虚拟现实技术在教学模式中的应用与发展

李慈鸣 崔琰

摘要：5G时代的发展下，虚拟现实技术的悄然兴起使得人們的生活方式以及生活质量产生了巨大的变化。同时，教育领域也引起了一场重大的变革，虚拟现实技术打破传统的教学模式，推动了新教学模式的应用与发展。本文对虚拟现实技术的概念特征，5G时代下虚拟现实技术在教育领域的应用优势，国内虚拟现实技术在教育行业的现状和发展动态进行了阐述。

关键词：虚拟现实技术;教学模式;5G

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-08-479

一、虚拟现实技术的概念特征

虚拟现实是指基于虚拟人的计算公式直接计算现实场景世界信息的一种沉浸型交互虚拟环境，具体而言就是通过整合各种数字信息来获得逼真的视觉、听觉、触觉，生成一体化的特定现实世界信息范围的虚拟环境。 美国科学家Burdea G.和Philippe Coiffet在1993年世界电子年会上发表了一篇题为“Virtual Reality System and Applications”（虚拟现实系统与应用）的文章，在该文中提出一个“虚拟现实技术的三角形”，它表示出虚拟现实技术具有的3个突出特征：沉浸性、交互性和想象性。

（一）沉浸性

沉浸性（Immersion）又称浸入性，是指用户感觉到好像完全置身于虚拟世界之中一样，被虚拟世界所包围。比较理想的虚拟世界可以达到使用户难以分辨真假的程度，甚至超越真实，实现比现实更逼真的照明和音响等效果。虚拟现实的沉浸性来源于对虚拟世界的多感知性，除了我们常见的视觉感知、听觉感知外，还有力觉感知、触觉感知、运动感知、味觉感知、嗅觉感知、身体感觉等。

（2）交互性

在虚拟现实系统中，交互性（Interactivity）的实现与传统的多媒体技术有所不同。从计算机发明直到现在，在传统的多媒体技术中，人机之间的交互工具主要是通过键盘与鼠标进行一维、二维的交互，而虚拟现实系统强调人与虚拟世界之间要以自然的方式进行，如人的走动、头的转动、手的移动等，通过这些，用户与虚拟世界进行交互，并且借助于虚拟现实系统中特殊的硬件设备（如数据手套、力反馈设备等），以自然的方式，与虚拟世界进行交互，实时产生在真实世界中一样的感知，甚至连用户本人都意识不到计算机的存在。

（3）想象性

想象性（Imagination）指虚拟的环境是人想象出来的，同时这种想象体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。虚拟现实技术的应用，为人类认识世界提供了一种全新的方法和手段，可以使人类突破时间与空间，去经历和体验世界上早已发生或尚未发生的事件;可以使人类进入宏观或微观世界进行研究和探索;也可以完成那些因为某些条件限制难以完成的事情。现在，虚拟现实技术的出现，为解决和处理疑难问题提供了新的方法及思路，人们借助虚拟现实技术，沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的解决问题的方法和手段。

二、虚拟现实技术在教育领域的应用优势

（一）出色的可视化

教育中的VR是一种出色的技术工具，它可以使用户非常有效地探索各种事物。用户可以轻松应对各种场景，并可以无缝体验不同的现实。它还通过增强视觉效果，增强了学生的学习能力，并提供了强调特定事物的实用方法。

（二）吸引人的学习方式

授课过程中，教师不懈地努力通过互动游戏和项目，小组工作，公开演讲以及许多其他途径吸引学生。但是，有时候他们的努力都徒劳无功。虚拟现实可以帮助解决该问题，它使课堂变得令人兴奋，也使教师能够将课程带入生活。此情况下，学生能够亲身体验现实生活中的相遇，为将来的发展做好准备。

（三）增加学生的参与度

当今世界充满了数字化和自动化。这个数字时代的人们，特别是学生，试图将一切与技术相关联，并且在与现有的传统系统打交道时也感到困难。因此，今天的教师发现很难在课堂上创造参与感，但是VR可以在这方面提供帮助！无论学生年龄多大，在教室中进行虚拟体验时，他们都会感到更加动心和投入。

（四）有效培训

VR降低了培训成本，并提供了可扩展的培训课程。借助虚拟现实技术，可以以更好的方式对学生甚至辅导员进行培训。不仅可以创建场景的实时情况，还可以借助VR模块和培训课程无缝观察用户的反应。

三、国内虚拟现实技术在教育行业的现状和发展

虚拟现实在教育领域的应用十分广泛，目前国内外不少学校都引进了虚拟现实技术，虚拟现实技术可以为学生提供更加直观、形象的多重感官刺激，对学生的学习有很大的帮助。目前华为iLab发布了虚拟现实教育白皮书，分析了虚拟现实教育价值以及发展现状。

华为iLab与Strategy Analytics联合发布虚拟现实教育白皮书《教育和培训应用点燃VR市场——运营商和VR产业伙伴合作共赢》。教育是虚拟现实行业中发展最快也将是最先落地的领域，随着政策的鼓励和市场的驱动，虚拟现实教育市场持续增长，潜力巨大，而凭借网络基础设施、网络用户、终端分销渠道等资源，运营商在虚拟现实教育市场将迎来新的发展机遇，同时也将推动虚拟现实教育的持续发展。

报告指出，虚拟现实教育价值在于提升学生学习效率，并辅助教师高校授课。目前国内的教育市场极为庞大，报告指出据教育部统计，截止2016年，中国已经逾18.9万所小学，7.7万所中学和3600所高等院校，招生总规模已达2.25亿人，对利用新技术不断提高教育质量和效率有着强烈诉求。

而政府在教育信息化也在不断加大。《教育信息化十年发展规划》意味着到2020年，所有人都可以在信息化环境下获得优质教育资源，各级学校都将提供宽带上网支持。同时政府还鼓励教育机构建设“大规模开放在线（MOOC）”促进远程学习。

国家层面，工信部成立了虚拟现实产业联盟（IVRA）以孵育生态系统，而地方级政府如深圳政府设立的中国VR研究所，贵州省政府设立的北斗湾VR小镇等都投入资金和资源来推动虚拟现实教育与培训的发展。

五、结语

在5G时代下，技术创新必将会升级学习体验。将虚拟现实技术应用到教育中来，可以吸引学生，激发他们的学习热情，同时还可以完善当前的教学模式，让教学也可以与时俱进。虽然虚拟现实技术仍处于发展阶段，相关功能结构还有待完善，但随着社会的进步与发展，虚拟现实技术会愈加成熟，虚拟教学也将走进大家的生活。这种全新的教学模式会被更多的教育工作者所看到，现代教育虚拟现实技术必定未来可期。

2020年省级大学生创新创业训练计划项目：5G时代下VR/AR实训和沉浸的教学;项目编号：S202013324017

山东协和学院 山东 济南 250000