虚拟现实技术在教育领域的应用

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1、虚拟现实技术在教育领域的应用3.1 虚拟现实技术在教育领域的应用现状3.1.1 传统教育 传统模式下的教育只是教师根据当下的教学大纲的规定按照课本对学生进 行讲解和知识的传授。这一传统下的教育，只是要求学生能够将老师讲解的课本 知识听懂和吸收，而且传统模式下的教育也注重学生的记忆背诵，对于一些学生 不理解的知识，就会要求其进行简单的背诵，使得学生的主观能动性逐渐的降低， 教师也很少能够将课本的知识进行更深、更广的延伸。这样的教育仅仅要求学生 能够考出好的成绩，适应当下的应试教育,导致学生逐渐养成被动接受课本知识 的习惯，不会思维的发散。而且在传统的教育模式中，一些学校由于条件的限制， 使得很多

2、课本上的实验无法完全的向学生进行演示并让学升上手操作，从而使学 生缺少了本应拥有的实践机会。3.1.2 采用虚拟现实技术的教育应用（1）远程教育 在虚拟现实技术系统中存在的虚拟智能角色，可以带领学生在虚拟环境中更 好地进行环境的体验，同时老师也能够随时随地的在虚拟现实系统中与其学生进 行知识的讲解和学术的交流。以网络信息技术和多媒体设备为基础的虚拟学习环 境中，可以使得学生的主观能动性和自主学习能力得到极大的提升，学生通过计 算机就可以进行知识的学习，同时也能够享受到当下丰富的学习资源。廿R实训教学区引）显示屏-3m3m4m410m图 3-1 虚拟教室（2）虚拟校园 虚拟现实系统可以进行虚拟校

3、园以及虚拟课堂的创建，可以使得学生能够随 时随地的在虚拟校园以及虚拟课堂课堂之中进行知识的学习、也能够也老师、同 学进行及时的讨论。（3）虚拟漫游 虚拟漫游是指学生在虚拟现实的环境中可以以第一人称的身份进行游览，对 环境的观察，可以根据自己的喜好对游览的速度以及观察的视角进行时时的调整 使得学生可以在虚拟环境中有身临其境的真实感觉和极真的体验。图 3-2 虚拟现实课堂（4）虚拟实验环境虚拟现实实验是指在虚拟现实环境的基础之上将现实中真实的实验进行模 拟呈现。当下学校根据虚拟现实技术设立的各种虚拟实验室在对学生进行化学、 物理等实验的操作和体验上具有积极的效果，同时虚拟实验室的设立，在很大程 度

4、上可以降低学生做实验过程中存在的风险，也能够降低一些实验昂贵的成本， 减少学校的开支，使得学生们能够足不出户的、不限次数的进行各种实验的操作， 同时也能获得与现实中进行真实实验时一样的体验。3.2 虚拟现实技术在教育领域的优势（1）生动、逼真的学习环境，有利于学生理解抽象概念 传统过程中，知识或信息一般的传授通常依靠文字、图片等简单形式来进行 的，这些形式用于解释当前的中观世界是容易的。但是对于一些复杂的问题，比 如宏观、微观现象，亦或是历史事件和未来，就显得苍白无力。相对于传统教育 中知识的扁平性，虚拟现实技术可以呈现更为立体的世界，消除时间与空间对人 造成的认知阻断，为学生提供生动、逼真的

5、学习环境。如建造人体模型、太空旅 行、化合物分子结构显示等，虚拟现实可以在广泛的科目领域中为学生提供无限 的虚拟体验，从而加速和巩固他们学习知识的过程，有效帮助学生加深知识印象，深刻理解抽象概念。图 3-3 虚拟课堂教学2）实现情景学习、促进知识迁移虚拟现实技术能够提供丰富的感知线索以及多通道（如听觉、视觉、触觉等）的反馈，帮助学习者将虚拟情境的所学迁移到真实生活中，满足情境学习的需要。图 3-4 虚拟实验教学（3）节省成本并规避真实操作的潜在危险传统过程中，受到设备、场地、经费等条件制约，许多大型或有一定危险性 的实验难以开展。虚拟现实技术可模拟实验场景，能让学生足不出户完成各种实 验，并获

6、得与真实实验一样的体会。可以说，在保证教学效果的前提下，虚拟现 实技术减少了实验操作可能带来的困难和危险，并大幅度降低了实验成本。（4）激发学生学习兴趣和参与度 虚拟现实技术通过呈现个性化特征、丰富多彩的媒体形式和刺激性的对话促 进学习者的学习动机。大量案例证明，虚拟现实可以给学习者带来放松、愉悦、 感兴趣等积极情绪，激发学生的内部学习动机。另外，虚拟现实技术可创设逼真 的场景，提供动态的高交互设置，可以让学习者在其中显示出较高的学习参与度。图 3-5 虚拟课堂（5）有利于开展创新教学、办出特色教育虚拟现实为学生创设接近真实的学习环境，将抽象概念具象化，为学习者打 造高度开放、可交互、沉浸式的

7、三维学习环境，能够激发学生学习的兴趣和热情， 突破传统教学的一些难点和瓶颈，从而让学校教学变得更有效率。另外，教师可 组织学生开展基于虚拟现实的课堂互动、自主学习、探究式学习等创新教学活动， 创办特色教育课程内容，从而从整体上提升学校教育教学质量。3.3虚拟现实技术在教育领域中存在的问题1. 虚拟现实技术尚未完全成熟尽管目前随着网络信息技术的进步，虚拟现实技术在不断取得突破性的进展 但现实中虚拟现实技术的应用在实现舒适、安全、高效的理想目标上仍存在着很 大的差距。以当下市场上广受欢迎的Oculus虚拟现实、三星Gear虚拟现实、 HTC-Vive 等头显产品为例，这些产品在具体使用的过程中仍存

8、一些不足，便利 性以及性能都有待提高。而且当下市场上很多虚拟头盔的分辨率都相对较低，影 响使用者的视觉体验，难以真正达到虚拟现实所追求的沉浸式体验的理想目标。 而且更加重要的是，当下市场上主流的虚拟头盔不能积极实现虚拟世界与现实的 完美对接，部分产品使得用户带上头盔之后就不能对现实世界的环境和事物进行 时时的观察，需要有人在一旁进行时时的陪护。此外，长期佩戴使用虚拟现实的 相关产品会引发使用者的身体疲劳、眩晕以及恶心等症状的产生，影响使用者的 身体健康。而且由于技术的限制，当下的教育方案无法能够实现与虚拟现实技术 的积极，教师也难以像设计日常普通课程课件一样进行虚拟现实课程的设计,虚 拟现实技

9、术在教师群体中的使用存在极大的困难，教师若想实现虚拟课程的教学 就需要专门技术团队的支持和陪伴,这也在一定程度上影响了“虚拟现实+教育 的发展。2. 缺乏有效的学习评估与监控工具在传统的课堂教学中，教师与学生在一个教室之中，使得教师可以直接的观 察学生在课堂上的行为和表现，从而能够直接的判断学生对知识的学习和掌握程 度。但在虚拟的教学环境中，教师与学生所处空间位置的不统一，使得教师难以 对教育过程的开展进行时时的监管,不能根据每一个学生的学习情况来对其教学 的方案做出及时适当额调整，难以对学生的学习进行客观的评估。3. 虚拟教育环境下学生认知负荷增加 为了让学生能够真正体验沉浸式学习的体验，虚

10、拟现实的课程往往会在教学过程中创设丰富多彩的情境。同时，在教学过程中会采用多元化信息交互方式， 进行课程的拓展和延伸，这种多样化以及多元化的信息传递，会极大的提高学生 的认知负荷。而且根据相关的研究，虚拟世界功能的丰富性以及多种多样的情境 会在一定程度上干扰学生对重点内容和知识的学习及判断，影响学生对重点内容 的理解和掌握。因此虚拟教学环境需要充分考虑学生年龄和认知特点，进行客观 严格的设计，防止信息拓展的过载，提升学生学习的效率。3.4 具体的解决措施1. 需要不断完善虚拟现实技术：积极研发分辨率高的虚拟现实头盔，创新虚 拟现实技术，编写创新算法，增加虚拟现实的交互性，实现虚拟与现实的良好对

11、 接，同时也要积极解决长期使用虚拟现实技术给使用者带来的疲劳、眩晕、恶心 等影响身心健康的问题，保证虚拟现实技术对使用者的舒适、安全以及高效性。2. 加强对教师的培训：当下虚拟现实技术发展日新月异，加上虚拟现实技术 的原理复杂，操作较为困难，使得教师难以在短时间内进行虚拟课程的设计和备 案。因此，学校要定期加大对教师关于虚拟现实技术的培训，并请相关的技术团 队向教师队伍进行详细的讲解，提升教师的虚拟现实操作水平以及课程备案能力3. 完善评估与监管机制：由于虚拟教学的特点，使得教师难以对学生的行为 进行有效的评估，难以及时的对学生进行监管，将会影响学生的成长和学习的进 步。因此学校要建立完备的评

12、估以及监管机制，针对虚拟现实技术以及虚拟教育 的特点开发专门的技术，用以观察、监督和记录学生的学习过程，帮助教师更好 地了解学生的表现，并提供针对性的指引和干预。4. 制定合理的课程安排虚拟现实技术与课堂的结合，在很大程度上将会打开学生的眼界和思维，但 是在一定程度上也将会增加学生的认知负荷。因此，教师在制定设计虚拟课堂课 程时，要根据学生的状况进行合理的设计，循序渐进，同时在课程开展的过程中， 要将教育模块放在主要位置，同时也要将游戏模块与教育模块分开，促进学生对 知识的学习。4.虚拟现实技术在教育领域中未来发展趋势研究虚拟显示技术将在教育领域的深化推动、促进教育公平、提高教学效果和管 理等

13、层面发挥越来越重要的作用。通过虚拟现实技术可以推进教育教学的改革， 使之逐渐摒弃传统对学生的填鸭式教育，使得教育开始实行丰富的教学和管理模 式，培养知识能力皆佳的高素质人才。当下虚拟现实技术在教育中的各种技术应 用，通过简单的虚拟视频演示，实现了学生与知识的简单相互交互。随着技术的 进步以及虚拟现实的不断完善，在未来的教育中，会实现同时将PPT、文本、视 频等教学方式的整合，实现深度互动的远近程多人协作的教育平台，实现知识的 可视化以及学科之间的联动，实现人与人、人与知识信息数据以及人与不同场景 等各个要素间的深度联系互动，真正实现教育的跨越时空。5.结论教育模式总会随着当下科技的进步、社会的

14、发展以及文化的创新来不断更新 发展。目前，虚拟现实已开始成为教育领域最具发展前景的技术工具之一。虚拟 现实技术因其特有的技术优势，使得其与教育的融合将会积极有效的推进教学的 改革,提高教育发展水平，对积极培养创新型、复合型的人才具有不可忽视的重 要意义。虚拟现实技术在教育领域的引入，不仅在于为教学增添新的工具，而且 可以积极有效的革新旧的教学方式，使教育能够更好地服务学生的个性化需求， 帮助每个学生更好的成长与进步。尽管“虚拟现实+教育”还处在初级发展阶段， 还面临着更多的技术、内容以及教学法等层面的诸多挑战，但是随着信息技术以 及虚拟现实技术的不断发展进步以及教育理念的不断创新，虚拟现实技术与教育 的融合也必将越来越深入，提升学生学习的热情和主观能动性，积极促进教育的 发展。