摘要：VR技术在教育领域中的应用,充分利用了VR互动性、想象性、沉浸安全性的特性,将学习变成一种交互体验，通过寓教于乐的教学方式，激发学生学习兴趣与学习主动性，提高了学生的学习效率。未来，集沉浸性、交互性、想象性于一体的VR+教育将对传统的学习环境、教学方式、实践教学等方面产生深刻影响。

关键词：VR+教育、创新应用、教育变革

1. 引言

全球信息化教育大时代，教育模式、内容和教学方式正发生深刻的变革。VR技术的发展和应用使得更多的人认识虚拟现实技术，逐渐深入大众的视野，越来越多的人投身VR虚拟现实领域，各种开发软件应运而生、愈发成熟[1]。为此，越来越多的教育工作者加强了对VR虚拟现实技术的研究，以期借助VR虚拟现实技术引入更加多样化的教学手段，改变原本枯燥乏味的传统教学方式，激发学生的学习兴趣，提高教学内容的互动性以及教师的工作效率，尤其现在5G的到来，为VR虚拟现实技术提供技术保障，使其可以更好地应用到教育领域当中。在此大背景下，VR教育也必然会成为未来教育发展的焦点。

2. VR虚拟现实技术的介绍

2.1 VR的概念

VR虚拟现实技术本身是一种结合了计算机、多媒体、仿真图像等多种电子技术于一身，而形成的一种新兴的计算机技术。通过逼真的虚拟仿真场景为用户提供视觉、听觉、触觉等感官虚拟，借助穿戴设备使人产生身临其境的感受和体验。在某种程度上VR虚拟现实技术能够借助计算机形成十分逼真的虚拟世界，这个虚拟世界的真实感足以迷糊人们的感官。这种迷惑行为会使很多用户沉浸在虚拟环境中，这就是VR虚拟现实技术打造的沉浸感。而打造沉浸感的根本目的，就是为了让用户能够集中注意力，基于此种目标VR虚拟现实技术必须要具备三种技术要素，如图1所示,通过这几种技术要素的相互关联、相互作用，恰恰能够给予用户一种存在意识，认为自己就存在于这个虚拟环境自重，从而产生更为强烈的沉浸感[2]。

图1. VR的应用要素

2.2 VR的特点

（1）沉浸性(immersion)

又称临场感，指用户对虚拟世界中的真实感。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。

（2）交互性( interaction)

指用户对虚拟世界中的物体的可操作性。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。

（3）构想性(imagination)

又称自主性，指用户在虚拟世界的多维信息空间中，依靠自身的感知和认知能力可全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求对问题的完美解决。

由于沉浸性、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为I，这三个特性又通常被统称为3I特性。

3. VR在教育教学领域中的应用

3.1 VR在课堂上的应用

在VR+教育的应用方面，最常见的是VR沉浸教室产品，即利用VR技术，创建虚拟学习空间，提供沉浸式的课堂教学体验。例如，Google在美国K12学校中推出了虚拟现实教育计划Expeditions。利用Expeditions的应用，美国费城的中学课堂上，教师可以带领学生游览澳大利亚的大堡礁或者西班牙的城堡。在高等教育领域，VR技术也已经发挥出优势，例如美国一家医疗培训教育机构CAE Healthcare就引入了HoloLens辅助医疗教学，他们开发了Vimedix超声波模拟器，将人体器官从显示器屏幕中解放出来，可以显示需要解剖的结构。教师可以放大、转动、旋转各项器官模型，以便查看各项器官结构之间的关系。在模拟器中人体就变得好像一块块乐高积木，拆解安装起来方便自如。学生可以凭借这种技术实时观察超声波束，其极具科幻电影中未来感的操作方式和以一种新奇的视角来观察人体结构无疑生动形象化了人体解剖学的教学[3]。VR技术丰富教学形式，发扬传统教学优势，弥补不足，让学生在学校就能体验到当下的主流科技。实践是检验真理的唯一标准，身临其境的学习探究，让学生们感受到眼见为实的认知。

3.2 在青少年交通安全知识普及教育中的应用

近年来,我国的科技取得了飞速的进步,人们的生活也随之发生巨大的改变。随着我国科技发展和人们生活水平的提高,交通工具如汽车、火车、地铁、飞机等相继出现,给人们出行带来便利的同时,也出现了交通安全事故。2019年我国发生的重大交通事故就高达38起,造成了不同程度的人员伤亡。然而青少年缺乏相应的安全意识,尤其是在交通安全方面。因此,在交通安全教育方面使用虚拟技术具有重要意义。

虚拟现实(VR)技术的出现,丰富了交通安全宣传教育方式。宣传者可以利用VR对现实生活的交通情况进行全景模拟,到学校进行交通安全主题教育宣讲会,让学生参加并体验。一方面,利用虚拟技术仿真模拟现实生活中的交通环境,让青少年身临其境融入到环境中去,体验不同的交通行为,可以帮助青少年学习交通安全知识,还能帮助青少年们提高明辨是非的能力,以此来提高青少年的交通安全意识;另一方面,还可以通过模拟现实生活中的各种违反交通法规的行为,如闯红灯、酒驾等场景以及违反规则可能导致的后果。在保证青少年能够接受的前提下,让他们适度体验这些场景,感受缺乏交通安全知识和违反交通安全法规的后果,从而促进他们交通安全意识的形成[4]。

4. VR在对传统教育教学的实践启示

4.1 保障实验时人员安全

现实生活中学校的教学安全已经成为社会关注的热点话题,在进行化学实验时,可能会碰到硫酸等强腐蚀性的化学试剂以及一些有毒的化学药剂,而学生由于经验不足,在实验过程中一旦操作失误便会造成安全事故。运用VR技术模拟现实实验室,化学试剂和化学药品丰富,满足学生的需求,更主要是学生不会直接碰到这些危险的化学药品,不会对身体造成伤害。即使在操作过程中失当,也不会造成教学事故,并且逼真的操作反馈可以规范学生的操作,培养学生严谨的科学态度。学生还可以切身感受化学实验的结果,便于学生学习提高。因此,在化学实验中运用虚拟实验室模拟技术不仅可以避免此类安全事故发生,还能使学生产生学习兴趣[5]。

4.2 将课本内容更加直观的展现给学生

作为传统教学形式的有益补充，VR+教育通过带给学生身临其境感和自主控制性，提供生动活泼的思维材料，展现学生不能直接观察到的事物，形成知识点，这种沉浸性特征能够让学生全身心地投入到VR设备创设的虚拟化特定角色中，赋予了学生在传统课堂教学环境中无法获得的具身认知。借助VR可穿戴设备，教师能够带领学生在任何时间穿越时空重回历史场景，直接触碰历史，将课本中相对枯燥与抽象的人文知识以生动有趣、直观形象的形式呈现出来，使学生进一步加深对历史细节的把握，在经过身体与心灵的双重洗礼后，学生加深了对基础知识的理解。更加有助于学生的学习与对人文知识的深入了解。

4.3 改变传统教学理念

VR技术教学将在未来逐步普及。VR技术运用于教学中,有利于教师改变原有的教学方式,进行教学调整,以学生更容易接受的、更加有效的方式实现教学目标。VR体验将改变传统的教学理念,教师不仅可以在黑板、多媒体进行知识展示讲解,还可以带领学生沉浸式体验,鼓励学生探寻知识,提升学生学习兴趣。

4.4 远程教育培训

虚拟现实教学模式可以真正帮助想学习的每个人, 无论他们身在何处。有很多人可能没有机会在实体学校上课, 但是, 他可以在线注册VR课程, 进行远程学习。斯坦福商学院就有这样的例子, 它提供了一个可以完全通过VR学习的证书课程。因此, 通过在线观看视频课程, 已经打破了许多的教育障碍, 是一个非常有前途的领域。通过远程教育培训，可以改善地区教育质量的不均衡问题，促进了教育的地区资源配置。

5. 结语

VR与教育的结合打破了传统的教育教学方式，一方面减轻了老师的教学压力和学生的学习压力，促进了教育减负计划的进一步推行，有益于学生们的身心健康发展；另一方面虚拟现实技术可以让学生更加直观的了解到书本内容，更好的理解例如历史这种科目的课本知识，而不是一味的死扣课本，这种寓教于乐的学习方式，也可以极大的提高学生的学习积极性，培养学生学习、探索世界的兴趣，促进学生的全面发展。虽然目前VR+教育形式的一些模式还不是特别的成熟与完善，可能一些还存在着一些极大的弊端，但任何模式与技术都是在失败与教训中成长的。未来，期待VR+教育会有更高的普及性以及更加更加可行完善的运行模式。

总而言之，VR与教育的有机结合还是利大于弊的，未来VR+教育也必定会在教育行业中大放异彩，扮演着至关重要的角色。

参考文献

[1] 杨秀杰.VR/AR技术在教育教学中的创新应用[J].电脑知识与技术,2021,17(07):163-164.

[2] 高林.VR虚拟现实技术在教育教学领域中的应用[J].电子技术与软件工程,2020(09):53-54.

[3] 苏瑞峰.VR技术在教育行业的应用[J].大连教育学院学报,2020,36(01):49-50.

[4] 尹范琪,吴灿琴,宋晓丹.VR技术在教育领域中的应用[J].科技创业月刊,2021,34(01):126-128.

[5] 邱雅慧,丛文彦.VR/AR技术在教育领域的应用探索[J].数字通信世界,2019(06):193.