吳慧思

（武漢理工大學(xué)文法學(xué)院，湖北 武漢 430070）

一、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的概念

VR起源于20世紀(jì)60年代，其英文全稱(chēng)為Virtual Reality，即“虛擬現(xiàn)實(shí)”。VR技術(shù)也就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行全面仿真的技術(shù)，是一種依靠技術(shù)手段和外部設(shè)備來(lái)模擬空間虛擬環(huán)境的技術(shù)。VR技術(shù)所涉及的領(lǐng)域十分廣闊，在教育、醫(yī)療、軍事演練等領(lǐng)域均有所應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有三個(gè)最顯著的特征：第一個(gè)特征是交互性，交互性主要是指參與者通過(guò)佩戴和使用VR設(shè)備，能夠和虛擬場(chǎng)景進(jìn)行互動(dòng)；第二個(gè)特征是沉浸感，主要是指把參與者放入用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建的虛擬三維空間之中，利用參與者佩戴的VR設(shè)備和心理學(xué)等特點(diǎn)，給其營(yíng)造一種身臨其境的感官體驗(yàn)，讓參與者有一種處于現(xiàn)實(shí)世界的逼真感受；第三個(gè)特征則是構(gòu)想性，構(gòu)想性強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有巨大的想像空間，既可以是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)制，也可以是隨意構(gòu)想的客觀不存在的環(huán)境，由于參與者在虛擬環(huán)境中同時(shí)獲得了來(lái)自各感官的多種感知,在這樣的環(huán)境中能夠激發(fā)人的想象力和創(chuàng)造力。[1]

近幾年，VR技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，已經(jīng)從最初的概念階段邁入了初步發(fā)展期。中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院副院長(zhǎng)王鵬表示，2017年我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)160億元，同比增長(zhǎng)164%，預(yù)計(jì)到2020年市場(chǎng)規(guī)模將突破900億元。工信部支持推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與其他行業(yè)融合發(fā)展，促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不同特色領(lǐng)域的滲透應(yīng)用。[2]

隨著市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多技術(shù)化的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始嘗試“虛擬現(xiàn)實(shí)+”，將VR和各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域相結(jié)合，讓技術(shù)為現(xiàn)實(shí)需求服務(wù)，以期擦出更閃耀的火花。

二、“VR+教育”

“VR+教育”是將VR技術(shù)應(yīng)用在教育領(lǐng)域中，基于VR教學(xué)資源，利用VR設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)等，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一個(gè)開(kāi)放互動(dòng)、身臨其境的三維學(xué)習(xí)環(huán)境。它突破了傳統(tǒng)教育模式時(shí)間、空間的局限，能讓學(xué)習(xí)者獲得比傳統(tǒng)教科書(shū)更清晰、更有效的教學(xué)效果。

我國(guó)傳統(tǒng)的教育模式是單一的說(shuō)教以及圖文結(jié)合教學(xué)，后來(lái)逐漸融入了視聽(tīng)媒體，再到互聯(lián)網(wǎng)在教育中的普及應(yīng)用。[3]“VR+教育”的應(yīng)用沖破了傳統(tǒng)教學(xué)模式的枷鎖，以全新的三維形式使場(chǎng)景重現(xiàn)成為可能。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠模擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境，學(xué)生可以在VR的世界里多方位感知真實(shí)世界中難以得到的體驗(yàn)。利用VR技術(shù)的特性，讓抽象的事情變得更直觀，使學(xué)生沉浸于學(xué)習(xí)場(chǎng)景，不受真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的干擾，能學(xué)習(xí)到更多書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)?！癡R+教育”的優(yōu)勢(shì)顯著，它不僅可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)、提高學(xué)習(xí)效率、降低學(xué)習(xí)風(fēng)險(xiǎn)、改善學(xué)習(xí)環(huán)境，還能改善教育資源分布不均衡的狀況，VR技術(shù)與教育的連接彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教育資源與教育技術(shù)匱乏的不足，改善了互聯(lián)網(wǎng)、多媒體所忽略的學(xué)生的情感學(xué)習(xí)環(huán)境與物理學(xué)習(xí)環(huán)境。

科技推動(dòng)了教育領(lǐng)域的一次次巨變，VR技術(shù)和教育領(lǐng)域的融合，對(duì)于中國(guó)傳統(tǒng)教育行業(yè)而言既是機(jī)遇，又是挑戰(zhàn)。

三、國(guó)內(nèi)VR教育現(xiàn)狀

我國(guó)開(kāi)始在VR方面進(jìn)行研究要追溯到20世紀(jì)90年代，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)不夠先進(jìn)，設(shè)備不夠完善，技術(shù)成本高昂，因此那時(shí)應(yīng)用僅僅局限于小范圍內(nèi)，比如價(jià)格昂貴的高檔商品。直到人機(jī)交互技術(shù)的逐漸發(fā)展以及一些相關(guān)設(shè)備的完善，VR技術(shù)才真正打入了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。目前國(guó)內(nèi)的VR公司雖多，但是主要涉及的領(lǐng)域是游戲業(yè)和影視業(yè)，涉及VR教育的公司并不多。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的VR教育主要包括兩個(gè)方面：一是應(yīng)用VR技術(shù)的教育；二是VR人才培訓(xùn)。由于我國(guó)學(xué)校數(shù)量眾多，學(xué)生群體龐大，VR人才缺乏，因此“VR+教育”在我國(guó)具有相當(dāng)大的市場(chǎng)潛力。

2013年，教育部通知要求各省區(qū)市教育主管部門(mén)、各部屬高校開(kāi)展國(guó)家級(jí)“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”的建設(shè)工作，要求教學(xué)中心提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以規(guī)避高?；驑O端環(huán)境造成的危險(xiǎn)事故的發(fā)生。[4]《2017高等教育版地平線報(bào)告》中提到虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中期（2017—2019）應(yīng)作為影響教育發(fā)展的重要技術(shù)。[5]

不少學(xué)校紛紛開(kāi)始嘗試推進(jìn)“VR+教育”，如2016年12月，北京八一中學(xué)進(jìn)行了一堂VR化學(xué)課，課程內(nèi)容是手機(jī)有機(jī)材料的合成，利用VR設(shè)備合成能將大家肉眼看不到的抽象的東西轉(zhuǎn)變成具體可見(jiàn)的東西，用3D的形式展現(xiàn)出來(lái)。[6]華東理工大學(xué)的G-Magic虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，擁有洞穴式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，通過(guò)高端配置的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，學(xué)生可全程參與設(shè)計(jì)過(guò)程，該系統(tǒng)能夠?yàn)槭褂谜咛峁└叻直媛始案哔|(zhì)量的立體影像，讓虛擬環(huán)境能夠媲美于真實(shí)世界。[7]

資料顯示，2025年，VR教育產(chǎn)值有望達(dá)到7億美元，未來(lái)“VR+教育”被認(rèn)為具有巨大的市場(chǎng)潛力。[8]

四、VR在教育領(lǐng)域的運(yùn)用

VR技術(shù)的應(yīng)用可以解決傳統(tǒng)教育許多難以解決的問(wèn)題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)沉浸性和交互性的特點(diǎn)，能讓教育寓教于樂(lè)，有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而有效地構(gòu)建一個(gè)非常優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境，VR技術(shù)與教育的結(jié)合，使各教育領(lǐng)域都能受益，以以下幾個(gè)教育領(lǐng)域?yàn)槔?/p>

（一）醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域

在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，利用VR技術(shù)可以進(jìn)行醫(yī)學(xué)解剖仿真教學(xué)。VR技術(shù)能將人的身體結(jié)構(gòu)、器官直觀清晰地展現(xiàn)出來(lái)，在虛擬的環(huán)境下，學(xué)生可以使用虛擬手術(shù)刀，模擬操作臨床外科手術(shù)基本訓(xùn)練。通過(guò)這種方式，不用受時(shí)間和空間的制約，還可以反復(fù)進(jìn)行操練，能夠在很大程度上提高醫(yī)學(xué)生外科手術(shù)水平，犯錯(cuò)成本為零。一些疑難雜癥也能夠被來(lái)自世界各地的經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生們運(yùn)用VR技術(shù)來(lái)進(jìn)行探討診治。2016年，全球首臺(tái)3D腹腔鏡手術(shù)的VR直播在上海瑞金醫(yī)院進(jìn)行。學(xué)員們戴上可嵌入手機(jī)的VR頭顯設(shè)備，通過(guò)多方位轉(zhuǎn)動(dòng)頭部來(lái)選擇實(shí)時(shí)角度和圖像畫(huà)面。每個(gè)人的眼鏡都能清晰呈現(xiàn)出手術(shù)全過(guò)程，手術(shù)室內(nèi)全景動(dòng)態(tài)還可隨時(shí)切換。[9]

（二）化學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域

利用VR技術(shù)構(gòu)建虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室能夠規(guī)避各種危險(xiǎn)化學(xué)事故的發(fā)生，在生物、化學(xué)等學(xué)科的教學(xué)過(guò)程中，師生常常會(huì)由于風(fēng)險(xiǎn)因素而難以接觸到具有腐蝕性、毒性、爆炸性的危險(xiǎn)化學(xué)物品，從而對(duì)這些物品較難有直觀的體驗(yàn)。有了虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，師生都能放心地在虛擬環(huán)境中使用這些化學(xué)物品做實(shí)驗(yàn)，既可以免除學(xué)生因操作不當(dāng)或手誤等情況而導(dǎo)致的人員受傷事故，降低操作失誤的風(fēng)險(xiǎn)，也無(wú)需擔(dān)心實(shí)驗(yàn)藥品不足的問(wèn)題，教學(xué)效果能得到極大提升。以往常常因安全危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致的悲劇可以在很大程度上被避免。[10]

（三）歷史學(xué)教育領(lǐng)域

通過(guò)VR設(shè)備，學(xué)生能夠在虛擬世界里與歷史人物接觸，能更好地體驗(yàn)歷史的趣味。學(xué)生們坐在教室里就能“穿越”到不同的年代，如一堂VR歷史課能將學(xué)生帶到古埃及，學(xué)生們能夠充分地了解當(dāng)時(shí)的人們是如何生活的，并且能學(xué)習(xí)神秘的古埃及文明。更能把戈壁、沙漠通過(guò)VR技術(shù)搬到課堂上來(lái)，讓抽象事情更直觀，學(xué)生們通過(guò)VR技術(shù)學(xué)習(xí)到了更多書(shū)本上所沒(méi)有的知識(shí)。2018年9月，浙江大學(xué)與哈佛大學(xué)聯(lián)合舉辦了一堂名為“吉薩金字塔：技術(shù)、考古與歷史”的VR課程，利用VR，課堂真實(shí)地還原了歷史上金字塔的模樣，甚至能夠清晰地看到里面的浮雕、壁畫(huà)等物件，學(xué)生們可以任意選擇其中一件物品進(jìn)行點(diǎn)擊，物件相應(yīng)的3D模型便會(huì)彈出，從而可以進(jìn)行各個(gè)角度的觀察。在VR技術(shù)的輔助下，學(xué)生可以對(duì)大量歷史古跡的細(xì)節(jié)進(jìn)行查看、觀察與學(xué)習(xí)。[11]

（四）建筑設(shè)計(jì)教育領(lǐng)域

傳統(tǒng)建筑史教學(xué)，學(xué)生通過(guò)觀看幻燈片上的平面圖像信息來(lái)獲取知識(shí)內(nèi)容，缺乏實(shí)踐的構(gòu)想只能是紙上談兵，并不能真實(shí)體驗(yàn)到建筑的外部尺度和內(nèi)部空間。利用VR，建筑學(xué)學(xué)生可以對(duì)作品進(jìn)行虛擬規(guī)劃、虛擬設(shè)計(jì)。進(jìn)入一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)建筑后，學(xué)生可以隨意走動(dòng)，多角度、多方位地查看建筑內(nèi)部或外部的各處細(xì)節(jié)，還可以做相應(yīng)的改變，比如照明、天花板高度、樓層等，因此學(xué)生們能實(shí)時(shí)了解到他們的設(shè)計(jì)是否可行，以及方案在現(xiàn)實(shí)生活中施行時(shí)會(huì)是什么樣子，節(jié)省了教學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、設(shè)備等成本，使成本更加低廉，也使得未來(lái)的建筑將綜合更多因素，將更加合理化。

五、VR技術(shù)在教育領(lǐng)域存在的問(wèn)題

（一）使用舒適度差

工信部曾在《2016虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》中指出，VR由于硬件技術(shù)的局限，軟件可用性差，應(yīng)用領(lǐng)域有限，最終導(dǎo)致效果不夠理想。那些考慮自己購(gòu)買(mǎi)VR產(chǎn)品嘗鮮的消費(fèi)者，用戶(hù)體驗(yàn)也不好。[12]當(dāng)前市面上的VR頭盔都較為笨重，長(zhǎng)時(shí)間佩戴會(huì)產(chǎn)生不適。在產(chǎn)品的用戶(hù)體驗(yàn)中，反饋較多的是眩暈感，眩暈感主要是由延遲造成的。用戶(hù)使用VR設(shè)備過(guò)久，摘下眼鏡可能會(huì)感覺(jué)視線模糊。由于VR技術(shù)自身的局限性，在畫(huà)質(zhì)上還無(wú)法做到理想的逼真效果。虛擬現(xiàn)實(shí)也并非現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)世界，我們通過(guò)VR看到立體世界大部分都是由360度的2D畫(huà)面合成而來(lái)，而并不是真正身臨其境的視覺(jué)體驗(yàn)，降低了體驗(yàn)感。

（二）可能引發(fā)網(wǎng)癮問(wèn)題

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)帶動(dòng)了VR技術(shù)支撐的3D游戲的興起，其具有的強(qiáng)烈沉浸感與帶入感，會(huì)將使用者帶入完全虛擬的環(huán)境中，很容易使一些自制力較弱的青少年沉迷其中無(wú)法自拔。VR內(nèi)容存在著大量低級(jí)、庸俗信息，易引發(fā)學(xué)生群體沉迷、異化等網(wǎng)絡(luò)疾病。VR設(shè)備運(yùn)營(yíng)商需要對(duì)這類(lèi)情況作出提前預(yù)判，限制對(duì)青少年身心發(fā)展有害的VR軟件上架。教師也應(yīng)當(dāng)注意引導(dǎo)學(xué)生不要在虛擬世界中迷失方向。將VR技術(shù)運(yùn)用到教育領(lǐng)域中，要求學(xué)生具有一定的自主學(xué)習(xí)能力以及自控力。

（三）設(shè)備價(jià)格昂貴，操作不易

相對(duì)于國(guó)外，我國(guó)VR技術(shù)的發(fā)展較為滯后。VR硬件設(shè)備昂貴，與教育現(xiàn)狀存在脫節(jié)。VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的主要消費(fèi)群體是學(xué)生，價(jià)格是進(jìn)入生態(tài)鏈的最大障礙。雖然2016年市場(chǎng)上出現(xiàn)了很多平民化的VR設(shè)備，如三星公司設(shè)計(jì)的廉價(jià)的頭帶顯示器GearVR和谷歌的紙盒眼鏡Cardboard等，但目前VR市場(chǎng)仍然存在著性能與價(jià)格兩難的問(wèn)題。[13]很少有學(xué)校能夠承擔(dān)價(jià)格高昂的大規(guī)模采購(gòu)VR相關(guān)設(shè)備的費(fèi)用。由于VR操作軟件系統(tǒng)不夠完善,設(shè)備使用起來(lái)相對(duì)復(fù)雜，使用設(shè)備時(shí)需要專(zhuān)業(yè)的人士進(jìn)行指導(dǎo)操作，學(xué)生自己很難進(jìn)行獨(dú)立操作。這些問(wèn)題都在很大程度上制約了VR技術(shù)的大規(guī)模推廣。

六、結(jié)語(yǔ)

作為一種全新的媒介，VR技術(shù)與教育的融合為素質(zhì)教育提供了一種全新的思路，為教育事業(yè)帶來(lái)了新一輪科技革新。雖然目前VR技術(shù)還不夠成熟，仍然存在著許多分歧和爭(zhēng)議，但不可否認(rèn)的是，VR技術(shù)一定會(huì)成為一種重要的新媒介，逐漸進(jìn)入教育領(lǐng)域。毫無(wú)疑問(wèn)，VR教育的前景是光明的，但我們也要用客觀審慎的眼光來(lái)看待它，如何充分發(fā)揮它對(duì)教育的促進(jìn)作用、減少消極作用也是需要考慮的問(wèn)題。今后VR教育必將因其諸多優(yōu)勢(shì)在教育領(lǐng)域中占據(jù)重要的一席之地，但想要真正實(shí)現(xiàn)VR技術(shù)與教育的深度融合，未來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走。