摘要：随着计算机技术的发展，虚拟现实正掀开其神秘的面纱，逐渐走进我们的生活。虚拟现实与教育结合，将为教学领域掀起颠覆性的革新风暴。本文从VR技术概念及应用领域出发，探讨VR教育的发展现状，挖掘VR教育模式相较于传统教学模式的优势以及其面临的挑战，并为VR教育发展给出进一步的建议。

关键词：教学模式VR教育优化

1 虚拟现实技术在教育中的应用背景

随着科学技术的快速发展，从最初的黑板、粉笔到现在的多媒体教学，教育方式在不断地改善与进步，渐趋多元化。但是，这样的教学方式仍摆脱不了以教师为中心的模式，存在学生学习热情低下、学习效率低等现象。而VR技术的应用为弥补这些缺陷提供了新的可能。通过VR技术可以构建一种沉浸式，充满想象力及交互性的三维虚拟实物场景，并在这个场景中实现对物体的动态交互感知，学生可以通过VR场景直观地感受要学习的内容，亲自进行实验操作，将所学的知识迅速地融入实践，实现知识向能力的转换，更好地理解和掌控所学内容。将VR技术运用到教学实践中，有利于通过更深层次的体验式教学充分发挥学生的主动性和创造性，更好地体现学生的主体认知作用，使学习效果和效率迈向新的台阶[1]。

2 虚拟现实技术在教育领域的应用

2.1 三维物体展示 

在数学、化学、生物和物理等学科教学中，经常需要为学生出具一些实物模型，来帮助学习者理解较为抽象的概念。虚拟现实能够通过对应的建模软件，构建与课堂教学所需实物相同的模型，与传统模型相比，其交互性更强。例如，利用 Z-Space，学生可以随意拆解、移动、旋转细胞模型，从各个角度进行观察，从而加深对三维物体的了解，为后续学习打下基础。

2.2 技能训练 

技能训练需要学习者将学到的知识运用于动作实践，将知识通过操作而内化。虚拟现实能够使学生在虚拟世界中进行许多现实世界难以进行的技能训练。例如体育技能、医学手术、物理化学实验等，利用 VR 可以克服成本高昂、场地、天气等不可控因素。虚拟现实的高度沉浸性能让学习者更加专注，不易受外界干扰，能规避某些技能训练所带来的危险性，习得技能的保持时间也较为持久。

2.3 虚拟场景建构 

学科教学中，常常会通过营造教学情境进行教学，但教师的解释往往和学习者的理解大相径庭。若采用 VR 还原这些场景，学习者不仅能看、听，更能亲身体验。例如，运用虚拟现实能够让学习者亲身体验“海因茨偷药”的场景，设身处地体会海因茨的为难与纠结，这样的体验更能带动学习者的情感参与，对学习者同理心、社会性的发展有较大帮助。

2.4 重现历史事件与场景 

历史是既成的事实，学科教学中很多学科涉及到的历史事件，可利用虚拟现实重现现实，帮助学生重新参与历史事件。VR 重现的历史场景具有很强的情境性，甚至可以与某些人物和事物进行交互，使学习者参与到历史事件中，亲身感受历史文明的厚重，提升学习效果。例如，HTC VIVE 利用虚拟现实模拟“阿波罗 11 号”登月的场景，只要带上VR头盔，便能化身阿姆斯特朗，感受每一个登月的细节，并且所有过程都由学习者控制。  

2.5 虚拟仿真校园 

根据王利绒学者的观点，虚拟仿真校园主要有两种形式， 即实体校园“虚拟化”、虚拟校园“现实化”。前者指基于教育信息化的有关原则，把实体校园的一些功能和设施虚拟化，整合到虚拟校园中，以便学习者在虚拟校园中能够自由获取和学习。后者指仿真校园能够满足学习者一些在实体校园难以实现的需求，比如通过个人图书馆的使用习惯，为学习者智能推荐图书等。虚拟校园早在 2003 年的“第二人生”项目中就有高校进行实践，许多国外高校不仅在第二人生中建立了虚拟校园，而且尝试开设课程。

2.6 特殊教育

特殊儿童具有不愿意与人沟通、多疑、敏感等特征，教学需要打破他们的心理防线，创造有趣的学习场景。虚拟现实能够充分调动人的大部分感官，营造针对性的学习情境，排除现实教学中的有关安全性和时效性的问题。目前，许多国家将 VR 应用于肢体残障儿童的肢体康复、视力障碍儿童的视觉康复、听障儿童的语言训练、多动症以及自闭症儿童矫正等方面。

2.7 数字教育出版 

数字出版技术与 VR 技术的有机结合，把以受众需求为主的教育出版转变为更加注重用户体验和内容质量。某职业教育机构已经将机械、汽车、电子等专业的教材利用三维动画、自动演示等虚拟现实技术，让学习者快速、熟练掌握职业技能[2]。

3 VR 教育模式面临的挑战 

3.1技术方面 

一是硬件设备成本较高。目前，VR 教育市场用到的 VR 设备集中于等国外品牌，以及大朋、3Glasses 等国内设备商。设备的分辨率、渲染能力都会制约 VR 内容的体验。VR 企业要保证绝佳的用户体验，意味着要承担高昂的硬件投入成本。

二是健康问题。研究显示，长期使用虚拟现实头显会产生一系列的健康问题，如晕动症、疲劳和恶心等。这很大程度会影响用户对 VR 教学内容的体验效果，不利于 VR 教育的推广普及。

三是教育资源设计和开发技术门槛高。VR 内容生产能否真正解决教育用户痛点是 VR 教育公司应该考虑的最大问题。尽管 VR 公司有资源设计和开发专业团队，但如果要将 VR 长期应用于教学实际，形成常态化，那么 VR 技术人员如何把握一线教师的教学实际需求，并把这种需求完美地产品化，这是VR 教育内容生产的核心问题。而作为需求端的教师往往难以像设计开发传统课件那样设计和开发合适的虚拟教育资源。

3.2教学方面 

一是认知负荷挑战。VR 虚拟世界丰富多变的场景会导致学生难以把注意力集中在学习行为上。此外，VR 为了注重沉浸式的体验、提高学生的上课热情，所采用的多元信息传递，如文字、视频、声音、图片等，非常容易增大学生在单位时间内作记忆的认知负荷，带来负面教学效用。

二是VR 教学监控和成果评估。在传统教学中，教师通常可以根据长期经验判断学生的行为模式和行为习惯，并依据学生不同阶段学习成果来为学生选择合适的教学方法和教学手 段。而虚拟学习环境为教学过程的监控增添了难度，教师难以观察学生在虚拟环境里的行为表达，无法及时跟进学生的学习情况并适时提供干预和引导[3]。

4 结语 

VR 技术为教育教学领域带来了更加丰富先进的发展模式，提供开源式的虚拟环境，使教学过程打破时空限制，改进了传统教学学生自主参与度低等问题，将为教学领域带来颠覆性的创新。随着 VR 技术的发展，VR 设备成本的降低，以及国家对 VR 教学领域研究的支持，VR 教育的应用将会更加广泛，VR 教育全民化道路不会遥远。

参 考 文 献

[1] 李志欣, 梁小凤, 孙千惠, 等. 关于VR教育颠覆性创新的研究[J]. 市场研究, 2017(11):11-13.

[2] 高海波. VR(虚拟现实)教育应用综述[J]. 信息与电脑(理论版), 2019(02):231-232.

[3] 魏智慧. VR在教育中的应用及存在的问题与对策[J]. 信息与电脑, 2017(13):232-234.