劉凱 何朝霞

摘要：由于VR技術對高校教學具有推動性的作用，文章在深入研究VR技術在國內外高校中的應用基礎上，分析了在獨立學院引入VR技術的可行性和必要性，初步探討了VR技術在獨立學院的應用模式，闡述了各種應用在獨立學院中產(chǎn)生的有利之處。

關鍵詞：VR技術；獨立學院；應用模式

VR技術，即虛擬現(xiàn)實技術，是集3D系統(tǒng)、多傳感交互和高分辨顯示等技術為一體的可視化技術，通過逼真的三維虛擬場景，使用戶實時感知虛擬場景或操作虛擬場景中的對象，讓用戶產(chǎn)生身臨其境的感受，該技術具有沉浸性、交互性、自主性、復合感知性等特點。各種應用研究表明，VR技術進入高校教學，對現(xiàn)有的教學內容、教學模式、教學組織、教學成本等會產(chǎn)生突破性的推動作用，例如：教學內容更加形象生動地表現(xiàn)，提高學生學習的效率和學習興趣，避免實際操作高危的實驗，降低教學投入成本[1]。

獨立學院以應用型人才的培養(yǎng)作為培養(yǎng)目標，為迎合就業(yè)市場，學生的實踐動手能力越來越受到關注，由于辦學條件以及教學設備的限制，實踐教學環(huán)節(jié)的開展情況并不盡如人意。因此，對于獨立學院，為改善教學效果，新的教學方法和手段的探討，是一項急需解決的問題。

一、國內外研究現(xiàn)狀

VR技術起源于1965年伊凡·蘇澤蘭在IFIP會議上的報告，興起于20世紀90年代。國外，VR 技術在教育方面的應用發(fā)展迅速，例如，美國密歇根州立大學開發(fā)的虛擬化學工作實驗室，韓國的Jong-Heon Kim 等人開發(fā)的遠程虛擬物理課件，美國Frosburg州立大學開發(fā)的基于web 的化學遠程教育，等等。國外，VR技術的理論深度以及其高端應用的研究相當深入，但是在實際教學中的應用開發(fā)還比較少，同時所涉及的VR設備主要為高端系統(tǒng)，在實際中難以大面積推廣[2]。

國內，虛擬現(xiàn)實理論研究方面碩果累累，很多高校建立了國家實驗室開展VR技術的研究，例如：北京航空航天大學的VR技術國家教育部重點實驗室，浙江大學的計算機輔助設計和圖形學國家重點實驗室；其他許多高校對VR技術也進行了廣泛的研究，主要針對虛擬現(xiàn)實的真實感和立體現(xiàn)實。然而，VR技術在國內教育領域的應用，由于經(jīng)費的原因，全浸入式的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)基本沒有，部分高校引入以PC機為應用平臺的規(guī)模不太大的應用。

例如：中國科學技術大學的物理虛擬實驗平臺，華中科技大學的互動型數(shù)字邏輯虛擬實驗教學平臺和虛擬數(shù)控實驗系統(tǒng)，清華大學基于VR技術的遠程教育網(wǎng)絡課程，山東大學的機電一體化設備電氣控制虛擬平臺，廣東工業(yè)大學基于VR技術的圖學教育軟件，長春工程學院、吉林大學構建的遠程虛擬教學平臺[3]。

綜上所述，隨著信息技術的發(fā)展，VR技術的發(fā)展迅速，已經(jīng)逐步應用于國內的高校教育系統(tǒng)中，其范圍主要為重點高校，對于獨立學院，VR技術基本還沒有應用。獨立學院作為高校中的一個新型群體，學生普遍具有理論薄弱、學習積極性不高、學習興趣差等特點，由于VR技術具有沉浸性、交互性、自主性、復合感知性等特點，可以探討試圖在獨立學院的教學過程中引入VR技術，旨在提高學生的學習興趣和積極性，培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。

二、應用成本分析

根據(jù)教育部《普通高等學?；巨k學條件指標（試行）》的通知要求，高校基本辦學條件五項指標中生均教學科研儀器設備值為3000元/生至5000元/生。監(jiān)測辦學條件七項指標中新增教學科研儀器設備所占比例為10%。獨立學院以在校生1萬人的規(guī)模測算，需要教學科研儀器設備3000萬至5000萬，每年需要投入300萬-500萬。

VR設備引入獨立學院后所需的費用分配如表1。

從表1可以看出，VR設備的引進，硬件成本并不高，目前面臨的主要問題是VR課件內容不足以支撐日常教學，需要從其他高校引進或是自主開發(fā)。但是VR課件一旦開發(fā)出來，可以省下大量的購置新儀器設備和維護儀器設備的費用，特別是對于獨立學院的實驗室建設，實驗儀器從幾十元到幾萬元再到幾百萬元甚至幾千萬元價格不等，屆時只需要更新軟件，而且不怕學生誤操作弄壞貴重設備，耗材也將大大減少。

三、應用模式研究

（一）虛擬學習環(huán)境

虛擬學習環(huán)境，也稱虛擬教室，是通過網(wǎng)絡建立一個交互性的教學環(huán)境，模擬傳統(tǒng)的課堂教學功能，為不同地域的老師和學生提供網(wǎng)絡式、共享式學習環(huán)境。獨立學院通過這種虛擬學習環(huán)境，可以讓學生感受到其他高校名師的風采，對常規(guī)課堂教學起到良好的補充和輔助作用。一方面，學校節(jié)省聘請名師大家講學的費用，同時名師也不用花時間和精力在路途中奔波；另一方面，虛擬教師為師生提供一種完全沉浸式的學習環(huán)境，學生能夠獲得接近于真實的體驗，提高學生的興趣和學習積極性。

（二）虛擬實驗室

虛擬實驗室是通過計算機多媒體和網(wǎng)絡技術模擬各種實驗儀器以及其功能，這樣，學生在足不出戶的情況下，可以通過VR技術來做各種各樣的實驗，提前體會和認識實驗，加深對教學內容的理解。獨立學院將虛擬實驗引入實驗課，第一，緩解了各種實驗設備和器材成本高的問題；第二，獨立學院面對的實驗室少、設備少和學生多之間的矛盾，通過VR技術可以協(xié)調解決；第三，實驗設備及功能常常面臨更新和升級的問題，VR技術只需通過軟件上的改動就可以完成和實現(xiàn)，極大的節(jié)約了成本；第四，部分工科類實驗有一定的危險性，學生通過VR技術提前預習實驗內容，可以大大降低實際操作過程中的事故發(fā)生率。

（三）虛擬校園

我國很多大學都建立了自己的虛擬校園，但是僅僅局限于三維虛擬化校園的建設，無法通過虛擬校園體會校園生活、仿真校園教學環(huán)境等，所以真正的虛擬校園還需要多方面的努力，進行進一步的提高。獨立學院，通過VR技術可以向全社會宣傳校園學習環(huán)境、展示學校的教學設施等，提高學校的社會認同感，進一步招攬優(yōu)質生源，努力提高報到率。

四、結束語

獨立學院，建立以VR技術為基礎的虛擬學習環(huán)境、虛擬實驗室和虛擬校園，網(wǎng)絡共享其他高校的優(yōu)秀教學資源，解決學校師資力量不足的配置問題；為學生提供體驗更加豐富的教學環(huán)境，提高學生自主學習的效率和效果；向社會各界更好的宣傳學校的校風校貌，提高學校的知名度。

（作者單位：長江大學工程技術學院）

作者簡介：劉凱（1984～），男，講師，研究方向為計算機應用。何朝霞（1984～），女，副教授，研究方向為信號與信息處理。

參考文獻

[1]顧至欣.虛擬現(xiàn)實環(huán)境中遠程學習行為影響因素研究——以南京博物院數(shù)字虛擬館為例[J]，中國遠程教育，2016，8：13-20.

[2]曹彥杰.虛擬現(xiàn)實技術在美國教師教育中的應用研究——以中佛羅里達大學為例[J]，比較 教育研究，2017，327（6）：95-102.

[3]高東鋒，王森.虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展對高校實驗教學改革的影響與應對策略[J]，中國高教研究，2016，10：56-59.