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VR即虚拟现实技术(英文名称:Virtual Reality,缩写为VR),又称灵境技术所谓虚拟现实,就是虚拟和现实相互结合。计算机生成一种模拟环境,用户在该环境中沉浸。虚拟现实技术利用现实生活中的数据,通过计算机技术产生的电子信号,将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象,这些现象可以是现实中真真切切的物体,也可以是我们肉眼所看不到的物质,通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的,而是通过计算机技术  模拟出来的现实中的世界,故称为虚拟现实。

 

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VR技术所创造的虚拟世界里,具有沉浸性、交互性、构想性等基本特征。沉浸性是指逼真、身临其境的感觉。用户可借助特殊的输入/输出设备,与虚拟世界进行自然的交互。虚拟现实技术为用户提供视觉、听觉、触觉等多感官模拟,使用户的体验如同身临其境一般。。交互性是指用户感知与操作环境。传统的人机交互通过鼠标键盘与计算机交互,虚拟现实的交互则通过传感器完成。用户可通过最自然的方式,与虚拟环境中的任何物体交互,进行操作体验。感觉如同在真实环境中一样。例如,用户可以真实深入到细胞内部,形象理解掌握细胞的结构;手握虚拟杠铃,用户可感受到重力和握力。构想性是指用户沉浸在多维信息空间中,依靠自己的感知和认知能力可以全方位的获取知识,发挥主观能动性,寻求解答,形成新的概念。


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随着VR关键技术的不断突破,虚拟现实技术也开始被应用于各行业,

其中VR教育一个被认为是最具发展前景的应用领域,在中国的应试教育施压下,学生被限制,学习变得无趣,效率低下,VR教育却可实现学生主动获取知识,保障了应试教育前提下,可增加学习乐趣,保全天性,提高学习效率。

 

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任何学习层面,我们总会面临这样一种挑战,想方设法提供“现实生活”的学习环境和体验“第一手”的机会。而往往只能通过文字、图片、视频等原始方式来解决,总有种隔靴搔痒的感觉。而VR技术的诞生,却可以帮助学生学习一些日常生活中不常见或者难以实现的知识,比如:知识在现实生活中无法呈现、展示效果不好或者展示成本较高,而知识却要以可视化的方式展现,那么利用VR技术将是非常适合的呈现方式。知识的呈现由概念、抽象的认知通过VR技术转化为直观形象生动展示、沉浸式的切身体验。

天文教学当中,我们总是对于浩瀚的宇宙充满了向往。当戴上VR眼镜,立刻身处宇宙之间,天体星球全部围绕身边,触手可及。学习有关火山爆发的内容,我们也不再只是听、看教材学习,而是能够完全“跳入”火山爆发场景当中,以第一视角观看地壳、地幔、地核的运动轨迹和规律;地球公转与自转,学习四季变化及太阳高度角。

生物实验,用VR技术呈现生物的结构,可以让学生更直观、更清晰地认识到生物构造的模样;学生走进细胞内容部,近距离观看蛋白质的转录与翻译;更加不必担心化学品会发生安全问题的可能。改变了以往课堂上老师使劲浑身解数,部分学生还是很难理解晦涩的知识点窘境,使得即使想象力不是很丰富的学生也能对知识点印象深刻,实验安全,学生学习效果事半功倍。


下面是来自各国VR教育实验报告:

《美国·斯坦福大学》

斯坦福大学的一份报告指出,虚拟现实(VR)正在彻底改变人们认识世界的方式,尤其对青少年来说,这项技术的意义是颠覆性的。作者指出“与其他媒介相比,VR是一种传递信息的极其强大的方式。VR可以说是历史上的最强大的媒介。


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资料来源:2018年4月斯坦福大学虚拟人机交互实验室的创始人Jeremy Bailenson与Common Sense Media合作发布《Virtual Reality 101: What You Need to Know About Kids and VR》

 

美国·学习金字塔理论

“阅读能够记住学习内容的10%;聆听能够记住学习内容的20%;看图能够记住30% ;看影像,看展览,看演示,现场观摩能够记住50% ;参与讨论,发言能够记住70% ;做报告,给别人讲,亲身体验,动手做能够记住90%。”书本依然是目前知识的主要载体,很难让学生以体验的形式参与到学习中去,即使是图片、音频、视频等信息载体依然不能给学生带来足够的体验感。VR技术创造了一种沉浸式体验,可以帮助学生高效地学习。


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资料来源:美国学者埃德加.戴尔(Edgar Dale)1946年提出“学习金字塔”理论

 

日本·佐贺大学

Vive Immersive Lab联合佐贺大学进行的一项沉浸式环境对学生专注度的实验,通过检测在VR环境下学生脑电波信息发现,决定专注度的THETA分心波、 SMR注意力以及 Hi-beta紧张波是传统学习环境的6倍,并且在沉浸式VR环境中的学生增强了获取知识的能力以及保留知识的能力。而国内外无数教育专家均证实专注度的差异是优等生和后进生的最大区别之一。


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资料来源:2019年Vive Immersive Lab联合日本佐贺大学《沉浸式环境对学生专注度的影响》的研究

 

HTC VIVE

2016年HTC Vive 在北京市重点中学进行了 VR 教育成果样本抽查,由同一位老师对不同成绩表现的学生,分别在传统教学模式和VR教学环境下,进行天体物理学课程的授课并考试。考试结果显示,VR教学组的考试平均成绩为93分,传统教学组为73分,VR教学有效提升考试成绩27.4%。可以看到,VR教学比传统教学效果更好,不仅有助于孩子提升成绩更能帮助孩子更有效地吸收知识,激发学习潜力。


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资料来源:2016年HTC VIVE《VR教学对学生的影响》相关研究

 

北京师范大学PTA实验室

北京师范大学PTA 实验室也通过实验,发现VR可以显著帮助学生提高英语成绩。邀请43名非英语专业的大一学生进行VR和PC环境下的英语学习测试,测试结果显示,使用VR技术的英语口语学习效果优于传统线上学习,尤其是在第二语言学习的两大关键指标(自我效能感、学习焦虑)方面,都呈现出积极的结果。

资料来源:2018年中国文化观察网《专访北师大黎坚教授:VR真的能提高外语成绩吗》

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