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1、虚拟现实技术在教育领域的运用摘要:本文介绍了虚拟现实技术在教育领域的发展历程,研究了虚拟现实再课堂教学方面的理论基础,讨论了虚拟现实技术在课堂教学方面的应用模型,最终为虚拟现实技术在教育领域的发展提出了总结与展望。关键词:虚拟现实；教育；VR课堂1绪论5学海无涯1.1课题研究背景。虚拟现实技术(VirtualReality,VR)囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体,是一种由计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感和人机强大交互体验的技术。《“十三五”国家信息化规划》要求落实“虚拟现实”等新技术的技术研发和前沿布局。《国家创新驱
2、动发展战略纲要》中的战略任务明确要求发展自然交互与虚拟现实。同时,5G的发展和推广使得信息的传递更加快速更加稳定,为虚拟现实技术的应用降低了一定的难度。国外虚拟现实技术在上世纪末就开始研究、发展,并且尝试在某些领域的应用,目前国外已经有很多公司和组织将虚拟现实技术应用到了教育领域,出现了classvr、Unimersiv、Nearpod等多个基于虚拟现实的教育平台。VR具有高度的交互性、沉浸感,将VR应用在课堂教学中可以增强学生的学习体验和学习效果,同时,将VR作为线上教育的一种手段也可以改善教育资源不平衡的现状,我们旨在探究
3、虚拟现实在教育领域的国内外的发展历程和研究现状,为其进一步发展奠定基础。1.2基础理论研究。1.2.1虚拟现实技术的理论依据。虚拟现实在教育领域的应用,依赖于模拟环境、感知、自然技能、专用设备四个理论。模拟环境就是由计算机生成的具有双视点的、实时动态的三维立体逼真图像,这不仅包括三维视觉,还包括三维听觉、触觉甚至嗅觉等的逼真[1]。图像可以是现实世界中真实存在的,也可以是利用计算机图形学的技术构造出来的。感知是指理想的虚拟现实技术应该具备人类一切的感知能力,不仅只有计算机图形学形成的视觉感知,还应具有味觉、嗅觉、触觉等,这也被
4、称以为多感知(MultiSensation)。自然技能是指计算机处理与将人在虚拟现实环境的一切行为动作,包括手势、眼珠转动等相适应的数据,同时做出回应。专用设备是指各种三维交互设备,包括立体头盔,三维手套、摄像机、传感器等等。1.2.2虚拟现实技术与教育相结合的理论依据。虚拟现实自提出以来,有不少学者对虚拟现实技术与教育相结合的理论依据进行了研究,现较为普遍的有认知主义学习理论、构建主义理论和模拟法则理论。认知主义学习理论认为学习就是面对问题情境,在内心经过积极的组织,从而形成和发展认知结构的过程,强调刺激反应之间的联系是以意
5、识为中介的,强调认知过程的重要性。虚拟现实与教育相结合,使学习者能够在虚拟的现实情景下学习,利用自己原有认知结构中的有关经验去同化和顺应当前学习到的新知识,从而赋予新知识以某种意义,主动积极地构建自己的知识。构建主义理论主张世界是客观存在的,但是对事物的理解却是由每个人自己决定。不同的人由于原有经验不同,对同一事物会有不同理解。建构主义学习理论认为:学习是引导学生从原有经验出发,建构起新的经验。VR的沉浸性去除了参与者与计算机之间的界限,为个人了解世界创设了一种体验,从而促进学生在VR学习平台的学习过程中形成自己独特的意见和观
6、点,构建起自己的知识体系[2]。模拟法则理论通常运用在工程邻域,分为物理模拟和数学模拟。虚拟现实与教育相结合适用的是物理模拟,虚拟现实技术通过设计与原型相近的模型,将难以完成的实验重现,捕捉稍纵即逝的自然现象等等,让学生切身发现其中的规律,感受自然科学的魅力。2效果5学海无涯VR应用于教育中时能让学生更加专注,同时学生也能在VR教学中有更好的主动性。这样的优势来自于VR本身的沉浸感,这样的沉浸感是传统的教学方式无法提供的,在VR的教学过程中,学生自己能够拥有更高的参与度,这也让学生自己能够很好的融入整个学习的过程。已有研究表明
7、,虚拟现实研究对于不同学科、不同学习方面的教育效果会有所不同。传统使用PPT的教学更加擅长于记忆需要通过文本和图片记忆的特定知识,如特定的数字,而VR教学则难以完成。但虚拟现实对于原理或者方法的理解,以及对于问题的主观感受上有着更好的结果。目前VR可以作为一个用于补充常规授课内容的理想工具。虽然VR游戏对于教育的积极影响也取决于某些变量,但不可否认的是他对于教育是一个有所贡献的工具。在大量研究已证明虚拟现实有主意学习的基础上,将虚拟现实技术应用到教育游戏中,学生能够在使用VR进行游戏的情况下有更好的注意力。由于技术的限制,目前
8、的VR教育依然存在体验感较差、难以获得高精度的人体运动等问题。对于交互性很强的课堂,虚拟现实的效果并不理想。来自美国德克萨斯农工大学教育学院的ZahiraMerchant团队研究发现当学生单独进行游戏而非小组进行游戏时,学生的游戏成绩会有所提高[3]。来自美国的LeiZhan
