虚拟现实技术在教育中应用的优势与挑战

范安琪 袁玖根

摘 要：如今科技发展的越来越迅速，教育随着科技的发展也不断有新的教学媒体的出现。在多媒体技术后，虚拟现实技术（Virtual Reality）的出现无疑将对教学产生一定的影响。文章主要探讨虚拟现实技术在教育教学中应用的优势与挑战。

关键词：虚拟现实技术;教育应用;优势与挑战

虚拟现实是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响，可以产生亲临对应真实环境的感受和体验。

一、虚拟现实技术在教育中应用的现状

虚拟现实技术在20世纪80年代就开始应用于教育了，当时人们还对这方面的研究给予较少的关注度。而现在世界上许多发达国家都设立了相关项目，如澳大利亚和新西兰于2009年合作成立的虚拟世界工作组和美国林登实验室的Second Life项目等。我国也有很多研究学者在探索该技术运用于教学中的应用成果。

二、虚拟现实技术在教育应用中的优势

（一）更好地帮助学生学习知识与技能

运用虚拟现实技术可以在仿真的模拟环境中对知识和技能进行不断地巩固和重复学习训练，学习者将处于一个安全的环境中练习观察到的行为和机会，以促进学习者在高效率的环境下达到预期的教学目标。采用情景记忆（Episodic Memory），这种包含有关生活经历的信息，如特别引人注目的教学活动。通常很难记住课堂上讨论过的学习内容，但是很容易记住教室的样子、老师的桌子的位置。在虚拟技术课堂上通过现代教育技术，创设生动、逼真的教学情境，使用虚拟现实头戴式显示设备、手柄或传感手套等交互设备从视觉、听觉和触觉这三方面使学生如临其境。情境记忆为学习者提供一种模式，使他们能够在此基础上掌握知识，发展能力，形成感情并生成意义。

（二）个性化的学习环境提升学生学习兴趣

个性化学习环境的设计通过虚拟现实技术可以促进学生心流（Flow）的产生，心流是一种精神状态的运作，在这种状态下，一个人完全沉浸在他所做的事情中，全神贯注。它包含了在活动过程中的精神投入和持续的参与，是介于无聊和焦虑之间的理想状态。在传统课堂中很难实现心流，但是通过虚拟现实技术却可以很好地进行相关教学设计。

游戏化学习就是采用游戏化的方式来学习，它是目前比较新颖的教学理论和教育实践。一个人对一个事物感兴趣，他就会愿意去尝试，努力去做从而做得更好。那么把这个事物换成学习，当学习也变得有趣时，相信学习者也会学有所成。同样对比传统课堂，虚拟现实技术在这方面又有很强的优势，可以将教学内容与虚拟现实技术进行融合，主要挑战是如何让游戏机制支持学习，避免将游戏作为偶尔的学习奖励。

（三）虚拟现实技术带来学习沉浸感

Michael Bodekaer，一位连续创业者，他在TED的演讲This Virtual Lab Will Revolutionize Science Class中提到学生参与进课堂是十分重要的，他们做了一个这样的案例，请游戏设计师在虚拟实验室中设计了一个神秘的犯罪现场谋杀案，在破解谋杀案的过程中要运用到一些核心的科学知识技能，这一产品在300名学生中实验教学时非常受同学们的欢迎。事实证明，虚拟现实技术带来的沉浸感能够很好地抓住学生的注意力，对学习者的学习是很有促进作用的。

（四）为远程教育提供有力技术支持

2019年4月9日，在北京召开的中国慕课大会就运用了虚拟现实技术向大家展示了独特的远程教育。南京航空航天大学田威教授带领他的学生与贵州理工学院、西北工业大学的师生实时连线，在大会现场共同进行了一场跨越四千公里的“异地协同虚拟装配实验”，使用的技术装备是虚拟现实引擎IdeaVR和5G技术。

三、虛拟现实技术在教育应用中将面临的挑战

首先，虚拟现实技术存在自身的原因，部分用户使用虚拟现实技术设备时有时会有晕眩感，因为头戴式显示设备体积偏大，重量也不轻，对于使用者来说还是不太能长时间承受。所以降低设备成本与设备便携化也是目前虚拟现实技术需要面对的问题。

其次，体现在虚拟现实技术对学习环境的高要求，虽然虚拟现实技术目前可以和很多学科的教学内容很好地结合，但只有明确了教学对象和适用范围，了解虚拟现实技术呈现环境的要求和建构原则，才能将虚拟现实技术的优点更充分更丰富的呈现出来，使教学效果达到最优。目前来说对于使用虚拟现实技术的学习环境的要求还有点高，不仅需要相对昂贵的教学用具，有些教学内容还需要宽敞平坦的场地让结合了虚拟现实技术的教学能顺利进行，比如在进行小学安全教育时，需要虚拟火灾现场，要足够的空间来模拟“逃生”。

四、结语

从现有的研究来看，VR在课堂教育方面有以下几方面趋势：将难以表述的内容以VR的形式带入课堂;将现有的多媒体元素带入VR情境中，VR中嵌入多媒体元素。在教学内容方面，VR可以有基于教学大纲的VR版系列课程;有按学科来进行分类的VR模型，并且可以在学校之间进行共享;VR的仿真程度更高，与学习者的交互更自然。总之，目前的相关研究已经深入到探究学习者在不同的虚拟现实学习环境中不同的临场感和心流体验，如果能最大程度地降低虚拟现实技术的负面影响，就能更好的运用于教育教学，这也是教育技术发展的必然趋势。

参考文献

[1] 赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学F辑：信息科学，2009（1）：2-46.

[2] GregoryS，GregoryB，etal.Rhetoricandreality：CriticalperspectivesoneducationinA3Dvirtualworld[A].Rhetoricandreality：Proceedingsascilite2014[C].Dunedin：NZ，2014：279-289.