吳冰 閻瑞華

隨著社會的發(fā)展，科技成為當(dāng)前的第一生產(chǎn)力。一些高新技術(shù)已經(jīng)逐漸融入了人們的生活中。曾經(jīng)被人們認(rèn)為仿佛是神話故事一樣的技術(shù)，已經(jīng)出現(xiàn)，而近些年，最炙手可熱的，就是VR技術(shù)的出現(xiàn)。VR技術(shù)也叫虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它的出現(xiàn)極大的豐富了人們的生活。但是當(dāng)前的VR技術(shù)還存在著一些小眾化，器械昂貴等特點(diǎn)。本文就是通過探究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)，來淺析，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠有效的在教育中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

隨著科技的發(fā)展，高新技術(shù)層出不窮。原本人們認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)的事情，在如今的社會，幾乎都已經(jīng)完成。在1930年，電影問世的時候，就有人做過調(diào)查：電影出現(xiàn)了聲音會怎么樣？人們一致認(rèn)為，沒有人喜歡看有聲音的電影。但是隨著科技的進(jìn)步，電影不僅出現(xiàn)了聲音，還變成了彩色的，立體的。人們對電影的視覺體驗(yàn)也越來越挑剔。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一經(jīng)問世，就應(yīng)用在了電影領(lǐng)域，讓電影進(jìn)入了一個新的紀(jì)元。其主要的原因就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)ΜF(xiàn)實(shí)進(jìn)行極為真實(shí)的再現(xiàn)。于是，教育界的人開始思考，這種技術(shù)是否能夠應(yīng)用在教育之中。如果能夠通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，真實(shí)的再現(xiàn)一些畫面，那么教育的一些難題，將不復(fù)存在。

一、什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)作為學(xué)術(shù)術(shù)語最早源于薩瑟蘭的論文“The Ultimate Display”。該論文從計算機(jī)顯示和人機(jī)交互兩個層面提出虛擬現(xiàn)實(shí)世界的思想，推動計算機(jī)圖形圖像等技術(shù)的發(fā)展和頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等人機(jī)交互設(shè)備的研究。虛擬現(xiàn)實(shí)能夠通過計算機(jī)、圖形工作站以及其他相關(guān)設(shè)備生成逼真的三維多感官環(huán)境，使參與者感覺身臨其境，同時環(huán)境也會對參與者的行為產(chǎn)生相應(yīng)反饋，從而達(dá)到人與環(huán)境的深度融合和交互。

布爾代亞和夸弗托（Burdea&Coifet，1992）將虛擬現(xiàn)實(shí)的重要特征歸納為“3I”，即沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）、想象性（Imagination）。

1）沉浸性：指逼真、身臨其境的感覺。用戶借助特殊的輸入/輸出設(shè)備，與虛擬世界進(jìn)行自然的交互，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為用戶提供視覺、聽覺、觸覺等感官模擬，用戶如同身臨其境一般。

2）交互性：指用戶感知與操作環(huán)境。傳統(tǒng)的人機(jī)交互通過鼠標(biāo)鍵盤與計算機(jī)交互，虛擬現(xiàn)實(shí)的交互通過傳感器與虛擬環(huán)境的任何物體以最自然的 方式進(jìn)行交互。用戶對虛擬環(huán)境內(nèi)的物體進(jìn)行操作體驗(yàn)，如在真實(shí)環(huán)境一樣。例如，用戶可以真實(shí)感受到物體的下落；手握虛擬杠鈴，用戶會感受到重力和握力。

3）想象性：也指創(chuàng)造性，指用戶能在虛擬環(huán)境中根據(jù)自己與物體的交互行為，通過聯(lián)想、邏輯推斷等思維過程，對未來進(jìn)行想象的能力。虛擬環(huán)境的創(chuàng)建也是由設(shè)計者想象出來的，既可能是真實(shí)現(xiàn)象的重現(xiàn)，也可以是自身想象的結(jié)果。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一般簡稱為VR，其主要的效果就是能夠通過計算機(jī)營造一個虛擬的情景，而使用者在這個虛擬的情景中，能夠通過自己的感知來和計算機(jī)進(jìn)行一個交流。簡單的講，就是在進(jìn)行操作的時候，電腦根據(jù)的你的第一視角進(jìn)行畫面的調(diào)整，讓一切虛擬的東西看起來更加的真實(shí)，來得到一種身臨其境的感覺。在當(dāng)前的情況下，最受歡迎的就是VR游戲，它能夠消除傳統(tǒng)游戲帶來的第三人稱感，讓游戲玩家覺得自己切實(shí)處于這個情景之中，極大的增強(qiáng)游戲的體驗(yàn)性。而對于一些有身體問題的玩家，也能夠通過VR技術(shù)，讓玩家切實(shí)的體驗(yàn)到過山車，跳樓機(jī)等刺激項目的快感。而且國外的一些企業(yè)也通過VR來實(shí)現(xiàn)建筑工程的設(shè)計，讓設(shè)計者能夠具體的了解到其設(shè)計的樓房具體情況是什么樣，更好的輔助工業(yè)的完成。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的潛力

（一）激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)

一般來說，學(xué)習(xí)動機(jī)分內(nèi)部動機(jī)和外部動機(jī)。內(nèi)部動機(jī)源于學(xué)習(xí)者對活動本身產(chǎn)生的愉悅感及滿 意度。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過呈現(xiàn)個性化特征、豐富多彩的媒體形式和刺激性的對話促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)。大量案例證明，虛擬現(xiàn)實(shí)可以給學(xué)習(xí)者帶來放松、愉悅、感興趣等積極情緒，激發(fā)學(xué)習(xí)內(nèi)部動機(jī)。

（二）實(shí)現(xiàn)情境學(xué)習(xí)，促進(jìn)知識遷移

情境學(xué)習(xí)理論認(rèn)為知識是學(xué)習(xí)者在一定情境中主動建構(gòu)的，強(qiáng)調(diào)知識與情境之間動態(tài)地相互作用。根據(jù)赫林頓和奧利弗（Heringgton&Oliver，2011）的認(rèn)識，情境學(xué)習(xí)環(huán)境有以下特點(diǎn)：1）提供反映知識可以運(yùn)用于真實(shí)生活的情境；2）提供真實(shí)的活動；3）為學(xué)習(xí)者提供獲知專家思考和解決問題過程的機(jī)會；4）提供多角色以及多視角選擇；5）支持知識 的協(xié)同構(gòu)建；6）關(guān)鍵時刻提供學(xué)習(xí)支架；7）對學(xué)習(xí) 環(huán)節(jié)進(jìn)行針對性反思；8）清晰地表達(dá)；9）對基于任務(wù)的學(xué)習(xí)進(jìn)行綜合評估。

傳統(tǒng)教學(xué)備受批判的主要原因，是傳統(tǒng)教學(xué) 離具體真實(shí)的情境，導(dǎo)致學(xué)生知識遷移能力不足，遷移率低、遷移意識不強(qiáng)。情境學(xué)習(xí)致力于解決這種挑戰(zhàn)，通過設(shè)置與生活情境類似的情境，促進(jìn)學(xué)習(xí)的 發(fā)生。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持情境學(xué)習(xí)的發(fā)生。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提供豐富的感知線索以及多通道（如聽覺、視覺、觸覺等）的反饋，幫助學(xué)習(xí)者將虛擬情境 的所學(xué)遷移到真實(shí)生活中，滿足情境學(xué)習(xí)的需要（Huang&Liaw.，2011）。周明全（2016）教授認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)是促進(jìn)教育變革的重要技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)能解決教學(xué)內(nèi)容和知識的可視化，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的沉浸感，增加師生、生生及學(xué)生與環(huán)境之間的交互。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的運(yùn)用

在教育中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是當(dāng)前研究的一個重點(diǎn)。尤其是在一些帶有危險性的課程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被認(rèn)為可以很好的解決這種情況。以生物課程為例，學(xué)校不可能讓老師帶領(lǐng)學(xué)生走近去觀察活生生的老虎或者獅子等帶有很強(qiáng)攻擊性，而且極為兇猛的動物。這既是為了學(xué)生的安全考慮，也是因?yàn)閷W(xué)校根本無法將這些動物引入課堂。但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)卻可以在計算機(jī)平臺中生產(chǎn)一個動物的模型，這個動物的模型一切數(shù)據(jù)都符合真正的動物，包括其各項指標(biāo)和行為。學(xué)生就可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)行觀察甚至虛擬觸摸。這就讓課程可以很好的進(jìn)行，而且學(xué)生也會覺得其非常具有趣味性。同時，一些危險的項目還能夠通過輸入失敗案例讓學(xué)生們切實(shí)的體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)失敗會發(fā)生的危險是什么樣，能夠更加有效的警示學(xué)生。

其具體的案例就是，在北京的一所小學(xué)公開課上，學(xué)生們通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行了一次全新的航天科。學(xué)生們可以根據(jù)自己的想法在太空中遨游，按照自己的喜好去觀察和觸摸每一顆星體。這大大的提高了學(xué)生的興趣，同時也能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。所謂，有所見才能有所思，就是這個道理。只有真正的看到了，觸摸了，才能引發(fā)思考。這是原本的課本知識根本不可能做到的。也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所獨(dú)有的特色。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用

1.中小學(xué)美術(shù)領(lǐng)域

中小學(xué)美術(shù)教育的目的除了讓學(xué)生有一定的藝術(shù)常識外，更主要是給學(xué)生建立審美意識。情景學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在一定情境中主動建構(gòu)的，強(qiáng)調(diào)知識與情境之間動態(tài)的相互作用。學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)中學(xué)習(xí)，往往伴隨著角色扮演。或許學(xué)生可以扮演成張擇端《清明上河圖》中的某一個人，游走于畫中，體會十二世紀(jì)北宋汴京的城市面貌和當(dāng)時社會各階層人民的生活狀況，體會當(dāng)時房屋、橋梁、城樓等建筑特色。新課改下美術(shù)學(xué)科教材課例豐富、形式多樣，容量大，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能更好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)新，培育學(xué)生的審美意識。

2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)課領(lǐng)域

化學(xué)課程通常伴隨著一些實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)通常具備著一定的危險性。因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入是非常重要的。學(xué)生們可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)切身的進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)。無論成功或者失敗都已經(jīng)不重要，重要的是學(xué)生可以鍛煉自己的實(shí)踐能力。而且失敗事件的發(fā)生也不是一件壞事，它可以更好的讓學(xué)生知道，自己的失誤發(fā)生在哪里，從而在下次試驗(yàn)中注意。這種以自我為中心的實(shí)驗(yàn)，遠(yuǎn)比老師的示范更容易讓學(xué)生理解知識點(diǎn)。

五、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中面臨的挑戰(zhàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在當(dāng)前最主要的問題就是設(shè)備的價格高昂，根本不是一些經(jīng)費(fèi)緊張的學(xué)校能夠承擔(dān)的起的。所以想要讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)加入學(xué)生的生活中，就需要虛擬現(xiàn)實(shí)器械的價格降低才能做到，或者國家提供專項的經(jīng)費(fèi)輔助購買。否則，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入課堂，還需要一定的時間。另一個制約虛擬現(xiàn)實(shí)引入課堂的因素就是教師方面的因素。一些學(xué)校存在著老師年齡過大，思想觀念難以跟上的情況。他們會固執(zhí)的認(rèn)為學(xué)生在使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的時候，更多的是玩樂，而不是學(xué)習(xí)。對于這種情況，就需要老師們先接受這種技術(shù)。

隨著科技的發(fā)展，教育的改革是必然的。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，或許是一個巨大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。我國應(yīng)當(dāng)注重這方面的問題，大力改進(jìn)，才能更好的完成教學(xué)改革。

基金項目：黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目[JG2013010

513]；佳木斯大學(xué)教育教學(xué)研究項目[2016JW2004]。

（作者單位：佳木斯大學(xué)）