劉振生

(渤海大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，遼寧 錦州 121013)

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，VR)是繼互聯(lián)網(wǎng)之后又一項引領(lǐng)硬件革命的技術(shù)。VR憑借其逼真的沉浸感、自然的交互性以及構(gòu)想性，已成功應(yīng)用于商業(yè)、醫(yī)療、娛樂、社交、建筑、工業(yè)、旅游等多個行業(yè)?？梢哉f，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展、應(yīng)用模式的逐漸成熟，VR正試圖在改變世界,已經(jīng)開始涉足教育領(lǐng)域，在給學(xué)生帶來良好用戶體驗的同時，能夠支持哪些交互方式，具有哪些教學(xué)應(yīng)用情境，目前面臨怎樣的挑戰(zhàn)，都有待教育研究者的進一步探索。

一、虛擬現(xiàn)實概述

虛擬現(xiàn)實是指一種利用計算機仿真系統(tǒng)模擬生成虛擬世界的技術(shù)。使用者借助VR設(shè)備，能夠感知視覺、聽覺、觸覺等多種感官刺激，并能與虛擬環(huán)境進行交互，仿佛置身于真實世界。虛擬現(xiàn)實技術(shù)最早起源于1956年，當(dāng)時人們就設(shè)想能夠突破通過二維屏幕進行觀看的方式。由于當(dāng)時技術(shù)的限制，這項技術(shù)在當(dāng)時并沒有產(chǎn)生大的影響。直到近幾年，隨著技術(shù)的不斷成熟，虛擬現(xiàn)實重新走進了大眾視野。

(一)虛擬現(xiàn)實的外設(shè)

應(yīng)用VR資源，必須借助一定的硬件設(shè)備才能實現(xiàn)，其中必須的，也是最重要的外設(shè)是頭戴式顯示器，簡稱頭顯，也稱VR眼鏡。用戶只有在佩戴VR眼鏡觀看VR資源時，才能產(chǎn)生逼真的身臨其境之感。用戶可以上、下、左、右轉(zhuǎn)動頭部，就能看到不同視角下的三維虛擬世界，就像我們?nèi)粘Ｔ谧匀画h(huán)境中通過轉(zhuǎn)動頭部來轉(zhuǎn)換我們的觀看視角一樣。目前，VR眼鏡分為三種：移動端頭顯、PC端頭顯、一體機頭顯。移動端頭顯是指基于智能手機的頭顯。使用時，用戶只需在手機終端下載所需的虛擬現(xiàn)實APP，將其打開后將手機放到VR眼鏡中，戴上VR眼鏡后即可使用。PC端頭顯需要連接電腦并下載VR資源才能進行觀看。這種類型的頭顯能夠帶來更好的用戶體驗，但價格較昂貴。一體機頭顯不需要手機和計算機，在頭顯設(shè)備中不僅包含獨立的處理器，還具有計算和輸入輸出功能。

戴上VR眼鏡后，用戶通常會沉浸在虛擬世界中，視線也僅限定在VR眼鏡內(nèi)。因此，在應(yīng)用VR時，通常會通過一些外設(shè)與系統(tǒng)進行交互。一般用戶最常用的外設(shè)是手柄。通過手柄上的按鍵等與系統(tǒng)進行交互。此外，VR外設(shè)的種類很多，例如數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣等可允許用戶通過手勢和肢體語言與系統(tǒng)進行交互。理論上講，只要能夠?qū)鞲衅鬟B接到某個設(shè)備上，該設(shè)備就可以成為VR外設(shè)。

(二)虛擬現(xiàn)實的特點

1.沉浸性

虛擬現(xiàn)實的最顯著特點是沉浸性，即虛擬現(xiàn)實能夠使用戶沉浸在一個由計算機生成的虛擬世界中。借助外圍設(shè)備，用戶能夠感知虛擬世界中的視覺、聽覺、觸覺等多種感官刺激。用戶不再在二維屏幕外進行觀看，而是“走進”虛擬世界，成為虛擬世界中的一個組成部分。虛擬現(xiàn)實的沉浸性，能夠帶給用戶更強烈、更逼真、記憶更深刻的感官刺激。

2.交互性

交互性是指虛擬現(xiàn)實能夠模擬人在自然環(huán)境中的交互方式實現(xiàn)用戶與虛擬世界的交互。利用頭顯，就可以通過轉(zhuǎn)動頭部來改變觀察世界的視角。用手柄可以實現(xiàn)現(xiàn)實世界中拿起、放下等操作。用戶通過位置移動，可以從一個場景走進另一個場景等。這些自然的交互方式為用戶帶來了更好的體驗。

3.構(gòu)想性

構(gòu)想性是指虛擬現(xiàn)實允許人們發(fā)揮無盡想象，不僅可以構(gòu)建和還原現(xiàn)實存在的世界，也可以構(gòu)建任意不存在的世界。

二、虛擬現(xiàn)實的交互方式

交互是學(xué)生利用資源進行學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)之一，也是資源設(shè)計開發(fā)者關(guān)注的重點。如何根據(jù)媒體資源特點、學(xué)習(xí)內(nèi)容特點以及學(xué)生的認(rèn)知特征進行人機交互設(shè)計，始終是教育研究者關(guān)注的焦點。VR將學(xué)習(xí)者從傳統(tǒng)的二維界面“拉進”了三維的虛擬空間，因此VR教育資源與其它教育資源的人機交互方式有很大的差異。根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展，VR教育資源的人機交互方式可以分為以下幾種。

(一)頭部轉(zhuǎn)動

用戶在觀看VR資源時，需要佩戴VR眼鏡。隨著頭部的移動，VR主機或手機可追蹤頭部的位置，并進行實時計算，計算出頭部處于某個角度時應(yīng)該呈現(xiàn)出的畫面。這樣，使用者戴上VR眼鏡轉(zhuǎn)動頭部時，就會看到不同視角的場景?？梢哉f，頭部轉(zhuǎn)動是觀看VR資源的最主要人機交互方式之一。使用者可以上、下、左、右各個角度轉(zhuǎn)動頭部，通過轉(zhuǎn)動頭部來觀看三維場景中的不同地方。

(二)眼睛“凝視”

通常情況下，人眼的視角是120°，也就是在不轉(zhuǎn)動頭部的情況下，我們能看到120°左右視線范圍的事物。當(dāng)集中注意力時，視角則為25°。自然世界中，人們可以通過轉(zhuǎn)動眼球來改變注意力方向。但在VR技術(shù)中，目前無法追蹤眼球的移動位置，不能通過捕獲眼球的移動進行交互?，F(xiàn)在人們可采用一種變通的方法模擬眼睛 “凝視”，進而通過“凝視”完成人機交互。

(三)手勢交互

我們通過手完成各種活動，利用手與外部世界進行交互。目前的VR設(shè)備模擬了自然界中人利用手勢進行交互的方式，通過捕獲各種不同的手勢，識別出手的抓取、松開、移動、翻轉(zhuǎn)等動作，進而針對不同的手勢動作完成相應(yīng)的交互。在現(xiàn)有的VR設(shè)備中，利用手勢進行交互的方式有兩種：徒手的自然手勢交互與帶數(shù)據(jù)手套的手勢交互。數(shù)據(jù)手套是一種能夠戴在手上的手套，手套內(nèi)部有多個傳感器，計算機通過這些傳感裝置定位出手的位置，進而實現(xiàn)手勢識別，完成人機交互。目前，利用數(shù)據(jù)手套進行人機之間的手勢交互是一種識別精確度較高的交互方式。另一種手勢交互方式是徒手的自然手勢交互，這種交互方式的理想目標(biāo)狀態(tài)是與現(xiàn)實世界相一致，不借助手套等外圍設(shè)備，而是直接徒手與虛擬世界進行交互。目前這種徒手的手勢識別技術(shù)的精確度還較差，特別在識別復(fù)雜的手勢時錯誤率較高。

(四)利用手柄等外設(shè)交互

自然世界中，人們除了用眼睛、語言、手勢、肢體動作與外界進行交互外，往往還借助工具。在VR中，通過捕獲用戶對手柄等真實的外圍設(shè)備的操作，實現(xiàn)對虛擬對象的操作，進而完成真實世界與虛擬世界的“統(tǒng)一”。通過捕獲用戶對手柄的移動以及對手柄上按鍵的操作來獲知用戶的意圖，實現(xiàn)自然、便捷的人機交互。除了手柄之外，理論上講，可以將一切外設(shè)與主機連接，捕獲用戶在真實世界中的數(shù)據(jù)，并將之映射到虛擬世界，與虛擬世界中的對象實現(xiàn)交互。目前，已實現(xiàn)了將滅火器、跑步機、玩具等與計算機相連接，用戶真實地操作這些外設(shè)與虛擬對象進行交互，顯著增強了用戶的沉浸感和興趣。

(五)空間定位

對用戶進行空間定位與位置追蹤，是另一種VR人機交互方式?，F(xiàn)有的空間定位技術(shù)，較多地在使用者頭顯和手柄等外設(shè)上設(shè)置多個激光或發(fā)光裝置，再使用接收設(shè)備獲取發(fā)出的信號并進行位置計算來獲取位置信息?？臻g定位使得虛擬世界中的畫面像在真實世界中一樣，能夠隨著身體的移動而發(fā)生改變，為用戶帶來更好的用戶體驗。目前，VR行業(yè)中的Oculus Rift、HTC Vive以及索尼PlayStation VR等基于桌面的VR廠商，為用戶提供了空間定位。有了空間定位，使用者可以在一定范圍的封閉空間中自由移動，就像在真實世界中一樣，通過頭顯就能看到不同的景象[1]。

(六)肢體交互

目前VR中的肢體交互主要是指利用數(shù)據(jù)衣實現(xiàn)基于肢體的人機交互。數(shù)據(jù)衣的原理與數(shù)據(jù)手套大致相同，通過衣服內(nèi)的傳感器對身體的動作進行監(jiān)測和跟蹤，是一種比較常用的動作捕獲方法。但目前這種技術(shù)還僅處于起步階段，主要的不足表現(xiàn)為：延遲較大，作用范圍小，識別準(zhǔn)確率不好，使用不方便等。

三、虛擬現(xiàn)實在教學(xué)中的應(yīng)用情境及典型案例

(一)客觀事物和過程的“真實”呈現(xiàn)

在戴爾經(jīng)驗之塔的最底層，是“有目的的直接的經(jīng)驗”，也就是學(xué)習(xí)者與客觀事物本身接觸后取得的經(jīng)驗。通過這種“有目的的直接的經(jīng)驗”進行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者最容易理解，印象也更深刻。然而在大部分的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者很難有機會獲得直接的學(xué)習(xí)資源，多是基于“觀察的經(jīng)驗”進行學(xué)習(xí)。VR憑借三維虛擬環(huán)境帶來的身臨其境的沉浸感，為學(xué)生構(gòu)建了一個基于“直接經(jīng)驗”進行學(xué)習(xí)的新世界。

1.三維模擬呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容

目前，VR在教育領(lǐng)域中主要通過三維模擬為學(xué)生呈現(xiàn)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中很難直接觀察到的客觀事物或者過程。學(xué)生戴上VR眼鏡后，仿佛是在直接接觸這些事物，或者親臨現(xiàn)場進行直接觀察。VR創(chuàng)建的三維虛擬世界所帶來的沉浸感近似于為學(xué)生提供了“有目的的直接的經(jīng)驗”。例如，World of Comenius project是基于Oculus Rift和Leap Motion的用于生物學(xué)習(xí)的VR產(chǎn)品。借助Leap Motion的手勢感應(yīng)，學(xué)生可以通過手指點擊，以及抓取、翻轉(zhuǎn)、放下等操作，不僅可以以不同比例觀察人體的構(gòu)成，還可以對人體的骨骼或器官進行“拆卸”，以便360°進行觀察[2]。

Toti submarine VR experience是一款可在APP Store上免費下載的APP。學(xué)習(xí)者只需佩戴Google Cardboard，即可“進入”潛水艇內(nèi)部，并在系統(tǒng)的引導(dǎo)下，“實地”參觀學(xué)習(xí)潛水艇各個艙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及主要部件的功能。The Apollo 11 Virtual Reality Experience是一款模擬美國阿波羅11號飛船登月的VR資源。學(xué)習(xí)者佩戴Oculus頭顯，即可變身成宇航員達姆斯特朗，進入阿波羅11飛船內(nèi)部，參觀飛船的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，感受人類登月的壯舉。MoleculE VR則能夠帶領(lǐng)學(xué)生進入人體細(xì)胞的微世界，在細(xì)胞世界里為學(xué)生“現(xiàn)場”講解細(xì)胞如何在周圍環(huán)境中接收和發(fā)送信息，以及如何與其他細(xì)胞進行通訊，并協(xié)同完成各種生物過程[3]。

谷歌公司則推出了基于安卓系統(tǒng)和Cardboard的Expeditons Pioneer Program。Expeditons Pioneer Program是一個VR資源集成平臺，提供大量建筑物、博物館以及水下、太空等各類三維虛擬場景，還有個人用戶上傳的三維虛擬場景。教師可以利用Expeditons Pioneer Program，在課堂上帶領(lǐng)學(xué)生到世界的各個地方進行參觀，并配合相應(yīng)的學(xué)習(xí)活動。

2.虛擬實驗

實驗是理工科目教學(xué)過程中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是，一些實驗存在高成本、高風(fēng)險或者對實驗環(huán)境要求極其嚴(yán)格的因素，很多實驗都無法進行，或者較難重復(fù)進行。利用VR，可以為學(xué)生提供虛擬的實驗環(huán)境，使學(xué)生可以規(guī)避危險，突破環(huán)境限制，利于觀察實驗現(xiàn)象，也可以縮短或延長實驗時間，放大或縮小實驗比例，還可以重復(fù)多次地對實驗對象進行研究，根據(jù)需要改變、取消某個實驗變量，進行實驗對比，發(fā)現(xiàn)客觀規(guī)律。同時，VR帶來的沉浸感還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生熱愛實驗、熱愛科學(xué)。Chemistry Lab VR是一款基于HTC VIVE的虛擬化學(xué)實驗系統(tǒng)。學(xué)生使用HTC VIVE手柄，在虛擬環(huán)境中進行實驗，不僅能夠完成真實環(huán)境中的實驗儀器的操作，還可以來回走動，模擬從一個操作臺到另一個操作臺等動作。

(二)營造逼真環(huán)境，感受臨場氛圍

情境認(rèn)知理論強調(diào)學(xué)習(xí)的設(shè)計要以學(xué)習(xí)者為主體，內(nèi)容與活動的安排要與人類社會的具體實踐相聯(lián)通。與其他形式的學(xué)習(xí)資源媒介相比，VR資源最顯著的特征在于能夠為學(xué)生營造近乎真實情境中才能感受到的現(xiàn)場氛圍。通過VR資源營造的三維虛擬世界，使學(xué)生仿佛置身于真實環(huán)境中，能夠切身感受到現(xiàn)場帶給人的各種真實體驗。同時，還可以在虛擬的教學(xué)場景中，通過主機連接外設(shè)，判斷學(xué)生的活動是否正確，并給予及時的反饋。目前，VR已經(jīng)在教師專業(yè)發(fā)展、學(xué)生的安全教育、外語學(xué)習(xí)、職業(yè)技能訓(xùn)練等方面進行了很好的嘗試。

1.VR在教師專業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用

聽課是教師研究他人課堂教學(xué)、提高新手教師教學(xué)水平的最直接和最有效的途徑[4]。一般情況下，聽課的途徑有兩個：現(xiàn)場聽課和看課堂錄像。在現(xiàn)場聽課，聽課者無論坐在教室的哪個角落，都很難觀看到全體學(xué)生的課堂表現(xiàn)。通過課堂教學(xué)視頻進行聽課，僅能從攝像機拍攝到的某個視角進行觀看，看到的是教師或某些學(xué)生的表現(xiàn)，不能有選擇地進行觀察和分析。而VR錄播可以360°無死角地進行現(xiàn)場拍攝，為聽課者還原真實課堂。聽課者可以帶上VR眼鏡，根據(jù)需要隨時調(diào)整視角，360°觀察課堂上的每個角落、每個學(xué)生的不同表現(xiàn)，切身感受真實課堂的教學(xué)氛圍。VR錄播可應(yīng)用于國家級、省級等異地教師培訓(xùn)，一方面能夠節(jié)約成本，另一方面也為360°觀看課堂提供了可能。

試講訓(xùn)練是職前教師提高教學(xué)水平的主要手段。目前我國多采用微格教學(xué)的形式進行試講訓(xùn)練，試講學(xué)生和聽課學(xué)生集中到微格教室，在指導(dǎo)教師和微格教學(xué)技術(shù)人員的共同配合下完成訓(xùn)練。一般情況下，學(xué)生很難有機會多次重復(fù)地進行試講訓(xùn)練。學(xué)生自己去空教室進行試講，又缺少真實的課堂氛圍。利用VR，可以模擬真實的課堂環(huán)境。試講者戴上VR眼鏡，仿佛置身于真實課堂，感受真實課堂的氛圍。還可以在虛擬環(huán)境中進行設(shè)置，模擬師生互動環(huán)節(jié)。通過這種方式，學(xué)生可以隨時隨地進行授課訓(xùn)練，盡快提高授課技能。

2.VR在安全教育中的應(yīng)用

在日常進行安全知識的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練時，教師很難為學(xué)生營造現(xiàn)場的緊張、危險氛圍，往往導(dǎo)致一旦危險真正發(fā)生時，很多學(xué)生在巨大的恐懼、緊張等情緒影響下完全忘記所學(xué)知識而無所適從。通過VR提供的三維虛擬場景，并配合其他感官刺激模擬災(zāi)害現(xiàn)場，預(yù)先讓學(xué)生感受真實現(xiàn)場的危險、恐怖、緊迫。在學(xué)生緊張、害怕的心理狀態(tài)下進行模擬訓(xùn)練，能夠取得更好的訓(xùn)練效果[5]。目前，已將VR技術(shù)應(yīng)用于地震、火災(zāi)、洪水、恐怖襲擊等方面的安全教育。例如，美國的達特茅斯醫(yī)學(xué)院創(chuàng)建的OPS-PLUS，能夠模擬恐怖襲擊場景，訓(xùn)練人們?nèi)绾螒?yīng)對恐怖危害[6]?，F(xiàn)在也有VR產(chǎn)品模擬真實的城市街道場景，用于訓(xùn)練兒童安全過馬路[7]。在安全教育中，往往將虛擬場景與外設(shè)相連接，通過傳感器判斷學(xué)生的反應(yīng)是否正確，并對相應(yīng)的操作給予及時反饋。

3.VR在外語學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

真實情境下的學(xué)習(xí)是提高外語水平非常重要、有效的途徑[8]。創(chuàng)造和提供真實的語言交際資源，是外語課堂教學(xué)的最基本目標(biāo)[9]。House of Languages是一款基于三星手機的VR學(xué)習(xí)產(chǎn)品，學(xué)習(xí)者戴上VR眼鏡后會置身于一個虛擬場景中，一個卡通角色會引導(dǎo)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)這個場景中出現(xiàn)的各種物件，并通過頭顯設(shè)備上的觸摸按鈕來回答卡通人物提出的問題。這種學(xué)習(xí)方式與傳統(tǒng)的外語學(xué)習(xí)具有很大的不同，學(xué)習(xí)者在“真實”情境中的體驗式學(xué)習(xí)，會使學(xué)習(xí)效果更好。

4.VR在戰(zhàn)地醫(yī)學(xué)培訓(xùn)方面的應(yīng)用

目前，英國政府已將VR技術(shù)應(yīng)用于戰(zhàn)地醫(yī)生的培養(yǎng)和訓(xùn)練。通過模擬真實的戰(zhàn)爭場景，受訓(xùn)者能夠真切感受到戰(zhàn)爭，“親眼”看到某個人被炸彈炸飛雙腳，還能聽到各種爆炸聲、子彈從耳邊飛過的聲音。在這種極度緊張、恐怖、焦急的心理狀態(tài)進行各種醫(yī)學(xué)訓(xùn)練，使受訓(xùn)者能夠更快適應(yīng)戰(zhàn)場并更快地投入到工作中。

5.VR在職業(yè)技能訓(xùn)練中的應(yīng)用

職業(yè)技能訓(xùn)練是VR教育應(yīng)用的主要陣營。加涅在《學(xué)習(xí)的條件和教學(xué)論》中強調(diào)，“反復(fù)練習(xí)”和“言語指導(dǎo)”是掌握動作技能的關(guān)鍵[10]。由于真實環(huán)境訓(xùn)練的高成本、高風(fēng)險以及師資有限等原因，傳統(tǒng)的職業(yè)技能教學(xué)存在三個較難解決的問題：提供真實的訓(xùn)練場所、反復(fù)練習(xí)、及時的言語指導(dǎo)。

VR能夠模擬逼真的訓(xùn)練場景，提供趨于自然的交互方式，使得受訓(xùn)者可以無風(fēng)險、低成本、反復(fù)多次地在“教師”的耐心指導(dǎo)下更好地完成訓(xùn)練。目前，VR正在外科手術(shù)訓(xùn)練、汽車維修、飛行訓(xùn)練、電力維修、交通管理、車床模擬訓(xùn)練等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。[11-12]

6.為協(xié)同創(chuàng)新搭建平臺

創(chuàng)新能力培養(yǎng)是各國人才培養(yǎng)的重中之重，為學(xué)生提供能夠進行自主探究和假設(shè)檢驗的信息技術(shù)平臺是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑[13]。當(dāng)前各級教育部門在促進創(chuàng)客教育的普及、推廣方面進行了大膽嘗試，并取得了一定的成果?；赩R的創(chuàng)客教育，為學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)開啟了一扇新的大門。VR能夠創(chuàng)建和模擬真實世界，可以將真實世界中的問題置于VR虛擬世界中，讓學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、自主探究并解決問題，甚至可以讓學(xué)生按照自己的想法構(gòu)建自己的虛擬世界。

構(gòu)建虛擬世界，需要三維建模。而三維建模的工作繁雜，不僅需要耗費較長的時間，而且對建模人員的相關(guān)技術(shù)水平和能力都有較高的要求。目前已有可供學(xué)生使用的VR編輯器，學(xué)生可通過拖拽3D素材庫中的相應(yīng)素材，并在素材上設(shè)置相關(guān)事件的方式，方便快捷地根據(jù)教師布置的主題創(chuàng)建自己設(shè)想的虛擬世界，或者重建歷史場景、自然遺址等。例如，我國網(wǎng)龍公司的101創(chuàng)客教室系統(tǒng)就屬于這類平臺。

7.沉浸式遠程教學(xué)

基于VR的遠程教學(xué)，能夠帶給學(xué)生完全不同的學(xué)習(xí)感受。講授埃及歷史時，教師可以與學(xué)生一同置身于埃及進行現(xiàn)場講授；講解海洋生物時，教師可與學(xué)生一起在海底近距離觀察各種海底生物；介紹太陽系的構(gòu)成時，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生一同遨游太空。學(xué)生也可以根據(jù)教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)，在虛擬世界中自主探究，或者同其他學(xué)習(xí)者進行協(xié)作、交流?；赩R的遠程教學(xué)，學(xué)生不必?fù)碛信c教學(xué)相關(guān)的各種VR資源，但可以充分共享遠程教學(xué)平臺中的VR資源。

Lecture VR是一款基于HTC VIVE或者Oculus Rift的遠程虛擬學(xué)習(xí)平臺。教師可以根據(jù)自己的教學(xué)內(nèi)容選擇“授課地點”，還可以從素材庫中選擇與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的素材呈現(xiàn)給學(xué)生，而這個過程就像教師展示PPT一樣方便。

四、虛擬現(xiàn)實教育面臨的挑戰(zhàn)

(一)人機交互設(shè)計的挑戰(zhàn)

信息設(shè)備的進化都伴隨著人機交互方式的變革。從PC機到智能手機，再到現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實設(shè)備，人機交互方式也發(fā)生著巨大的變化。作為一種全新的資源形態(tài)，VR在人機交互方式上具有顯著的不同。在虛擬世界中，操作對象不再是二維平面圖形，而是三維的空間圖形圖像。此外，不同的VR設(shè)備的人機交互方式也不盡相同。為此，如何根據(jù)不同學(xué)科和不同類型知識的特點、學(xué)生的認(rèn)知特點，以及現(xiàn)有的VR設(shè)備支持的交互方式，科學(xué)合理地進行交互設(shè)計，把響應(yīng)動作融入到虛擬環(huán)境中，同時盡可能少地干擾用戶的正常體驗，在虛擬世界中完成PC機和智能移動終端的所有交互并能夠超越，都有待進一步研究。

(二)資源呈現(xiàn)方式設(shè)計的挑戰(zhàn)

VR資源以360°全景方式呈現(xiàn)給學(xué)生。戴上VR眼鏡后，學(xué)生的自由度很大，關(guān)注點很可能停留在無關(guān)緊要之處。因此，在進行資源設(shè)計時，需要考慮各個角度呈現(xiàn)什么內(nèi)容，哪些內(nèi)容呈現(xiàn)是必要的，呈現(xiàn)在什么方位。在使用眼睛“注視”進行交互時，能夠被“注視”激活的對象也是虛擬世界的一個組成部分。在眾多虛擬對象中，如果沒有特殊提示或標(biāo)識，使用者很難“注視”到這個對象，進而造成迷航。如何在不影響用戶體驗的情況下進行有效導(dǎo)航設(shè)計，有待進一步探索。

(三)VR教育資源開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)

三維虛擬環(huán)境需要360°全景素材，不僅對之前的二維素材無法重復(fù)利用，而且開發(fā)三維素材的周期、成本都會成倍增加。VR資源交互的程序開發(fā)與傳統(tǒng)的WEB開發(fā)或者APP開發(fā)也有較大差別?？傊?，VR資源的開發(fā)門檻高，周期長，成本高。目前，VR在教育行業(yè)中的應(yīng)用才開始嶄露頭角，多數(shù)教師、學(xué)生和家長對VR并不了解。無論是VR教育資源的開發(fā)者，還是VR的使用者，都急需進行VR人才和VR用戶的培養(yǎng)。只有擁有一定的用戶群體，新的技術(shù)才能較快地發(fā)展與普及。

(四)VR教育資源評價面臨的挑戰(zhàn)

VR資源與其硬件設(shè)備綁定，不同的VR資源需要的硬件設(shè)備也不同，在人機交互方式上也存在較大差異。如何針對VR資源獨有的特性，對其進行有效評價，以及如何制定VR教育資源的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，都有待教育研究者進一步研究。

五、結(jié)語

虛擬現(xiàn)實作為新興信息技術(shù)手段，在教育領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得了很大進展。未來虛擬現(xiàn)實的教育應(yīng)用將如同互聯(lián)網(wǎng)、智能移動終端等技術(shù)一樣，會引發(fā)更大的教育變革。同時，我們也認(rèn)識到任何一項新技術(shù)在教育領(lǐng)域的成熟應(yīng)用都需要一個長期過程。實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實在教育應(yīng)用中的美好愿景，需要教育工作者不斷探索實踐。