发展，VR沉浸式技术在未来发展中有着重要作用，特别在教育领域中它是一种先进教学方式变革，虚拟的学习情景可以带给学习者很好的学习体验，同时VR产品是一个强大的资源库，可以给教学提供丰富的学习资源，从而最大限度地表现出其良好的教学与资源优势，但面对现代化进程的挑战以及教学模式的不断改变，传统教学的学习环境弊端越来越凸显出来，但随着VR技术的不断成熟，在未来的教育行业中，VR技术对传统教学有着良好的兼容作用，基于VR沉浸式技术的教学模式将会被更多的人接受，真正在意义上实现VR沉浸式技术在教学课堂中的应用，从而推动VR沉浸式教学技术在教育界的发展。

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Research and Promotion of Immersive Teaching Based on VR Technology

WU Yan1,2*, LIU Zhuo1,2, LIU Meng1,2, HU Weidan1,2, PENG Lianghuai1,2

(1.Department of Mathematics and Computer Science, Guizhou Education University, Guizhou Guiyang, 550018, China; 2.Big Data Science and Intelligent Engineering Research Institute, Guizhou Education University, Guizhou Guiyang, 550018, China)

Immersive teaching based on VR technology is to use VR virtual reality simulation technology to eliminate the cognitive obstacle in time and space, and to create a kind of interaction between teachers and students that is completely different from the traditional teaching. To enrich the student's knowledge structure, and allow students to be more interested in learning in the simulation. Based on the analysis of the development trend of VR immersive teaching at home and abroad, the VR technology is applied to classroom teaching to break the traditional teaching, so as to promote the research and popularization of immersive teaching based on VR technology and put forward the reform and development superiority of future education.

VR technology; immersive teaching; classroom teaching

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.066

TP391

A

1672-9129(2018)01-0160-02

吴艳, 刘卓, 刘梦, 等. 基于VR技术的沉浸式教学的效果研究和推广[J]. 数码设计, 2018, 7(1): 160-161.

WU Yan, LIU Zhuo, LIU Meng, et al. Research and Promotion of Immersive Teaching Based on VR Technology[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 160-161.

2017-10-22；

2017-12-19。

贵州省2017年大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201714223026）。

吴艳（1995-），性别女，汉族，贵州省大方县人，在校就读。E-mail:2209282216@qq.com