沉浸式虚拟现实技术在高校图书馆虚拟教学中的应用与前景

郝博麟

关键词：计算机;虚拟现实技术;高校图书馆;虚拟教学

摘 要：当前，图书馆应用的虚拟现实技术正处于发展阶段，应用该技术的目的是让图书馆服务变得更加完善。文章详细介绍了沉浸式虚拟现实技术，结合该技术的特征对高校图书馆利用虚拟现实技术的情况进行了详细分析，找出虚拟现实技术的优势和不足，并在此基础上展望了高校图书馆利用虚拟现实技术的前景。

中图分类号：G258.6文献标识码：A文章编号：1003-1588（2021）02-0071-03

1 背景

虚拟现实结合了仿真、多媒体、网络等多种技术，为仿真技术指明了方向，主要是想让人才得到更专业的培养，让人才培养体系变得更加健全。使用者需要结合输入设备和传感设备进入计算机形成的模拟环境当中，在这种环境中进行实时交互工作，让用户在特定设备下可以与模拟环境中的对象进行交流，从而达到让用户获得更加丰富体验感的目的。虚拟现实技术本身具有交互性、想象力以及沉浸感等具体特征，最为明显的还是沉浸感这一特征。虚拟现实主要有非沉浸式、半沉浸式以及沉浸式VR三个系统，在使用沉浸式VR系统时需要让用户的视觉、听觉暂时封闭，戴上头盔显示器，让用户处于一个虚拟环境当中，通过数据手套限制用户的手感通道，让用户在体验虚拟环境时感觉更加真实。

2 虚拟现实技术在图书馆的应用现状

当前，图书馆的虚拟现实应用主要是非沉浸式和半沉浸式VR系统，如：美国得克萨斯大学的图书馆就利用这种模拟仿真技术，让使用者可以畅游图书馆，在该系统运行过程中使用者可以结合导航、阅读等方式全面收集图书馆图书信息。应用这种VR技术，虽然使用者不在图书馆，但却能像处于图书馆一样获得相对真实的体验感。2008年，中国国家图书馆专门为用户提供了虚拟现实系统体验区。用户可以在这片区域体验虚拟现实系统，让用户足不出户就能对图书馆的整体布局和建筑风格有一个全面的了解。此外，世界各地的访问者都可以利用互联网技术在一个虚拟的环境中漫游国家图书馆。

图书馆应用非沉浸式和半沉浸式VR系统获得了非常好的效果，因为这些系统的构建成本非常低，在使用过程中遇到的困难非常少，对计算机终端硬件的要求也不苛刻，因此图书馆对这两个系统进行推广建设的难度比较小。但是，由于虚拟环境的画质和人机互换方式的原因，用户的体验感仍停留在较基础的阶段，为此，当前图书馆利用这两种系统还是为了不断完善图书馆服务功能，并没有将虚拟现实的效果充分展现出来，如：一些虚拟现实技术、漫游、仿真等技术的画质非常粗糙，使用者在漫游时会受到非常多因素的影响。

3 沉浸式虚拟现实在高校图书馆虚拟教学中的应用意义及现存问题

3.1 高校图书馆应用沉浸式虚拟现实教学的应用意义

3.1.1 充分发挥资源优势。高校图书馆的馆藏资源非常丰富，这一优势也让高校图书馆有条件开展虚拟教学工作。此外，图书馆工作人员的综合素养非常高，综合能力也非常强，他们可以提供咨询和导航服务，也满足了虚拟教学的人才需求。

3.1.2 提升资金利用效率。与非沉浸式和半沉浸式VR系统相比，图书馆如果想让沉浸式虚拟现实系统更好地发挥作用，需要满足更严格的技术设备要求。沉浸式虚拟现实系统的采购和维护成本都要比其他系统高，并且在运用该系统的时候，在同一个时间点只能让一个人佩戴设备感受虚拟环境。如果高校单独购买该设备和系统，很容易出现资金浪费的情况。

3.1.3 有利于优化人员配置。沉浸式虚拟现实系统必须由专业的工作人员开发软件和维护设备，一旦高校重复配置该系统，将会造成人员浪费。因此，图书馆作为教学平台，应鼓励高校各院系利用图书馆开展教学工作，并结合院系的教学情况，进行更具针对性的软件开发，让图书馆的特色功能发挥出来。

3.2 沉浸式虚拟现实应用于高校图书馆虚拟教学存在的问题

具体问题包括：一是高校图书馆在应用沉浸式虚拟现实技术时需要考虑成本问题，如：沉浸式VR系统的头盔显示器等设备成本更高，在维修方面也意味着高校图书馆要花费更多的资金。二是工作人员的技术也会对沉浸式虚拟现实的应用效果造成非常大的影响，图书馆必须逐步提升管理员的业务水平。管理员要深入理解虚拟现实技术，不仅能熟练操作该系统，还要能解决设备维修问题。三是只有视景生成技术得到发展，才能让读者在使用沉浸式VR系统时获得更好的体验感。高校图书馆在应用非沉浸式和半沉浸式VR系统时，会利用全景技术帮助读者根据兴趣爱好迅速找到相关的书籍，让读者更好地感受图书馆的文化特色。沉浸式VR系統是利用三维建模技术构建出来的，具有沉浸感和交互性的特点，但复杂模型的工作量比较大，并且要考虑的内容很多，因此要求工作人员具有非常专业的构造技术。

4 高校图书馆利用沉浸式虚拟现实技术开展虚拟教学的前景分析

4.1 构建沉浸式图书馆，实现跨学科虚拟教学

参与者通过虚拟教学实验在仿真环境下凭借接触思维的感知和认知能力不断发散思维，通过这种方式在模拟环境中收集空间和逻辑信息，让学生在多维信息空间中对信息进行利用，从而更加深入地理解学科知识。由于场景非常逼真，学生在学习过程中的积极性也会逐步提高，让他们有更多的时间发挥想象力，促进教学效果的提升。

虚拟环境的生成包含多种学科知识，如果在实践中只对一门学科进行虚拟环境模拟，很难满足虚拟教学本身的需求。因此，图书馆可以利用虚拟场景进行跨学科的教学工作，对各学科的教学资源进行整合，利用健全、发达的网络系统，全面收集电子信息，达到跨学科立体虚拟教学的效果。虚拟实验教学项目的共享范围既包含校内专业，也包含高校图书馆的联合内容，这种资源共享可以让高校图书馆的服务更加完善。

4.2 创设真实学习情境，规避真实操作的危险

在高校教学过程中，由于学习内容比较复杂，有一些学习内容是学生在生活中不容易触及或是本身具有一定危险性的内容，如火山爆发、生物灭绝等。在对这一部分教学内容进行实验的过程中，教师只能播放相关视频加深学生对相关知识点的理解，学生无法在实际场景中进行感受和操作，他们在学习过程中很难获得良好的体验，自然而然无法对教学内容进行多方位、多层次的理解。

高校图书馆可以利用沉浸式虚拟技术对这些内容进行整合，让学生在虚拟环境下进行实验和操作，让学生在实际操作过程中对这些抽象概念进行深入理解，同时，由于场景本身都是虚拟的，也能保证学生的安全，在学生实验过程中也不会使高校图书馆产生额外的费用。

4.3 推进数字化校园建设，服务教学和科研

数字化校园建设主要是对校园虚拟环境进行建设，由于虚拟现实展现出沉浸性的特征，教师可以在教学过程中为学生提供一个更加真实的教学环境，帮助师生收集更全面的信息。数字化校园已经突破了时空限制，既可以展现高校教学资源的价值，也可以提高科研服务。

传统课堂大多较为枯燥，利用虚拟现实技术进行教学工作可以让师生的教学需求得到满足。高校图书馆可以利用虚拟现实技术打破服务对象和方式的局限性，让体验者可以更加快速地收集到图书信息，在一定程度上解决了图书馆图书实用性不强的问题。借助环境和资源展现出的数字化特征，在传统校园建设虚拟空间，这种方式可以让校园的时间和空间维度得到拓展，也可以让校园资源价值更好地发挥出来，提升高校管理者的管理水平，增强高校的核心竞争力。

4.4 创新图书馆服务模式，探索在线实验云服务

针对高校的具体情况，虚拟现实技术可为其提供在线实验云服务，根据高校的具体需求在虚拟的实验空间中模拟教学项目的虚拟环境，让高校可以更加高效地管理实验教学工作。通过在服务平台上设置统一入口，项目共享的安全性得到保障，每个高校的实验教学应用环境都有所差异，利用虚拟现实技术可以帮助高校构建富有个性和特色的实验教學项目环境。

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（编校：崔 萌）