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轉載自電子發燒友
VR眼鏡，VR虛擬現實技術的應用對教育行業的影響有多大？
幾年來虛擬現實技術飛速發展，它提供一種‘實物和模型’的環境，與戴爾的‘經驗之塔’最底層不謀而合，虛擬現實在顯示和提供直接的目的的經驗方面是最有效果的，可以向學習者提供一種最具真實感的學習模式。本文就是在對虛擬現實的內涵有一定了解的基礎上，與教育結合起來，使虛擬現實技術在教育中發揮更大的作用。
一、 虛擬現實的介紹
1、 虛擬現實的定義
虛擬現實（簡稱 VR）是近年來出現的高新技術，也稱人工環境。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。
2、 虛擬現實的基本特征
（1）浸沒性
浸沒性是指用戶感到作為主角存在與模擬環境中的真實程度。理想的環境應該使用戶難以分辨真假。使用戶全身心投入到模擬環境中，該環境中的一切看，聽，動上去感覺都是真的，如同在現實世界中的感覺。
（2）交互性
用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度。如，用戶可以用手直接抓取模擬環境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體繁榮重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。
（3）構想性
強調虛擬現實技術具有廣闊的可想象空間，可拓展人類認知范圍，不僅可再現真實存在的環境，也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發生的環境。
3、 虛擬現實的類型
（1）沉浸式 VR 系統
它是一種高級的虛擬現實系統，提供了一個完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身與虛擬境界之中的感覺。它利用頭盔式顯示器和其他設備，把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，并提供一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。這是一套比較復雜的系統。
（2）增強式 VR 系統
它是把真實環境和虛擬環境結合在一起的一種系統，它既允許用戶看到真實的世界，同時也可以看到疊加在真實世界的虛擬對象，這種系統既可減少對構成復雜真實環境的計算，又可對實際物體進行操作，真正達到亦真亦幻的境界。
（3）桌面層次 VR 系統
亦稱為簡易型虛擬現實系統，它是利用計算機創建虛擬環境，將計算機屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口，使用者通過鍵盤、鼠標便可與虛擬環境進行交互。
二、 虛擬現實與教育的結合
1、 虛擬現實與教育理論的結合
從教育的發展過程看，任何一種新技術、新媒體的出現，都會引起教育上的革命；紙和印刷術的出現，廣播和電視技術的發展，計算機和網絡技術的發展，都曾經引起了教育在質和量上的飛躍。毫無疑問，虛擬現實與教育相結合，也一定會在教育領域中產生質和量的飛躍。
（1）認知理論
認知主義學習論對學習的基本解釋是：學習是一種內部發展的過程，是一種由同化和順應交替發生做用，從而導致生理，心理從平衡狀態到不平衡狀態的循環過程。與此相對應，認知主義的教學觀念是：為學生提供一種對自身進行認知加工的特定情境和特殊過程，從而在促進學生認知結構的形成過程中推動學生的認知發展。虛擬現實與教育相結合，必須從學生的認知心理出發，注重學生的具體經驗和對情境的理解，使得學習者的新舊知識之間的同化順利完成，建構起自己的認知結構，促進認知發展。
（2）建構理論
建構主義理論認為，知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情景即社會文化背景下，借助其他人（包括教師和學習伙伴），利用必要的學習資料，通過意義建構的方式獲得，由于學習是在一定情景即社會文化背景下，借助其他人的幫助即通過人際間的活動而實現的意義建構過程，故建構主義學習理論認為“情境”、“協做”、“會話”和“意義建構”是學習環境中的四大要素或四大屬性，虛擬現實技術的特性是有利于這四大特性的充分體現，從而能有效地創設建構主義學習環境，使學習者可以在其中進行自由探索和自主學習，激發學生的學習積極性，幫助學生建構當前所學知識的意義。事實證明，虛擬現實技術有效地創設建構主義學習環境。
建構主義為發展 VR 在教育中的應用提供了最好的理論基礎。建構主義認為，知識的建構來自于個人體驗。VR 的沉浸性去除了參與者與計算機之間的界限，為個人了解世界創設了一種體驗，有助于材料的學習。VR 為學生進行非符號系統的學習創設環境，從而避免學生學習建立在符號系統的學科時失敗。
（3）模擬情境
虛擬現實與教育相結合，主要是物理模擬，即通過設計與原型（自然現象或過程）相似的模型，并利用該模型來間接地研究原型規律：模擬那些尚無簡單有效的儀器可以演示的實驗：模擬那些不易觀察或不能從外部直接觀察其內部狀態規律的系統：重視稍縱即逝的自然現象或過程，等等。
虛擬現實構造的環境應從學習者的視角出發，使其如同感受真實世界一樣，為其提供直觀、有效的交互，使之能從空間和現象的內部角度來觀察事物，更好地理解掌握所獲得的信息，提高抽象思維能力。
2、 虛擬現實對教育的影響
（1）對傳統教學模式的影響
改變傳統的教師主宰課堂的模式，改變學生被動接受知識，缺乏創新思維和創新能力。多媒體，網絡，加上虛擬現實技術的迅猛發展。這些技術能提供界面友好、形象直觀的交互式學習環境；能提供圖文聲像并茂的多種感官綜合刺激等等。
（2）對教學手段的影響
互動啟發式教學。通過身臨其境的、自主控制的人機交互，由視覺、聽覺、觸覺獲取，提供生動活潑的直觀形象思維材料、展現學生不能直接觀察到的事物等，形成知識點。學生從思維，情感和行為多面的參與教學活動。
發現式教學。這是一種以解決問題為中心的教學形式，虛擬現實在實訓教學中可以讓學生進入問題存在的環境，有針對性地建構虛擬情境，引導學生進行探究。能提供良好的人機交互，還允許學生出錯，自行了解錯誤的根由及后果，發現解決問題的方法。
（3）對教學實驗的影響
實驗是多數教學活動必不可少的一部分。彌補教學設備的不足。在遠程教學實驗中，往往因為實驗設備，產地，經費等方面的原因，使一些教學實驗無法進行。虛擬現實可以彌補這點不足，學生足不出戶便可實驗，獲得真實的體會，從而豐富了感性認識。避免真實試驗或操作所帶來的各種危險。
（4）對學習方式的影響
虛擬現實系統可以虛擬歷史人物、偉人、名人、教師、學生、醫生等各種人物形象，創設一個人性化的學習環境，使遠程教育的氣氛更加活躍、自然、親切。例如：英語學習，讓學生與人交談，達到訓練學生口語的目的。
（5）對角色的影響
虛擬現實的沉浸性和交互性使學生能夠在虛擬的學習環境中扮演一個角色，全身心地投入到學習環境中去，這非常有利于學生的技能訓練。如：駕駛訓練。
三、 虛擬現實在教育中的應用
1、 課堂教學
課堂教學是教學的主要方式，也是虛擬現實運用于教學的主要戰場。根據不同的學科，虛擬現實發揮著不同的作用，主要有以下方面的應用：立體物體的展示，立體空間的展示，展品的介紹，虛擬空間的營造與構建，虛擬場景的構造等。
（1）立體物體的展示
通過虛擬現實，我們可以構建一個與實物同樣的三維物體，如在高中立體幾何的三垂線定理是立體幾何教學中的一個重點同時也是一個難點。這時我們如果利用 VRML 語言畫出題目中的這幾條線，然后讓學生在各個視覺去觀察，一則省卻了實物的制作，二則讓學生按照自己的意愿去觀察。還有一些關于空間直線之間的位置、平面之間的位置關系及二面角等方面的教學，教師都可以比較容易地制作出較精致的桌面虛擬現實來輔助數學教學。
（2）立體空間的展示
立體空間是指在現實世界中存在的或者根據歷史資料在歷史中曾經真實存在的空間。在教學中，我們可能需要向學生展示這些空間，但由于條件的限制，不可能讓學生進入這些空間，在以往教學中，可能只能夠通過教師的描繪來激發學生的想象，在學生的頭腦中創建出這個虛擬的空間來。使用虛擬現實，我們不僅能在學生頭腦中建立這些空間，而且可以讓學生看得見、聽得見，甚至可以摸得著。如：在中學歷史教學中，古羅馬在人類文明發展史上占有重要的地位。如何將像古羅馬這樣的失落的遠古外國文明介紹給學生，使他們進行建筑學、藝術史、古代史和古文學史的學習呢？ 進入這個完全虛擬的世界，學生會感到置身于陌生的異域環境中，古羅馬的各種人文景觀歷歷在目，你可以跟隨講著拉丁語或英語的向導在虛擬的世界里漫游，同扮演著各種角色的虛擬演員談話。可以想象到這種再造古羅馬對學生的吸引力，學生可以身臨其境地觀察各種藝術奇觀、雕塑、繪畫藝術品，體會當時的人文環境，觀察古羅馬的各種建筑特點，比較對此后的文化復興的影響，觀察住宅的建造格，而且從各個方位去看都是那么的美麗、勻稱。
2、 科學實驗
一般學校現有的條件下，有許多實驗是根本不可能做的，如核反應實驗，還有些實驗是不能讓學生做的，如涉及到放射性物質或有毒物質的部分。利用 VR 技術，可以有效地解決實驗條件與實驗效果之間的矛盾。在教學中，許多昂貴的實驗、培訓器材，由于受價格的限制而無法普及。如果利用 VR 技術，在多媒體計算機上建立虛擬實驗室，學習者便可以走進這個虛擬實驗室，身臨其境般的操作虛擬儀器，操作結果可以通過儀表顯示身體的感受反饋給學生，來判斷操作是否正確。這種實驗既不消耗器材，也不受場地等外界條件限制，可重復操作，直至得出滿意結果。VR 實驗室的一大優點還在于其絕對的安全性，不會因操作失誤而造成人身事故。
四、 虛擬現實在教育中優勢
1、彌補遠程教學條件的不足。
在遠程教學中，往往會因為實驗設備、實驗場地、教學經費等方面的原因，而使一些應該開設的教學實驗無法進行。利用虛擬現實系統，可以彌補這些方面的不足，學生足不出戶便可以做各種各樣的實驗，獲得與真實實驗一樣的體會，從而豐富感性認識，加深對教學內容的理解。
2、避免真實實驗或操作所帶來的各種危險。
以往對于危險的或對人體健康有危害的實驗，一般采用電視錄像的方式來取代實驗，學生無法直接參與實驗，獲得感性認識。利用虛擬現實技術進行虛擬實驗，則可以免除這種顧慮。學生在虛擬實驗環境中，可以放心地去做各種危險的或危害人體的實驗。例如，虛擬的化學實驗，可以避免化學反應所產生的燃燒、爆炸所帶來的危險；虛擬的外科手術，可避免由于學生操作失誤，而造成“病人”死亡的醫療事故；虛擬的飛機駕駛教學系統，可免除學員操作失誤而造成飛機墜毀的嚴重事故。
3、徹底打破空間、時間的限制。
利用虛擬現實技術，可以使學生進入到大至宇宙天體，小至原子粒子的內部進行觀察，甚至進行交互。這是電視錄像媒體所無法比擬的。虛擬技術還可以突破時間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現實技術，可以在很短的時間內呈現給學生觀察。例如，生物中的孟德爾遺傳定律，用果蠅做實驗往往要幾個月的時間，而虛擬技術在一堂課內就可以實現。
4、可以虛擬人物形象。
虛擬現實系統可以虛擬歷史人物、偉人、名人、教師、學生、醫生等各種人物形象，創設一個人性化的學習環境，使遠程教育的氣氛更加活躍、自然、親切。例如，在虛擬的課堂學習氣氛中，遠教學生可以與虛擬的教師、學生一起交流、討論，共同探討學習中的各種問題，進行協作化學習。在思想品德課教學中，學生可以與虛擬的先進人物一起座談、交流，通過先進人物的言行來感化學生，從而達到思想品德教育的目的。在外語教學中，可以通過計算機虛擬學生到國外旅游的情境，讓學生與人交談，達到訓練學生口語的目的。虛擬現實技術能夠為學生提供生動、逼真的學習環境，學生能夠成為虛擬環境的一名參與者，在虛擬環境中扮演一個角色，這對調動學生的學習積極性，突破教學的重點、難點，培養學生的技能都將起到積極的作用。
五、 虛擬現實在教育中的未來展望
教育專家指出：嶄新的技術，會帶給我們嶄新的教育思維，解決了我們以前無法解決的問題，將給我們的教育帶來一系列的重大變革。親身去經歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力。主動地去交互與被動的觀看，有質的差別。在教育技術領域，虛擬現實技術在科技研究、虛擬仿真校園，虛擬教學、虛擬實驗，教育娛樂等方面的應用更為廣泛性