基于虛擬現實技術的網絡遠程教育研究

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【摘要】虛擬現實技術簡稱VR技術，是利用計算機科技、信息科技與語言編程等所創設的一種虛擬仿真現實的應用技術，以及感官沉浸性、人“物”交互性和身臨其境的包裹感等優勢性體驗，受到無數從事教育工作者的關注和重視。VR技術結合網絡遠程教學，可以解決現階段網絡遠程教學所面臨的實踐類課程、實訓類環節不足或是無法開展的難題，拓展了遠程教育中的實踐（訓）類課程的教學內涵與品質。

【關鍵詞】虛擬現實（VR）技術；構想性；網絡遠程教育

0引言

虛擬現實技術簡稱VR技術，具有構想性，基于VR技術本身的多感知性與多維空間性，使用者可以根據所處虛擬環境進行充分的構建想象，因為VR技術提供了超仿真的環境感官體驗，包括眼見之覺、傾聽之覺、觸碰之覺以及聞嗅之覺等，拓展了人體感官的認知范圍，也擴展了使用者發揮想象力的空間。所謂構想性，是依托于人體五感之上的心靈所感、創想之覺，打破了物理時空的束縛與制約，憑借想象的羽翼遨游在自由王國的天空之上。在VR的世界里，它擁有現實感的環境體驗，也可以超現實感的想象體驗，并為之尋找可行性路線方法，可見構想性與空想，是完全不同的概念。

1VR技術的構想性特點

用戶沉浸在“真實的”虛擬環境中，與虛擬環境進行了各種交互感知，從定性和定量綜合集成的環境中得到感性和理性的認識，從而可以深化概念、萌發新意，產生認識上的飛躍[1]。使用者通過身心的沉浸感知，了解認知VR虛擬世界的相關信息，并與信息進行整理歸納，選擇性的吸收理解，超脫了現實世界的束縛與限制。在虛擬世界里、從宏大觀看角度到微觀領域無所不能，從而深化了對于現實世界的認識。例如，VR構想性可應用于車輛專業的網絡遠程教學：學生對于汽車相關知識的學習往往是通過網絡終端的圖片、動畫來實現的，經過大量的遠程教育實踐，客觀地說，這樣的教與學的效果反饋不是很好，學生的學習積極性不高，取得的成績也不盡理想。通過VR技術的網絡遠程教學，來進行更加切身的學習，包括，對車輛內部與外部的飾物設計與材質搭配的感知與判斷、虛擬駕駛員的駕駛感受與車輛操控體驗，以及在城市、鄉間等各種駕駛環境的綜合數據對比，更加直觀的感知，讓學生全身心地投入具有專業性包裹感的學習環節中。車輛內部的零件裝配學習，使用3D掃描、VR還原對車輛內部零部件與相關設備進行裝配操作，同時進行仿真分析與觀察各部件是否有問題，讓學生充分體驗零件裝配的過程與實操環境。在汽車專業的網絡遠程教學中應用VR技術，可以極大地提高學生的興趣，提高其認知和實踐能力，為相關專業科目的遠程教育開辟了道路。

2網絡遠程授課的VR技術功能實現

隨著技術的不斷進步，VR設備也在不斷地升級迭代中。例如，對于肢體動作的感知反饋系統、身體觸碰的感知反饋系統、手勢識別與判斷的感知反饋系統、語音識別與跨文化交流感知反饋系統等，都在不斷地豐富VR技術的功能實現。

2.1動作捕捉

通過肢體行為的方向感、指示性與操作習慣，進行識別與動態捕捉。這是進行VR授課的基礎，利用動作捕捉技術，真實的模擬師生在遠程課堂上的行動，營造出比網絡遠程授課更真實的學習氛圍。

2.2觸覺反饋

這里主要是按鈕和震動反饋。觸覺反饋多用于人與“物”，特別是人機之間的交互應用，給用戶帶來逼真的碰撞感，實則為VR計算與呈現的效果。觸覺反饋運用在教學任務中，通過網絡遠程端口的設置權限，可以模擬課件設備的真實觸覺，在需要觀察教學器具時會帶來更加生動的體驗。

2.3眼球追蹤

眼球追蹤是根據人眼睛的生理運動、虹膜的信息提取與紅外線的折射反饋等技術手段所創造出的一項人體行為交互技術。運用眼球追蹤技術的網絡遠程課堂可以更方便地讓同學看清學習內容，例如寫在虛擬黑板上的字，同學可以在虛擬空間中改變眼球觀察的位置來看清文字內容，距離可以自由操控，無論學生身處何地都可以體驗到更加自由的遠程學習感受。

2.4手勢跟蹤

使用手勢跟蹤作為交互可以分為兩種方式：第一種是使用光學跟蹤，比如LeapMotion和NimbleVR這樣的深度傳感器；第二種是將傳感器戴在手上的數據手套。光學跟蹤的優勢在于使用門檻低，場景靈活，用戶不需要在手上穿脫設備，未來在一體化移動VR頭顯上直接集成光學手部跟蹤用作移動場景的交互方式是一件很可行的事情。[2]手勢跟蹤技術可便于用戶進行各種操作，相當于鼠標的作用。

2.5方向追蹤

在VR世界里的基點錨定，由使用者的身體行為與意圖方向所決定，根據設置的方向路徑可以使得用戶全方位觀察虛擬景象，這在需要觀賞校外場地資料時將會起到很大的作用，學生可以身臨其境的感受戶外場景，360°全方位的欣賞資料。

2.6語音交互

語音交互是通過使用者的語音指令與VR環境之間的信息交流與信息反饋等的人與環境的溝通處理方式。在遠程教育中這無疑是教學內容中最重要的一環，語音交流在VR環境中被人們認為更加具有教育引導功能的實現。

2.7感知傳感器

這種傳感器帶來更真實的嗅覺、觸覺的感官體驗，深層次的營造仿真環境，幫助同學和教師進入更真實的學習環境中。

3遠程教育中實踐（訓）類課程痛點問題的解決方案

（1）VR技術促使教育體系提供一種身臨其境的體驗，這種浸入式的體驗感可以幫助學生真正感受到學習過程中的樂趣。此外，通過克服語言障礙和迎合視覺型學習者的需求，相較于傳統教學方式而言，這些技術能夠幫助一些特定的學生提高學習效率。

（2）網絡遠程教育的學習效率與學習質量，之所以被一些人質疑，就是因為在學習過程中容易被其他因素干擾。特別是實踐類課程、實訓類環節，需要學生動手操作，而傳統遠程教育很難實現。而VR技術提供了虛擬仿真的實驗室、實驗設備的可能性，通過VR設備形成身體感官感知的各種解決方案（例如VR穿戴設備、觸碰設備、嗅覺設備、體感設備等），最終完成實踐學習任務，同時提高學生的想象力和思維能力，并以一種游戲化、協同化與仿真化的方式來激發學習興趣。讓網絡遠端的學習者充分調動各項感官體驗，全身心的進入實踐課程、實訓課程的學習狀態。

（3）遠程教育媒介平臺，目前泛指依托于互聯網、新媒體等技術所開設的教育傳播平臺，包括網站、App、微信公眾號以及其他社交性軟件的交互平臺等。對于人文學科來說，遠程教育媒介平臺所展開的理論傳播與實踐教學方面，尚有很大的進步空間。例如：新聞學科理論方面相對而言比較系統化，講授的方式也根據媒介平臺的不同，有很多不同的教學形態，包括視頻、音頻、課件、動畫等，深入淺出地把枯燥的理論轉化成可感知的多元化表現形式。（4）某些特殊專業領域，需要更具實踐性與構想性的遠程培訓，而VR技術的引入就解決了這方面的需求，它專注于將批判性思維應用于現實世界的實務面問題，這有助于學生理解如何在實際工作中運用相關知識與技能，去分析處理比較復雜的情勢判斷和實務處境，例如遠程培訓相關情報人員、警務人員等的專業技能。

4結語

VR技術與網絡遠程教育相結合，是面向未來的成人教育、繼續教育與終身教育體系的發展方向，也是構建學習型社會的重要方向。以互聯網為平臺，以VR技術為紐帶，串聯各項教育學科的遠程化模塊，調動學習者的學習興趣與構想性思維訓練，挖掘VR設備的功能實現方法與更便捷的操作途徑，讓知識變得更加生動鮮活，真正做到人人可學、處處可學、時時可學。

【參考文獻】

[1]吳永喜.基于GoogleO3D的湖泊水域自然場景模擬技術研究與實現[D].南京：南京農業大學,2009.

[2]江軍,李玥慶.虛擬現實的交互方式分析[J].集成電路應用,2016,33(12):84-86.

作者：安亞君 單位：遼寧工程技術大學