趙吉宇，靳麗梅，王 麗

（黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院 食品藥品工程系，黑龍江 牡丹江 157041）

近年來，伴隨互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展以及移動互聯(lián)設(shè)備在生活中的大規(guī)模普及，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)越發(fā)成熟，在2015年初李克強(qiáng)總理首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”工作計(jì)劃之后，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國迎來了高速發(fā)展的新時(shí)期。而在教育領(lǐng)域，隨著移動互聯(lián)的大規(guī)模普及，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式也在深刻的影響著整個(gè)教育領(lǐng)域。諸如慕課、微課以及一些傳統(tǒng)的在線教育培訓(xùn)課程因其全新的教育理念，自由化的教學(xué)模式，碎片化的教育時(shí)間，優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源以及較低的學(xué)習(xí)成本等優(yōu)勢正在對傳統(tǒng)的教育體系產(chǎn)生著巨大的沖擊[1]。使得整個(gè)教育體系在教育觀念、教育體制、教學(xué)方式、人才培養(yǎng)過程等方面都在發(fā)生著深刻變化。但相對于傳統(tǒng)的高校教育體系，網(wǎng)絡(luò)教育因其平面化的教學(xué)視角，較大的師生比例，有限的師生互動方式以及缺乏約束力的教學(xué)管理模式等諸多不足，致使其在很長一段時(shí)間內(nèi)并不能取代傳統(tǒng)教育的主導(dǎo)地位。所以目前在國內(nèi)外大多只應(yīng)用于作為高校教育的輔助課程資源和社會成人教育資源。但不可否認(rèn)，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式將是教育體系未來的發(fā)展方向，也將是教育領(lǐng)域一次劃時(shí)代的革命。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡稱VR技術(shù)，英文全稱為Virtual Reality，國內(nèi)亦有翻譯為靈境技術(shù)或人工環(huán)境。VR技術(shù)是基于可計(jì)算信息的沉浸式互動場景，以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)多媒體為核心，使用者借助必要的感官互動儀器與虛擬環(huán)境中的事物進(jìn)行感官互動和信息交流，從而產(chǎn)生臨場真實(shí)感的體驗(yàn)和感受。VR技術(shù)具有沉浸性、互動性以及想象性三種特性，常簡稱為“3I”屬性[2]。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)按其功能不同大體可分為桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(Desktop VR)、沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(Immersive VR)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(Distributed VR)等[3]。由于“3I”特征體現(xiàn)出的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用特性，決定VR技術(shù)非常適合應(yīng)用于教學(xué)場景的構(gòu)建，結(jié)合不同的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)讓學(xué)習(xí)環(huán)境從平面式的教學(xué)變?yōu)榱Ⅲw式的教學(xué)，由講授型教學(xué)變?yōu)轶w驗(yàn)式教學(xué)。學(xué)生可借助虛擬場景與自身的交互作用獲取更為直接的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以教育者講授知識為主的間接獲取經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)模式，是多媒體新技術(shù)服務(wù)于教育教學(xué)的最好的結(jié)合。也是目前可用于彌補(bǔ)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展過程中在線教育模式存在的諸多問題的最佳技術(shù)手段，也必將成為未來“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的主要發(fā)展模式之一。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”中的應(yīng)用模式

由于國內(nèi)相關(guān)技術(shù)起步較晚，目前VR技術(shù)與教育相結(jié)合的項(xiàng)目并不多見，大多數(shù)技術(shù)公司仍處于觀望狀態(tài)，但這并不能否認(rèn)VR技術(shù)今后在教育領(lǐng)域的廣闊前景。國外如Google、zspace等眾多科技公司已經(jīng)陸續(xù)著手開始進(jìn)軍相關(guān)領(lǐng)域，并推出了概念性的相關(guān)教育產(chǎn)品?；谀壳癡R技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，其在教育中的應(yīng)用大致可分為以下幾個(gè)方面。

1.1 在線虛擬課堂

目前，國內(nèi)一些科技公司已經(jīng)開始嘗試開發(fā)推廣適合中小學(xué)的虛擬課堂產(chǎn)品。但線下虛擬課堂的建設(shè)由于其對設(shè)備要求較高，教育受眾群體數(shù)量較小致使課程建設(shè)成本過高，推廣受限。而在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式下將其開發(fā)為以學(xué)校、企業(yè)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)室，學(xué)習(xí)者私人電腦以及移動終端為支持的大范圍的在線虛擬課堂，在降低建設(shè)成本也因擴(kuò)大使用群體數(shù)量降低了個(gè)體學(xué)習(xí)成本。并且相對于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)在線教育，引入VR技術(shù)后的在線虛擬課堂教育模式將更加立體直觀，學(xué)生通過桌面式的多媒體設(shè)備以及配合移動終端的體驗(yàn)式設(shè)備建立起的虛擬課堂，在教師的引導(dǎo)下可以更直觀的對所學(xué)知識進(jìn)行理解掌握。將傳統(tǒng)的平面在線授課模式，轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw的體驗(yàn)式教學(xué)模式。甚至可以通過虛擬技術(shù)建立同學(xué)之間或者師生之間可以在一個(gè)虛擬的現(xiàn)實(shí)空間中，進(jìn)行虛擬人之間的面對面的情感交流的虛擬學(xué)習(xí)場景（Virtual Learning Environment）。如在講解世界地理時(shí)學(xué)生可隨教師的講解對各種地形地貌有身臨其境般的了解。在工程類專業(yè)教學(xué)中，學(xué)生可以通過VR技術(shù)將自己的圖紙轉(zhuǎn)化為虛擬的實(shí)體建筑，并通過輔助系統(tǒng)對其開展相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。在醫(yī)學(xué)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以通過體驗(yàn)式教學(xué)，以第一視角參與體驗(yàn)整個(gè)治療過程，獲得最直觀可靠的操作經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，為了彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)無法進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)的短板，對于科研、理工及職業(yè)教育類的虛擬課程，還應(yīng)建立相配套的虛擬實(shí)驗(yàn)室。

1.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室

雖然國內(nèi)目前的虛擬課堂建設(shè)還處于摸索階段，但中國科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)等高等學(xué)府已在校內(nèi)建立了VR技術(shù)實(shí)驗(yàn)室[3]，根據(jù)其功能大致可分為兩大類，一類是從事VR的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)，另一類是模擬實(shí)體的實(shí)驗(yàn)室條件從事基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，這兩類都為國內(nèi)其他高校在虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)與應(yīng)用指明了方向，起到了示范的作用。相對于前者從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在未來在線教育的教學(xué)過程中將起到至關(guān)重要的作用，會取代傳統(tǒng)的視頻演示，實(shí)操演示等讓學(xué)生以第一視角自行操作，由系統(tǒng)為學(xué)生提供一對一的教學(xué)指導(dǎo)，并且還將節(jié)約大量的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，同時(shí)避免了一些具有危險(xiǎn)性的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)。而在此類虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)上還可以采用權(quán)威團(tuán)隊(duì)建設(shè)，全國高校團(tuán)體付費(fèi)共享模式運(yùn)營，即可為網(wǎng)絡(luò)在線課程提供實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件，真正實(shí)現(xiàn)講訓(xùn)結(jié)合的全方位教學(xué)；又可有效緩解高校教學(xué)中因?qū)嶒?yàn)條件有限，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)生數(shù)量較多而引起的實(shí)訓(xùn)條件人均占有量較低，實(shí)訓(xùn)資源緊張的問題；并且在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式讓學(xué)生真正達(dá)到將理論知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

1.3 職業(yè)技術(shù)類在線教育訓(xùn)練

早期的VR技術(shù)大多應(yīng)用于軍事訓(xùn)練、空間探索等具有高危險(xiǎn)性、同時(shí)投入成本較高的領(lǐng)域，因安全可靠的技術(shù)支持以及相對較低的建設(shè)成本使巨大的商業(yè)價(jià)值和使用價(jià)值得到了社會的廣泛認(rèn)可。目前，在國內(nèi)外醫(yī)學(xué)教學(xué)、汽車駕駛以及電器維修等需要培養(yǎng)各種操作技能的領(lǐng)域，均開始相關(guān)虛擬模擬訓(xùn)練體系的開發(fā)與研制。學(xué)習(xí)者可以通過輔助設(shè)備從虛擬訓(xùn)練體系中接受到模擬訓(xùn)練體系提供的高仿真實(shí)的模擬訓(xùn)練情景，系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的相關(guān)數(shù)據(jù)反饋，來校正學(xué)習(xí)者的錯(cuò)誤，跟蹤學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程等功能。學(xué)習(xí)者通過前期的在線訓(xùn)練系統(tǒng)的培訓(xùn)，結(jié)合最后的實(shí)務(wù)操作，不但可以降低培訓(xùn)過程中的危險(xiǎn)性，還可以大大縮短相關(guān)培訓(xùn)的周期，未來可應(yīng)用于如駕駛交通工具、機(jī)械及儀器設(shè)備的維護(hù)與使用等諸多職業(yè)技術(shù)類培訓(xùn)項(xiàng)目，并開展大規(guī)模培訓(xùn)等級考試，可為非高校類社會學(xué)習(xí)者提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會。

1.4 數(shù)字化虛擬校園

近年來，國內(nèi)外許多高校制作自身校園的VR全景樣片來吸引考生報(bào)考，取得了非常好的反饋。通過全景視角，學(xué)生可以通過沉浸式第一視角自行瀏覽校園中的各處建筑及景觀，取得了非常好的效果。而隨著我國移動互聯(lián)5G技術(shù)的普及與應(yīng)用，未來的數(shù)字化虛擬校園不僅要在視覺上建立完整的校園景象，還要借助相關(guān)數(shù)字化技術(shù)手段建立起功能性完整的互聯(lián)網(wǎng)虛擬校園，例如學(xué)習(xí)者可以通過虛擬的圖書館查閱文獻(xiàn)，在虛擬校園選修自己喜歡的課程，在虛擬教室中與教師和同學(xué)互動交流，并且將虛擬校園與實(shí)體高校相結(jié)合，學(xué)生在虛擬校園修滿相應(yīng)學(xué)分后還可獲得社會承認(rèn)的學(xué)歷證書，這也是未來VR技術(shù)與高校教育結(jié)合的發(fā)展方向之一，在體系上目前的網(wǎng)絡(luò)在線課程已經(jīng)具有一定雛形，無論是在校生還是社會人員均可通過網(wǎng)絡(luò)及輔助設(shè)備通過數(shù)字化虛擬校園享受高校提供的各種資源，真正將高校的學(xué)術(shù)資源最大化的服務(wù)于社會，真正實(shí)現(xiàn)全民教育及終身教育。

1.5 高精尖產(chǎn)品的虛擬使用說明書

無論是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)還是在在線虛擬職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)過程中，大多的開發(fā)團(tuán)隊(duì)都面臨過一個(gè)較為窘迫的情況，作為項(xiàng)目的開發(fā)團(tuán)隊(duì)大多只能提供虛擬顯示技術(shù)的相關(guān)技術(shù)支持，作為使用者和推廣者的高校和有關(guān)機(jī)構(gòu)在向其支付大量的研發(fā)資金外，還需要為其提供相應(yīng)的技術(shù)數(shù)據(jù)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，而項(xiàng)目的使用者并不是許多儀器設(shè)備的實(shí)體開發(fā)者，無法提供詳細(xì)的技術(shù)數(shù)據(jù)。同時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備也要隨著實(shí)體儀器設(shè)備不斷的更新升級。而作為設(shè)備開發(fā)推廣的第三方公司是不會將這些機(jī)密數(shù)據(jù)泄露給其他企業(yè)的。這種情況導(dǎo)致在虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)過程中許多設(shè)備無法開發(fā)或者效果失真。

而由實(shí)體產(chǎn)品企業(yè)直接與開發(fā)團(tuán)隊(duì)合作，通過VR技術(shù)為企業(yè)開發(fā)出相關(guān)的體驗(yàn)式產(chǎn)品說明書就可以很好地解決這一矛盾。作為儀器研發(fā)銷售企業(yè)在銷售實(shí)體產(chǎn)品的同時(shí)，有償?shù)奶峁┨摂M使用說明書方便進(jìn)行大規(guī)模培訓(xùn)，不但可以回收研發(fā)成本，還可以擴(kuò)大產(chǎn)品的銷售渠道和提高用戶體驗(yàn)，增加掌握產(chǎn)品的操作使用者數(shù)量，開發(fā)潛在客戶。對于高校和其他培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，不但可以降低自己對于產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)費(fèi)的支出，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高虛擬產(chǎn)品的更新效率，還能夠?yàn)榻K端的學(xué)習(xí)者和使用者提供最為真實(shí)可靠的體驗(yàn)效果。這也將是未來VR技術(shù)在在線教育方面最為可靠的技術(shù)支撐。并且隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這種體驗(yàn)式的虛擬使用說明書也將逐漸從高精尖產(chǎn)品轉(zhuǎn)向大眾化產(chǎn)品，例如現(xiàn)在已經(jīng)逐漸開始應(yīng)用的VR購物模式。

2 結(jié)束語

從早期僅應(yīng)用于軍方的戰(zhàn)爭模擬系統(tǒng)，到如今VR技術(shù)在航空航天、醫(yī)療、建筑、體育、影視、娛樂等眾多領(lǐng)域，虛擬購物、虛擬戰(zhàn)場、虛擬旅游探險(xiǎn)、虛擬城市、甚至“數(shù)字化虛擬地球”等[4]眾多全新體驗(yàn)都在不斷地發(fā)展完善。盡管人們目前對其未來的發(fā)展與應(yīng)用前景仍存在各種爭議，但相信隨著計(jì)算機(jī)硬件軟件技術(shù)的發(fā)展，以及互聯(lián)網(wǎng)傳輸速度的不斷提升，虛擬技術(shù)將會越來越顯示出廣闊的應(yīng)用前景，而VR技術(shù)結(jié)合教育的全新模式，無疑將對教育事業(yè)的發(fā)展帶來深遠(yuǎn)的影響。