虚拟现实技术难学吗

1、数据显示，截止2016年12月，我国在线教育用户达38亿，经营模式大致分为同步和异步、系统与非系统教学。目前中小学英语在线教育平台多数采取同步系统化教学。去年，随着以VIPKID、哒哒英语、51Talk青少英语等为代表的线上英语培训机构迅速占领市场，线上英语培训看似火爆却远不如线下机构所占市场份额多。

2、如今，教师已经开始用更为复杂、微妙和周到的眼光去思考这些新兴的数字技术，如AR增强现实等技术的运用了。

3、数字媒体技术数学基础模块(包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计等)；

4、　　虽然早期的一些研究者认为，增强临场感能够提升虚拟环境中的任务表现和学习效果。(21)但是到目前为止，还没有清晰的研究证据支持临场感与学习表现之间的正向关系。甚至一些研究发现，学习效果与临场感之间的关系并不是简单的直接对应，可能会受到具体的教学方法和学习活动的影响。(22)也有研究者认为，在包含多种刺激元素的虚拟环境中，使用者可能会对环境中某些元素产生更强的临场感，从而导致对其他元素的注意力发生分散，影响对特定元素的学习效果。(23)比如在学习目标为认识海底地形结构的虚拟环境中，可能同时存在一些生活在海底的生物，学习者与这些生物之间的互动也许带来了更为强烈的沉浸体验，使得学习者的注意力主要被这些生物吸引，从而忽略了环境中的地形结构，无法较好地实现学习目标。

5、　　自主学习理论(AutonomousLearning)(虚拟现实技术难学吗)。

6、情境学习理论认为知识是学习者在一定情境中主动建构的，强调知识与情境之间动态地相互作用。根据赫林顿和奥利弗(Heringgton&Oliver,2011)的认识，情境学习环境有以下特点：1)提供反映知识可以运用于真实生活的情境；2)提供真实的活动；3)为学习者提供获知专家思考和解决问题过程的机会；4)提供多角色以及多视角选择；5)支持知识的协同构建；6)关键时刻提供学习支架；7)对学习环节进行针对性反思；8)清晰地表达；9)对基于任务的学习进行综合评估。

7、面对行业企业的急迫需求，政府各部门适时响应，启动了人才培养的各类举措。2018年9月，教育部将VR应用技术列为高职新增专业，根据全国高等职业教育专业设置备案结果显示，2019年共有71所院校开设了VR应用技术专业；2020年教育部公示的第3批职业教育培训评价组织和职业技能等级证书名单中，VR“1+X”职业技能等级证书名列其中。从2019年开始，人力资源和社会保障部在全国技能大赛中增设了“VR资源开发”“VR技术应用”赛项。2个赛项本着“以赛促教、以赛促学、以赛促训、以赛促建”宗旨，为行业企业培养并选拔VR领域的技术技能人才。2020年3月，人力资源社会保障部与市场监管总局、国家统计局联合向社会发布了16个新职业，这是自2015年版《中华人民共和国职业分类大典》颁布以来发布的第2批新职业，其中包括虚拟现实工程技术人员，并对该职业的定义和主要工作任务进行了明确规定。

8、于是，饱受应试教育之苦的他们，不希望孩子们重蹈覆辙，纷纷投入互动式英语培训机构的怀抱。短短几年，华威英语拓展到了7家分校4000名学生，每年营收上千万，利润达20%。

9、　　虚拟现实技术通过多种媒体方式，打造了一个多元信息环境，如声音、图像、文字、甚至力感等触觉信息的同时传送，一方面营造了高度拟真的效果、使得学习者身临其境、获得沉浸式学习体验;但另一方面，多渠道的信息传递、丰富的刺激容易造成单位时间内工作记忆的大量负荷，造成认知负荷超载，影响学习成效。若环境设置及学习脚本设计不恰当，学生有限的认知资源将无法投入到与学习目标相关的活动中。例如，环境中多刺激物的设置可能会造成“分散注意力”效应，使学生关注其中某一种刺激物，而忽略真正需要学习的目标。而在同一物体上的多重信息传送方式虽然可以增强学生的临场感(如同一内容的画面和文字同时出现)，却容易造成信息传送上的冗余，耗费有限的认知资源。因此，虚拟现实学习环境内容的构建、学习材料的呈现都应该参考认知负荷理论的相关原则，以适应学生的认知历程，增强学习效果。

10、2017年6月，他偶然发现应用于游戏的新一代MR(混合现实)技术，可以在VR(虚拟现实)场景中加入真人，他意识到或许可以把该技术应用到口语教学中。随后，“加糖”找到该技术团队合作开发并上线了加糖MR外教。

11、3)想象性：也指创造性，指用户能在虚拟环境中根据自己与物体的交互行为，通过联想、逻辑推断等思维过程，对未来进行想象的能力。虚拟环境的创建也是由设计者想象出来的，既可能是真实现象的重现，也可以是自身想象的结果。

12、从“练”的角度出发，试图弥补线下机构短板，

13、　　建构主义理论(Constructivism)及相关教学策略

14、　　在VR技术支持下的科学计算可视化与传统的数据仿真之间存在着一定的差异，例如为了设计出阻力小的机翼，人们必须分析机翼的空气动力学特性。因此人们发明了风洞试验方法，，通过使用烟雾气体使得人们可以用肉眼直接观察到气体与机翼的作用情况，因而大大提高了人们对机翼动力学特性的了解。虚拟风洞的目的是让工程师分析多旋涡的复杂三维性质和效果、空气循环区域、旋涡被破坏时的乱流等，而这些分析利用通常的数据仿真是很难可视化的。

15、尽管交互性是虚拟现实技术的另一显著特点，然而，目前虚拟现实学习系统的交互体验仍有待提高。一方面在技术层面需进一步提升用户与系统之间的交互体验，允许用户以更自然的方式对虚拟环境及其中的物体进行操纵、控制。另一方面，目前在虚拟学习系统中，用于人与人之间社会沟通方面的工具还比较单主要以传统文本形式的言语信息为主。虽然在一些系统中，可以通过虚拟化身的肢体动作、面部表情等呈现非言语信息，但是这些沟通方式的有效性仍然不如真实环境下的社会互动。所以，虚拟现实技术除了提高人与设备及环境之间更为自然的交互外，还需要进一步拓展方便实时沟通的社交工具，为多用户之间的合作提供支持。

16、让学生自己控制自己的虚拟化身，而不是老师，也就是说学生可以更独立地学习和互动。

17、　　甚至也有少数的一些研究报告了在应用虚拟现实进行教学时产生的消极结果。Richards和Taylor(74)在研究中分别使用了2D和3D虚拟技术(NetLogo和Unity)来构建一个复杂生物概念(MarginalValueTheorem)模型，并在学习前后分别针对两组学生测试概念理解，从而对比使用这两种模型与使用传统课堂教学的效果。研究中发现，3D模型的“第一人称”视角阻碍了学生对此模型的迁移应用，对概念理解没有促进作用;而2D模型的使用则明显提升了学习效果。研究者推测，三维环境中存在的更丰富的视觉元素可能会分散学生对关键内容的注意力，导致认知负荷超载，影响学习效果。

18、在更为复杂的虚拟世界中，虚拟化身的反应和行为反而更为真实，计算机中增强的图形卡也允许学生从对话中推断出更多信息。

19、电影行业 电影和游戏是类似的，都是为了追求更好的画质和观感体验，但是相较于游戏行业，电影业的发展起步和实际应用要逊色得多，因为现在已经有3D电影，刚刚经历的电影业改革已经掀起了一次小浪潮，但是人们对VR电影的追求不会停止。

20、　　王敬杰表示，目前数字化技术的应用对职业教育通识类、专业类和实训实践类等课程类型进行有效覆盖，并在一定程度上实现了不同地区、学段、学校、专业的师生共享优质数字教育资源。

21、机器人工程师薪资持续高涨，较同级别其他工程师高75%

22、用户借助于传感器等硬件设备亲身参与，即用户与设备之间的交互。

23、但理想很丰满，现实却很骨感，“加糖外教”在上线后发展缓慢，一度陷入僵局。继续摸索还是改变模式，李典再次陷入沉思。

24、5)教育资源设计和开发技术门槛高。学科教师很难像设计开发课件那样设计和开发虚拟现实资源。公司尽管有虚拟现实资源设计和开发专业团队，但是其资源质量的高低很大程度上取决于公司设计和开发人员对教学内容和教学方法的理解和把握。虚拟现实技术需要改进其高难度的资源开发和设计技术，方便普通教师按照自己的需求设计相关资源。在这方面，网龙华渔已经开始探索打造易用的VR编辑器。

25、实际上，我国虚拟现实应用还远滞后于产业技术的发展。作为教育技术的研究者，我们首先需要理性地认识虚拟现实技术教育应用的潜力，深入分析虚拟现实技术教育应用的现状，从教育的视角反思存在的挑战，提出未来发展方向。

26、虚拟现实技术可以提供多种治疗场景和刺激,患者在安全的环境中进行康复治疗;VR系统可以根据患者的实际情况进行治疗过程设计,而且同样的场景和任务可以重复进行;系统可以迅速得到治疗效果的反馈信息,通过多种模式的传感设备得到患者治疗时的状态和效果,并对数据进行存储,对医生掌握患者的病情有一定作用;虚拟现实疗法还有利于开展远程治疗,大大方便了患者,增加了受益的范围;虚拟现实疗法还可以减少患者的治疗费用。尽管虚拟现实治疗法在某些方面取得了令人惊奇的成果,我们可以看到,在不久的将来,虚拟现实治疗法会作为一种新兴的治疗手段出现在我们生活中。

27、表一 虚拟现实情境认知模型三个维度及水平特征描述

28、在军事上，虚拟现实的最新技术成果往往被率先应用于航天和军事训练，利用虚拟现实技术可以模拟新式武器如飞机的操纵和训练，以取代危险的实际操作。利用虚拟现实仿真实际环境，可以在虚拟的或者仿真的环境中进行大规模的军事实习的模拟。虚拟现实的模拟场景如同真实战场一样，操作人员可以体验到可以体验到真实的攻击和被攻击的感觉。这将有利于从虚拟武器及战场顺利地过渡到真是武器和战场环境，这对于各种军事活动的影响将是极为深远、广泛的军事应用前景。迄今，虚拟现实技术在军事中发挥着越来越重要的作用。

29、(关键词)虚拟现实;技术促进学习;核心要素;挑战;学习者体验;VR教学法;资源与VR设备　

30、　　2021年8月，教育部职业教育与成人教育司确定了215个职业教育示范性虚拟仿真实训基地培育项目。

31、虚拟现实技术也被称为“沉浸式多媒体”或“计算机模拟现实”，被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之是一种综合了计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术等多领域成果的新技术，目标是提高人机交互的功能，达到真实的视觉、触觉、听觉和嗅觉体验效果(Yangetal,2010)。虚拟现实和可视化技术是虚拟现实学习环境的核心技术。通过对数据的可视化表达和人机交互的分析，虚拟现实学习环境能够增强用户在计算机虚拟现实中的沉浸感。实际上，具有高度沉浸感的虚拟现实技术的出现可以追溯到二十世纪六十年代娱乐业中的传感影院，其目的是吸引观众的注意(Heiling，1962)。到二十世纪八十年代，虚拟现实技术开始应用于娱乐业外，尤其是职业教育和培训，如利用虚拟现实技术模拟训练飞行员。到二十世纪九十年代，美国研究人员在科学空间(ScienceSpace)将虚拟现实技术引入基础教育和高等教育，研究项目包括：细胞生物学(Celbiology)、全球变化(GlobalChange)、虚拟大猩猩展览(VirtualGorilaExhibit)等。我国也高度重视虚拟现实技术的教育应用，截至2016年教育部已批准300个国家级虚拟仿真实验教学中心(教育部，2016)。近期，科协科普部公布35个虚拟现实科技馆项目的建设(中国科学技术协会，2016)。

32、在线上、线下教育未来发展方面，大田老师认为在线教育在某些体育领域不能使用，且一直存在用户完成度不高的问题，或许需要一个更好的方式提高用户的自觉学习性。他认为，基于在线教育面对年轻群体，年轻群体个性化程度高，在线教育可能会分散化发展，各有特色，或将难形成独角兽企业。

33、虚拟现实技术能将能将三维空间的事物清楚的表达出来，能使学习者直接、自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互作用。并通过多种形式参与到事件的发展变化过程中去，从而获得最大的控制和操作整个环境的自由度。这种呈现多维信息的虚拟学习和培训环境，将为学习者掌握一门新知识、新技能提供最直观、最有效的方式。在很多教育与培训领域，诸如虚拟实验室、立体观念、生态教学、特殊教育、仿真实验、专业领域的训练等应用中具有明显的优势和特征。例如学生学习某种机械装置，如水轮发动机的组成、结构、工作原理时，传统教学方法都是利用图示或者放录像的方式向学生展示，但是这种方法难以使学生对这种装置的运行过程、状态及内部原理有一个明确的了解。而虚拟现实技术就可以充分显示其优势：它不仅可以直观地向学生展示出水轮发电机的复杂结构、工作原理以及工作时各个零件的运行状态，而且还可以模仿出各部件在出现故障时的表现和原因，向学生提供对虚拟事物进行全面的考察、操纵乃至维修的模拟训练机会，从而教学和实验效果事半功倍。

34、虚拟现实已大量应用于工业领域。对汽车工业而言，虚拟现实技术既是一个最新的技术开发方法，更是一个复杂的仿真工具，它旨在建立一种人工环境，人们可以在这种环境中以一种自然的方式从事驾驶、操作和设计等实时活动。并且虚拟现实技术也可以广泛用于汽车设计、实验和培训等方面，例如，在产品设计中借助虚拟现实技术建立的三维汽车模型，可显示汽车的悬挂、地盘、内饰直至每个焊接点，设计者可确定每个部件的质量，了解各个部件的运行性能。这种三位模式准确性很高，汽车制造商可按得到的计算机数据直接进行大规模生产。虚拟现实技术技术在CAD、技术教育和培训等领域也有大量应用。在建筑行业中，虚拟现实可以作为那些制作精良的建筑效果图的更进一步的拓展。它能形成与交互的三位建筑场景，人们可以在建筑物内自由的行走，可以操作和控制建筑物内的设备和房间装饰。一方面，设计者可以从场景的感知中了解、发现设计上的不足；另一方面用户可以在虚拟环境中感受到真实的建筑空间，从而做出自己评判。

35、机器人产业快速发展，机器人工程师需求大增，成为企业追捧的人才

36、　　(4)问题导向学习(Problem-basedLearning)

37、　　1965年，美国计算机图形学之父Sutherland在论文“TheUltimateDisplay”中，提出了虚拟现实概念的基本思想和经典描述，(8)并在1968年组织开发了第一个头盔显示器HMD和头部位置追踪系统，这是虚拟现实技术的萌芽阶段。20世纪80年代，陆续出现了一些比较典型的虚拟现实系统。例如，NASA虚拟行星探测实验室完成的VIEW虚拟现实系统，涵盖了数据手套、头部追踪器等设备，提供手势、语言等交互手段，可以称得上是第一个“完整”的虚拟现实系统。(9)1987年，James.D.Foley教授在论文“InterfacesforAdvancedComputing”中，对虚拟现实的含义、接口硬件、人机交互界面、应用和未来前景作了全面的论述，(10)虚拟现实的概念和理论开始初步形成。1989年，VPL公司的JaronLanier提出用“VirtualReality”来表示虚拟现实一词，并且把虚拟现实技术开发为商品，推动了虚拟现实技术的发展和应用。(11)

38、2)通过虚拟仿真三维软件技术建立的人体结构模型，可以使学生通过人机交互对人体模型进行浏览，在模型内部“漫游”让学生非常直观轻松的学习人体解剖结构。不仅调动了学生的学习兴趣，而且将抽象的内容具体化、形象化，给学生留下深刻的记忆，也给教员提供了方便，且大大提高了教学质量。

39、在虚拟仿真环境中，学生做他们在真实世界中无法做到的事，例如，可以触碰按钮从而改变虚拟森林环境四季的变化，观察环境按照生命线移动的各种变化，也可以学习操作真实环境中危险而不能触碰的大型机器。虚拟现实技术为师生创设了直观的学习环境，便于学生理解和应用知识，便于教师及时调整教学方法。教学计划、教学法都围绕模拟的环境进行设计。虚拟仿真环境适合教师教授程序性知识，使学生应用所学到的技能完成包含多个行为序列的学习任务。

40、　　“看到模拟场景，感觉自己就在机舱内，按照系统提示一步步操作，就能掌握规范的操作流程。此外，还能在设备上进行模拟考试，针对性也比较强。”董涵奇说。

41、它的原理就是：使用计算机技术(主要是计算机图形和虚拟现实系统)来模拟和指导医学手术所涉及的各种过程。在时间段上包括了术前、术中、术后；旨在实现手术教学、手术计划制定、手术排练演习、手术技能训练、术后康复等模拟使用。其实VR技术在医学中的使用是非常有前景的，学员在进行手术学学习的之前，可以通过VR制作的模拟手术系统进行预习，这样，在进行实际操作的时侯，有的放矢，教学效果相比预习文字描述的步骤要深刻的多，将大

42、(摘要)本文介绍了虚拟现实技术的定义、发展历程与应用现状、基本特点及其心理体验，并且回顾了与该技术相关的各类学习理论、主要教育应用形式、及其教学效果的实证研究结果。在相关研究和应用案例的基础上，进一步提出了虚拟现实技术有效促进学习的三大核心要素及十大挑战。期望能够对未来这一领域的学术研究和实践应用提供一定的借鉴和参考。

43、　　综合不同研究者的观点，“沉浸性”和“交互性”被认为是虚拟现实技术最重要也最为普遍接受的两个特征。前者主要是指虚拟现实环境的逼真性和多种刺激表征的特性，后者主要是指虚拟环境中的自然交互方式和人际互动特点。

44、　　郭婷婷介绍说，除了在课堂使用虚拟仿真设备进行实训，一些技能大赛、职业技能等级考试等也越来越多地使用这类设备，“新技术的使用也对教师的教学工作提出新的挑战。在使用虚拟仿真设备时，教师自己要先对设备的设计有清楚的了解，才能引导学生掌握使用技术，有助于教师提高数字素养”。

45、“机构有外教，‘加糖’也主打外教，机构凭什么选择？特色不明显，市场难推。6次的口语跟读，1次互动对话，达不成家长心中要求孩子多和外教一对一交流的愿望，如何说服他们购买？”后来，他自己总结出初代产品的不足并着手改变。

46、　　中国教育科学研究院职业教育与继续教育研究所助理研究员王敬杰表示，在职业学校，虚拟现实技术在危险性高、现场安排实习困难以及教学中涉及难以理解的复杂结构等专业领域应用较多，有利于满足学生操作训练需求，同时通过沉浸式感官体验进一步激发学生学习兴趣。

47、教学内容则与朗文ODI(OurDiscoveryIsland)教材相匹配，分为真实场景(全球名胜地标和实际生活场景)和VR场景(虚构故事“加糖小镇”的场景)。

48、　　尽管虚拟现实技术能模拟逼真的三维世界，但由它创造的虚拟环境与真实世界基本是完全分割的。而由其延伸出来的混合现实(MR)技术，例如增强现实(AR)技术，则可以将虚拟世界和真实世界较好地结合起来。Millgram在1994年定义了一个真实环境与虚拟环境的连续统一体(如图1)，用来描述混合现实中各层次环境之间的关系。(1)其中，增强现实是通过计算机技术，将虚拟的信息应用到真实世界中，真实环境和虚拟物体实时叠加，在同一个时空中共存，身处其中的用户通过自然的方式与环境中的真实和虚拟物体进行实时交互。(2)增强现实技术可以用来增强参与者对真实环境的感受，帮助感受那些现实中无法或很难被感知的事物。虽然虚拟现实和增强现实在具体技术和环境性质上存在不同，但两者在系统特征和心理体验上具有很多共同之处，目前有很多研究者将增强现实视为虚拟现实系统下的一个子类别，(3)(4)所以下文将针对含义更为广泛的虚拟现实技术进行论述。

49、　　虚拟现实技术可以将物体的运动和行为的模拟拓展到三维空间，学习者可以在虚拟环境中自由导航，根据需要从不同的空间视角获得对事物的直观体验和感受，从而对事物特征、结构或相关过程产生更为深入的理解。这种通过多视角观察而展开的三维虚拟空间中的学习活动，我们将其概括为观察性学习。虚拟校园是虚拟现实技术较早应用的领域，其利用虚拟现实技术创设三维拟真校园场景。国内外目前已有很多高校都建立了自己的虚拟化校园，Sourin,Sourina和Prasolova-Førland(56)在研究中描述了新加坡南洋理工大学的虚拟校园，不仅仅展示了关于校园结构的基本信息，国际学生还可以在其中漫步，参观各个学院、宿舍区、图书馆、演讲厅等，从而帮助他们提前熟悉校园环境和设施，更快适应真实的校园环境。

50、　　自2012年起，美军就开始利用专属的虚拟现实硬件和软件进行模拟训练，包括战争、战斗和军医培训。这些模拟能以更经济的方式帮助士兵在危险情况下训练。通过虚拟现实技术，军官不用直接上前线就可以在“便携式指挥中心”直接部署军队并指导作战，通过虚拟屏幕上的3D图像观看无人机拍摄的实时战况。

51、　　“后舱R2门洗手间失火，我来灭火，你去报告，你来辅助……”近日，在北京市昌平职业学校，航空服务系高三学生董涵奇正戴着VR眼镜、手握操纵柄，进行实训。她告诉记者，这套虚拟仿真设备能模拟机舱内的不同场景，学生根据场景练习标准口令、应急处置流程等，能更快掌握服务技能。

52、用户在活动中完全专注，完全被吸引并投入到虚拟现实的场景之中，进入沉浸状态。

53、可惜，线下英语教育的辉煌没能延续太长，2013年，在线教育领域被彻底引爆，创业者蜂拥而至，据不完全数据显示，2013年在线教育领域新进入的创业公司多达300——500家。2014年共计44亿元资本涌入，数千家在线教育机构中不乏英语教育的身影。

54、VR的教学应用非常广泛。艺术创作方面，设计者用VR技术把大脑中的构思变成可见的虚拟场景，将几千年前的生活场景和人物生动展示，为文化艺术发展带来遐想空间；VRd建、VR思政、VR红色教育、VRd史馆等，让人们获得沉浸式、互动性的体验学习；在生物学上，VR技术可以“扩展”或“压缩”时空，师生看到真实环境中需要几个月才能看到结果的植物生长实验，在真实世界中难以用肉眼观察到的微生物；在医学专业，师生可以在VR环境下进行人体手术动作训练，降低了对真人反复操练的风险，有的职业院校的医学影像技术专业，通过VR技术构建出骨科三维可视化医患沟通平台，根据患者的病症制作出“个体化3D数字复制品”，对骨关节的解剖结构、常见病症、治疗方法和手术过程等进行三维动态模拟显示，通过该虚拟平台，医生可以对患者进行病情讲解和沟通，促进医患交流，使患者对自己疾病的具体情况、手术方案有了更深刻的了解。

55、“第二次创业，并不是变革线下教育机构的模式，而是加持线下英语机构，帮助他们做得更好。”

56、面对产业的快速发展，职业院校需要在课程体系、实践体系、教材、师资等方面不断摸索经验，构建虚拟技术人才培养评价指标体系，构建创新虚拟现实人才培养的良好模式。针对虚拟技术专业的特征和人才需求，其课程体系的设计应紧密围绕人才培养目标展开，在通识教育、专业教育和实践教育三方面均有调整；像Unity3D、MAYA等课程，可以引入一些国内知名企业参与教学当中，把真实案例和实训项目贯穿于人才培养的全过程，以培养具有复合思维、综合素养的人才；践行创新教育模式，有机整合政、产、学、研、用多方资源，共建实践教学平台、工作室等环境，为学生提供VR实践实训机会。

57、长期以来，K12教育最大的难点在于埋单者和使用者不同，即家长买单，孩子学习，导致了埋单者无法直接判断课程好坏。在间接了解中，分数自然而然成了最好的评判标准。但对于幼儿来说，分数并不适用，口语能力便成为家长的评判标准。

58、目前，在这一领域里比较领先的企业包括Oculus、Facebook、三星、HTC、Valve、索尼、当然，还有谷歌。在他们身后，是一个由开发人员，设计人员，以及对虚拟现实未来充满希望的人们所组成的庞大生态系统。笔者曾罗列过超过250家非常有前途的虚拟现实公司。