国际上虚拟现实的教育应用

首先，从国际上来看，科技公司盯上教育市场不是一天两天的事情了。Google和苹果都在努力往学校卖设备和软件，Google推便宜的Chromebook笔记本，苹果在卖硬件的同时曾经还想用iBooks取代教科书。不仅如此，去年，Google宣布了Expeditions

Pioneer项目，向老师们提供所需的全部设备，利用虚拟现实技术带领学生们展开各种各样的冒险之旅，例如进入海底或外太空等；随后又与加州顶尖公立学校合作，免费推广虚拟现实的教室系统。

日本某地小学则与三星合作，利用Gear VR免费为学生提供礼仪教学，在日本国内引起虚拟现实教育的热议。

当前，将电子游戏用于教育有很大的潜力。知名模拟和教学游戏，例如《模拟城市》和Math

Blaster已被应用于美国的小学教育。又比如，近期，微软除了给教师配置的教育工具类应用外，同时，增加了一项新的玩具--沙盒游戏Minecraft的教育版本，希望让学生们上课玩游戏。以MindcraftEdu为例，这款工具通过三维环境帮助学生们探索吉萨大金字塔，以及理解最基本的电子工程原理。

相对于以往的给教师的教育工具，对于微软来说，用游戏来做教育是新的方法。在美国，人们对于能帮助学生学习的游戏的观念正在改变，教育界也有不少人看好Minecraft给学生补充知识的能力，而微软也想借助这款游戏将订阅服务Office

365 Edition做起来。

此外，美国zSpace公司也是一家为VR教育提供解决方案的典型公司。zSpace由一台单独电脑和VR显示器组成，并配备有触控笔，帮助学生操纵虚拟3D物体，加强学习体验。

在这场教育VR+的盛宴里，连“虚拟现实技术鼻祖”也摩拳擦掌。比如，全球第一款VR显示设备的发明者Tom

Furness，近日启动了事业新阶段--VR教育。Furness目前正在借助AR/VR应用交流社区VirtualWorld

Society建立VR内容创造者和金融支持联盟，把大众的客厅变成教室。通过Virtual World

Society订阅用户的支持，Furness希望建立基础设施，以支持教育虚拟现实体验。

那么，我们用虚拟现实能带来怎样的感受呢？署名为“IT之家”的作者撰文写到，“通过某些UGC（用户制作内容）平台，我们可以初步看到，虚拟现实能带来什么样的教育体验。这些平台支持除游戏以外，其他能带来沉浸感的体验。在新平台上，内容制作者可以帮助学生了解，小鸟如何在自己的生态环境中生存（Bird

Simulator），以及管理一家餐厅有多么复杂（Workat a Pizza Place）。数百家教学机构利用Second

Life向学生提供机会，在虚拟环境中参观大学、访问名胜古迹。”

有部分国外院校开始使用VR技术。比如，国外一些高校利用VR技术吸引生源，推广校园文化。位于美国佐治亚州的Savannah艺术设计院校成为第一个大规模使用VR技术的高校，录制好校园介绍并寄给已被录取但尚未入学的学生。

此外，位于加州圣何塞的科格斯韦尔大学（TheCogswell

College）已经正式开办VR和AR专业，该学校也成为全球首家创办VR和AR行业人才认证的高校。

高校的一些课程也加入虚拟现实技术。据近期的新闻报道，一群来自加州大学戴维斯分校和洛杉矶分校的研究人员发明了一种可以应用在教育领域的虚拟现实技术，通过3D立体的方式展示地形图沙盘。而这种基于“增大化现实”技术的沙盘甚至还可以让参观者用双手来移动山丘。

据悉，这套增强现实沙盘的想法来自于想要给本科生进行时间学习科学的目的，然后加州大学戴维斯分校的研究人员就开发出了这种基于“增大化现实”技术的沙盘，随后洛杉矶分校负责建立模型和教育示范实验室，将这项技术转化为了成品。而这种方法可以让学生们自己塑造景观，团队希望可以利用这种沙盘让学生更好地理解各种地形地貌，而不用亲自到户外去。

国内虚拟现实的教育应用

目前，我国形成了以北京航空航天大学、清华大学、工业和信息化部电子工业标准化研究院、浙江大学等各大高校、研究院所和高科技公司联合研究开发制作，产学研密切结合的发展局面。

从国内的企业来看，目前国内提出把VR技术应用在教育领域的公司包括：新东方、百度、安妮股份、厦门创壹软件等。其中，新东方和乐视在2015年已达成初步合作意向，双方将在英语课堂实现VR教学；安妮股份也启动了虚拟现实项目，以虚拟现实技术开发儿童教育产品；百度则计划2017年在贫困山区的学校构建一些VR教室。

同时，许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用，并相继建起了虚拟现实与系统仿真的研究室，将科研成果迅速转化实用技术，如北京航空航天大学在分布式飞行模拟方面的应用；浙江大学在建筑方面进行虚拟规划、虚拟设计的应用；清华大学对临场感的研究等都颇具特色；哈尔滨工业大学在人机交互方面的应用。

从虚拟现实的体验来看，利用虚拟现实技术，可以建立各种虚拟实验室，如地理、物理、化学、生物实验室等等，拥有传统实验室难以比拟的优势。利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地，其“设备”与“部件”多是虚拟的，可以根据随时生成新的设备。教学内容可以不断更新，使实践训练及时跟上技术的发展。同时，虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构显示等，在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验，从而加速和巩固学生学习知识的过程。虚拟现实的沉浸性和交互性，非常有利于学生的技能训练。包括军事作战技能、外科手术技能、教学技能、体育技能、汽车驾驶技能、果树栽培技能、电器维修技能等各种职业技能的训练。

据媒体综合报道，清华大学、北京航空航天大学、上海交通大学等高等学府已在校内建立了虚拟现实技术实验室，主要从事VR的科学研究和技术开发。清华大学在计算机基础课程中，还增加了虚拟现实相关的内容。清华大学利用虚拟仪器构建了汽车发动机检测系统；北京师范大学教育部虚拟现实应用工程研究中心就主要从事这项技术在文化遗产保护和医学上的应用，先后开发了北京胡同虚拟现实游览交互系统、秦兵马俑阵列运动模拟、虚拟内窥镜等程序；华中理工大学机械学院工程检测实验室将其虚拟实验室成果在网上公开展示，供远程教育使用；复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学等一批高校也开发了一批新的虚拟仪器系统用于教学和科研。由上可知，虚拟现实技术虽然在国内外的教育教学中有所应用，但在我国教育中的使用仅局限于高校的研究性和探索性教学当中，而对广大普通大、中、小学生的普及则远远不够。

虚拟仿真教学与传统教学相比，具有以下区别：

交互性：虚拟仿真教学具有更强的交互性。学生可以通过与虚拟环境中的对象进行互动，模拟真实情况下的操作体验，从而更好地理解和掌握知识。

可视化：虚拟仿真教学可以通过三维图像、视频和声音等多种方式呈现知识点，使学生更加直观地理解和记忆。

安全性：虚拟仿真教学可以模拟危险或不易观察的环境和场景，如高空作业、化学实验等，可以降低实验操作的风险和成本。

实时性：虚拟仿真教学可以通过软件实时响应学生的操作，提供即时反馈，使学生能够更加及时地发现和纠正错误。

个性化：虚拟仿真教学可以根据学生的个性化需求和兴趣，提供不同难度和深度的教学内容和活动，让学生在自己的学习节奏中掌握知识。

总之，虚拟仿真教学可以提供更加真实、直观、安全和交互的学习环境，帮助学生更好地理解和掌握知识。

另外，虚拟仿真实验教学还具有以下优势：

安全：虚拟仿真实验教学避免了实际实验中可能产生的危险和风险，保障了学生的安全。

可控性和可重复性：虚拟仿真实验教学可以在控制台上随时调整参数，改变环境等因素，提供了较高的可控性和可重复性。

实时互动：虚拟仿真实验教学可以提供学生和教师之间的实时互动，教师可以对学生的操作进行实时监控和指导，学生也可以随时向教师请教。

体验真实场景：虚拟仿真实验教学可以提供具有真实场景的体验，让学生感受到身临其境的感觉，加深学生对理论知识的理解和记忆。

降低成本：虚拟仿真实验教学可以避免实际实验中需要的大量物资和设备投入，降低了实验成本。

提高效率：虚拟仿真实验教学可以提高学习效率，学生可以在较短的时间内完成多个实验操作和分析过程。

提高学习兴趣：虚拟仿真实验教学可以通过多媒体技术和动态图像等形式提高学生的学习兴趣，使学习更加生动有趣。

环保：虚拟仿真实验教学避免了实际实验中产生的废弃物和环境污染等问题，更加环保。

综上所述，虚拟仿真实验教学具有多种优势，可以提高学生学习效率和兴趣，同时保障学生的安全，降低教学成本，具有广泛的应用前景。

VR教育的概念是允许学生和教师在超越现实的虚拟环境中自由移动，互动和操作，并体验无法使用简单图形或视频构建的场景。

VR教育使用户拥有高度的沉浸感。身临其境的模拟场景使学生可以自然地融入学习环境。此外，虚拟现实场景的相对独立性还避免了外部环境的干扰，使学生可以更专注于接受课堂讲解。

VR技术的第二个特点是突破了时间和空间限制。虚拟现实可以模拟历史事件或场景，重塑古代风光，使学生跨越千年，回归古代生活，并加深对不同历史事件的理解。

此外，虚拟现实技术还可以突破地理限制，实现空间的隐形传送。在虚拟现实场景中，学生可以穿越大气层并进行宇宙之旅。

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