VR技术在远程教育情境化教学中的创新应用

唐文

（江苏开放大学，江苏南京 210036）

科学技术的迅猛发展和现代远程教育模式的改革中，涌现出了一些新的教学模式如：多媒体、仿真、计算机网络、Virtual Reality（VR）——虚拟现实技术等。虚拟现实技术是用科技手段对真实场景全面仿真的技术，创造出一种和真实世界相似的场景，让学习者得到身临其境的体验和感受，从而使学习场景具有真实性和交互性，在现代远程教育领域内有着巨大的前景。

1 虚拟现实技术的本体特征

在虚拟现实技术中，将计算机技术作为了基础和主体，综合其他附属性的技术，让人们可以在触感、视觉等方面的感受真实效果，以此构建一种数字化虚拟环境，使用者运用一些穿戴装备，和虚拟环境中的事物相互作用和影响，让用户产生一种身临其境的感受和体验。虚拟现实技术是一种利用计算机系统来创建和体验虚拟世界的技术[1]。虚拟现实利用各种科技手段建立逼真的虚拟场景，模拟人在自然环境中的各种感知系统，让体验者亲身感知虚拟世界，通过虚拟现实三维设备与物体触碰，实现人与设备的互相交流，让人仿佛处于现实环境之中，虚拟现实技术的本体特征主要体现在以下几个方面。

多维感应性。虚拟现实系统中安装了视觉、听觉、触觉、动觉等的传感器。体验者在虚拟场景中体验多个维度的感知，使其有身临其境的感受、交互操作的体验，与此同时，各种体感可以直接或间接的给予大脑反馈。

模拟真实性。虚拟现实技术可以依据人听觉、视觉形成的原理，用计算机模拟出真实景象，体验者使用穿戴仪器等交互设备，就可以处在虚拟环境中，并成为虚拟世界中的操控者，使其产生身临其境。

主体互动性。虚拟现实系统中的人机互动是一种和现实世界很接近的互动，体验者通过语言、动作等行为在虚拟场景中进行主体操作和信息反馈。

情境启发性。通过虚拟现实技术的应用，可以创设理想的外部情境，体验者可以结合自身的先前经验和实际需要，获取知识并在相应的情境中接受启发。

2 虚拟现实技术在教育领域的核心优势

在技术的普及范围逐渐扩大之下，虚拟技术发展十分快速，在经济社会各领域得到了广泛的应用。虚拟现实在教育教学中的应用主要是让学习者在虚拟环境中进行学习、实验。学习者既可以用第一人称的角色进入虚拟场景，也可以用第三人称的角色进入虚拟场景，通过一些设备的应用与虚拟世界进行操作互动并获得信息交流。此项技术能够为学习者创设逼真的学习和实践环境，使学习者成为虚拟环境的一部分。虚拟现实技术可以有效激发学习者的兴趣爱好，提升其学习积极性。虚拟与现实技术在解决一些教学、实践中的局限具有重要意义，在培训锻炼学习者的技能方面具有积极的作用。

2.1 提升学习技能与水平

虚拟学习环境可以加强学习者学习水平，使其掌握专业技能，具有以下三个方面优越性：（1）对空间与场景的真实呈现。（2）虚拟现实学习环境的三维仿真能力使学习者对学科中物体内部结构和空间关系的理解具有促进作用。（3）对特定场景的模拟。对现实生活中没有或无法亲临体验的场景进行模拟。让学习者享受身临其境的感知，充分调动学习者学习主动性。

2.2 创建个性化学习环境

根据学习者彼此之间的差距，虚拟学习环境进行不同内容与模式的设计。学习者也可依据自己的学习水平和需要，在虚拟环境中建设自己需要的内容。和传统的计算机教学模式相比，虚拟环境可以为学习者提供更加丰富多彩的内容与学习氛围，为学习者提供更多可以自主学习与探索的机会，提升学习者自主学习能力。

2.3 促进学习者学习动机

虚拟现实学习环境可以融合游戏化的特征，通过仿真的环境体验给学习者带来临场感，虚拟学习环境给予学习者和学习环境互动交流的机会，让学习者可以随时依据自己的学习情况进行反馈，这种模拟交互反馈可以使学习者具有临场感，大幅度提升学习者学习积极性，提高学习者学习的内在动机。而虚拟现实学习环境本身却能够给学习者带来一种面对面的感受，这种心理感受也会在某些角度调动学习者学习主动性。虚拟在线课堂对传统教学课堂进行了创新和突破，给予学习者自主探索与交流的机会。

3 虚拟现实技术在远程教育中的应用维度

随着终身教育理念的提出，远程教育作为成人参与继续教育的主要形式，其应用性与普及型得到了广泛提升，但是仍然存在一定的局限性，将虚拟现实技术广泛应用于远程教育的各个维度，有助于提升远程教育质量，服务终身教育事业。

3.1 当前远程教育发展的局限性

中国的宽带普及率高，网络学习的泛性与质性明显提升，不过在实际情况中，还是有一部分学习者缺少一定的自主学习条件。对于学习者而言，其更想要的优良的教育资源，但是传统远程教育中，成人学习者普遍存在工学矛盾，除了可以获取有限的网上教学资源，参与为数不多的面授课程之外，他们往往无法与其他学习者、教师之间进行有效的互动，不能参与到远程教育的情境中来，因此，学习者享受的教育也并不是真正意义上的远程教育。受工作与生活的冲击影响，学习者的学习兴趣也提不起来，学习积极性不高。尽管网络技术在远程教育中已经运用成熟，但是，现有的远程教育网络资源仍然十分缺乏，且模式单一，质量参差不齐，难以实现高质量的应用型人才培养目标。

3.2 虚拟现实技术在远程教育的应用特色

3.2.1 降低办学成本，弥补教学缺陷

在传统教学中，经常会因为经费紧张、实验设备不完善、实验场地不够等因素，而让本应该进行实践操作的教学无法顺利进行。而进对虚拟现实系统的运用，可以有效解决以上问题，学习者使用虚拟设备操作，在操作中学习者的感受十分清楚，且也容易让学习者理解。基于此，成人学习者可以在自己家中进行各种实验实训，获得与真实场景相同的操作感知，弥补实训场地和设备的不足。

3.2.2 打破时空限制，创建虚拟课堂

虚拟现实系统创设一个人性化的学习环境，可以虚拟任何角色，使远程教育学习者能够在自然、和谐的环境中学习与交流。在虚拟课堂中，学习者能够与虚拟教师、虚拟同学互动，深入探索与解决学习问题。参与远程教育的基本上是工作者，这些人群工作繁忙，受到各种干扰因素较多，自身的精力与学习能力低下，虚拟现实技术能够将抽象学习模式转化为简单角色，让学习者融入其中，以此来加强学习效果。

3.2.3 抽象变为现实，创设教学情境

随着虚拟现实技术的开发与应用，教师可以在立体投影屏幕上显示图像和交互操作场景，进而激发学习者的参与热情，课堂气氛活跃、有利于加强对教学内容的掌握和理解。比如，在幼儿教师专业的教学实训中，学习者可通过虚拟学校、班级进行实践教学，从而产生在真实教学环境中的感受。

3.3 虚拟现实技术在情境化教学中的应用

3.3.1 丰富教学活动

虚拟现实系统可以为远程教育学习者提供教学活动。虚拟现实技术可以将抽象的理论知识具象化，加深学习者对抽象知识的吸收与理解。使用虚拟技术，可以模拟出传统教学模式中无法描述、表达的场景，为学习者提供形象逼真的学习材料，帮助学习者消化知识重难点。例如，在医学专业的实践教学环节中，就能够经过虚拟现实系统，让学习者置身于虚拟医院中，让学习者进行模拟实验或操作，以掌握医学知识，并结合病例个案进行实际诊断与治疗，以此培养与加强学习者创新思维，培养学习者创新能力，实现教学最终目标。

3.3.2 培养实操能力

虚拟现实技术可以使学习者能融入虚拟的教学情境中，对学习者的技能训练非常有利。一方面，可以利用虚拟现实技开展各类技能训练，包括机械修理、汽车驾驶、外科手术等难以在传统教学中完成的技能教学。另一方面，可以创建各种虚拟实验室，进行各种实验、养殖、培育等技能培训工作。从这些方面看就可以知道，虚拟现实技术的实践运用，具备了传统教育中没有的优势，其不但能规避实操训练中各类潜在的危险，还能促进学习者将先前的经验性知识转化为实操能力。

3.3.3 建设虚拟社区

虚拟社区是虚拟现实技术在情境化教学中的最优体现，是社区学习、全民学习、终身学习的基础。不仅包括简单的虚拟社区环境创建与浏览，还包括功能相对完整的三维可视化社区学习情境，将虚拟现实技术当作全民学习的基本平台。虚拟环境在提高学习者学习质量、交流临场感和创建逼真的学习环境，有着很大的作用[4]。同时在现代教育中，虚拟现实技术让学习媒体与自然互动，以更强的优势和潜力，在远程教育情境化教学中发挥关键作用。

4 虚拟现实技术再远程教育中面临的挑战

4.1 虚拟学习环境设计问题

虚拟现实学习环境的设计包含程序开发、UI设计、交互设计、教学设计、场景建模等多个领域中，这也表示着虚拟现实环境的建设不但要有足够的资金支持，时间和人力资源，还需要与计算机、教育学、心理学等方面的专家学者进行深层次合作，这其中有着极大的合作难度，工作量也很惊人。

4.2 虚拟学习环境与传统课堂的对接难度大

传统课堂强调以教师为中心，而虚拟现实技术在教育行业则强调将学习者作为中心。在虚拟现实教育教学环境中，教师只起着教学引导与教学辅助的功能，不在直接对知识进行传授。因此，虚拟现实学习环境的“以学习者为中心”的教学理念与模式，与传统教学中“以教师为中心”教学模式进行衔接还有需要进行更深入的探索。

5 结语

Virtual Reality技术在远程教育领域中有着巨大的应用前景，能有效弥补远程教育过程中师生处于准永久性时空分离的弊端，通过虚拟的方式营造一种临近真实的教学场景，实现情境化教学的全过程，有助于调动远程学习者的积极性与主动性，提升学习效率。但是如何从以学习者为中心的视角出发，将虚拟现实技术普及到远程教育的全过程中，保障各个专业情境化教学的有效性，还需要突破更多技术上和资金上的局限性。