VR技术对未来教学改变的初探
VR技术对未来教学改变的初探
上海市南洋模范初级中学 曹俊
摘要：虚拟现实技术是一种新兴的技术，它在教育行业中的普及发展也是需要大家探索及研究的。本文主要通过介绍国内外VR教育的现状及VR教学与普通教学的比较，探讨了VR在教育行业中的应用及发展。
关键词：VR教育技术 VR教学方式
VR 是Virtual Reality的缩写，中文的意思就是虚拟现实，是在80年代初提出来的，其具体是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段[1]。VR也可以叫做人工环境，它通过VR相机采集、景象制作设备、计算机软件、VR眼镜等成像设备联合提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让我们进入这个“虚拟”的世界中，如同身临其境一样，这几年，随着VR技术和产品的不断进步，VR技术逐渐成为了大家关注的焦点。目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学，建筑设计，教育等许多领域[2]。相对于传统教育VR教育的呈现更加立体。虚拟现实技术的出现，无疑对传统教育产生深远的影响。
一、VR教育技术的国内外现状
国外VR First机构在2017年初发布了一份关于VR教育的研究报告，他们对38个国家的151所大学进行了调查。研究显示， 2016年有62%的大学第一次使用了虚拟现实设备，而2015年这一比例仅为22%。且79%的大学至少已经拥有了1台VR头显设备。VR First在普及VR和AR设备的“全球计划”已经取得不小进展，并且有200多所大学都向“全球计划”提交了VR设备使用申请。国内的高校，包括：清华大学、北京航空航天大学、上海交通大学等高等学府也在校内建立了虚拟现实技术实验室。
目前国内已经有众多VR公司开拓教育领域、众多的教育行业及传媒业也纷纷引入VR技术，抢占VR教育市场。完美幻境：助力上海教委创教育领域首个移动VR直播IP；网龙华渔：推出VR101教室，打造VR编辑器；小霸王：与美国AMD合作，拟投4亿多进军VR教育；幻宇科技：国内首家与政府合作推VR教育；泛美教育：创爱礼科技，创中国首家教育VR公司泛美视界；新东方：携手乐视，开启VR全景式教学；巧克互动：研发VRclass教学系统，进军VR英语教育；凤凰传媒：旗下厦门创壹软件推出“100唯尔教育网”，100唯尔教育网是全国最大的虚拟现实三维互动在线教育云平台，拥有全部自主知识产权的虚拟现实技术。
现阶段，VR教育虽然还处于行业发展期，无论是设备技术的成熟程度，消费级产品的受市场认可程度还是注入内容的丰富程度，都还需要进一步的完善，但无疑VR技术已经开始深度介入了教育领域，在方方面面对传统教育产生着影响。真实、互动、情节化的特点是VR虚拟现实技术独特的魅力所在。结合了益智游戏、情景化学习、协作学习、远程教育等多种特性的虚拟现实新技术，将会解决很多以前无法解决的教育问题，让学生感受到全方位的教育。
二、VR教育技术的特点及其与传统教育方式的区别
VR教育技术具有沉浸性、交互性、创造性的特点，与传统教育方式相比，VR教育技术的教学效率更高，并且能够降低学习风险、节约教学成本
（一）VR教育技术的特点
1、沉浸性
指逼真、身临其境的感觉。可借助特殊的输入/输出设备，与虚拟世界进行自然的交互。虚拟现实技术为用户提供视觉、听觉、触觉等多感官模拟，使用户的体验如同身临其境一般。
2、交互性
指用户感知与操作环境。传统的人机交互通过鼠标键盘与计算机交互，虚拟现实的交互则通过传感器完成。用户可通过最自然的方式，与虚拟环境中的任何物体交互，进行操作体验。感觉如同在真实环境中一样。例如，可以真实深入到细胞内部，形象理解掌握细胞的结构；手握虚拟杠铃，可感受到重力和握力。
3、创造性
一方面，指用户能在虚拟环境中根据自己与物体的交互行为，通过联想、逻辑推断等思维过程，对未来进行想象。另一方面：虚拟环境的创建也是由设计者想象出来的，既可能是真实现象的重现，也可以是自身想象的结果。
（二）VR教育技术与传统教育方式的区别
1、学习效率与效果更进一步
传统的教育方法一般以语言描述让学生想象或用画图展示、实物/模型展示、视频展示等方法教学。它的局限性是缺少1对1互动、无法让每个学生近距离的看到展示物，接受水平取决于学生的能力及现象。而VR教育可以通过全景视频720度展示被拍摄物体，进行1对1互动，从而提高学生的理解、认知。我们或许可以这样理解：最初我们学习只靠看书、记知识点，这属于第一个维度；随后多媒体教学进入课堂，我们将幻灯片、视频带入了学习中，这属于第二个维度；而现在的VR则可以被视作第三个维度，即体验式学习，比此前的视频教学更丰富、更能让学生全部的感官都沉浸其中。所以，通过VR技术辅助教学后学生的学习效果会比仅用普通多媒体辅助教学更进一步。
2、降低学习风险、节约教学成本
传统实验室或多或少都存在安全隐患，在进行某些具有危险性的实验操作时，有的学校为了保证学生安全，会过滤掉这些实验，这对于学生来说，无疑是莫大的遗憾。但有了VR设备后，这种顾虑和担忧就变得完全不需要了。学生也可以通过操作虚拟实验器材进行实验，不必担心化学品会发生安全问题的可能，同时也可以反复多次的开展实验，便于学生更加深刻地、形象地理解科学原理。借助VR技术既能让学生足不出户安全地做各种实验，身临其境去感受实验的逼真，又能省去老师们过多的教条式的讲解，有效地帮助学生更快更好地理解学科知识点。在保证教学的效果前提下，极大的节省了成本。对于教育工作者而言，VR也是节约成本的一种应用形式。有了VR设备，就好比学校建了一间虚拟的天文馆、一间虚拟的化学实验室、一间远古生物博物馆……
通过对比，我们不难发现VR教育不仅能够满足教育知识点呈现方式的升级、高难度教学目标的生动呈现，也能满足教学实践操作和自适应探究学习的需求。这使得VR教育从各个方面都给传统教育带来颠覆式创新力量。
三、VR教育技术的实践与体验
笔者参加了多个现代教育装备展览会，根据VR技术的特点，笔者选择了几个学科进行了体验。
1、天文教学
学生在天文课上，对于浩瀚的宇宙充满了向往。但在现有的传统多媒体教学方法中，学生只能通过文字、图片、视频的方法来了解神秘的宇宙，总有种隔靴搔痒的感觉。而有了VR技术，对于天文课来说，无疑是种颠覆性的尝试。学生戴上VR眼镜，立刻身处宇宙之间，天体星球全都围绕身边，触手可及。学习有关太阳系内容，学生也不再是听老师讲、看教材学习，而是能够完全“跳入”太阳系当中，以第一视角观看恒星、行星、卫星的环绕轨迹和规律；地球公转与自转，学习四季变化及太阳高度角。新技术给学生在课堂上带来的震撼是激动人心的！
2、外语教学
外语教学一般以其他学科融合外语教学的居多。戴上VR设备，出现在眼前的是一个虚拟的场景，可以身临其境般地感受国外环境，沉浸在正统的英语学习环境中。
3、虚拟实验室STEM教学
使用VR设计平台让学生在VR自主动手、合作、创造中学习，同时又与中小学中占比日趋重要的STEAM教育模块不谋而合，VR设计平台为学生提供了一个在VR空间中不受限制的创造设计工具包。或在老师的引导下，或在独立探索中，学生可以根据需要遇到的挑战，使用创造设计工具包在虚拟现实中创造设计，并3D打印成实物，应对解决实际的问题。激发学生想象力、创新能力、团队合作能力，实现建构主义中“自主式”、“探究式”的教学模式。
区别于简单的VR课件、VR电影等产品，学生并不是在被动观看VR课件动画，而是在VR环境中主动地创造、设计3D模型。在此过程中，学生学习掌握如何使用VR这一前沿科技。同时，VR中360度全方位视角与逼真的交互体验使学生可以真正做到用双手来创造，看似简单，却富有技巧，锻炼学生批判性思维与解决问题的能力。在VR中与人互动是一种前所未有的体验。但同时，如何在虚拟环境中完成协作的一致性以及保证成果的质量都需要极高的团队合作精神与能力。学生可以边做边学，适应虚拟环境中他人的存在，在保证团队成果最优的情况下进行协同，通过手势与对话交流，领悟团队合作精神，学习团队交流能力，为未来无论大学还是职场积累宝贵的经验。学生在VR中的设计可导出为stl格式的文件以进行3D打印。当学生看到自己在虚拟中设计与制作的成果在现实中呈现，不仅可以使其获得成就感，更会激发孩子们的兴趣，让他们爱上设计，爱上制作，爱上把自己脑海中有趣且创新的想法付之与现实。
4、生物实验
教学领域中，平时学校提供的资源有限，不是每个人都能进行解剖实验。VR的应用就会有利于解剖学民主化，人人都有机会了解。用VR技术呈现生物的结构，可以让学生更直观、更清晰地认识到生物构造的模样；学生可以走进细胞内部，近距离观看蛋白质的转录与翻译。这改变了以往课堂上老师使尽浑身解数，有些学生却很难理解的窘境，使得即使想象力不那么丰富的学生也能对知识点印象深刻，知识生动有趣，学生学习效果自然也是事半功倍的。
笔者感觉VR技术在未来会是课堂的辅助工具，它的角色有点像十几年前的多媒体、ppt进课堂。可以颠覆传统教学方法中受教育的一方无法参与、无法互动的瓶颈；支持课堂的全真模拟展示和交互，以其自身的特点，结合技术手段体现学生的主动性，增加教学的实践性和真实感，但是它没有传统课堂的约束力。拓展型、探究型课程上使用更为妥当。VR教育的势头在不同层面已经掀起。也许在短时期内，VR技术还存在一些技术瓶颈、市场规范欠缺等问题，VR教育只是传统教育的一种补充，它的意义还没有完全发挥出来，但对于未来，VR教育形式必将因其优越的一面颠覆目前的课堂教育方式，在教育领域中占有相当重要的一席之地。
参考文献
[1]许维新，郭光友，魏吉庆。 现代教育技术应用基础. 科学出版社，2004.5
[2]朱斌，曹漫祥. VR技术及其现代教学中的应用. 中国教育信息化，2007.5
