基于虚拟现实技术的网络远程教育研究
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【摘要】虚拟现实技术简称VR技术，是利用计算机科技、信息科技与语言编程等所创设的一种虚拟仿真现实的应用技术，以及感官沉浸性、人“物”交互性和身临其境的包裹感等优势性体验，受到无数从事教育工作者的关注和重视。VR技术结合网络远程教学，可以解决现阶段网络远程教学所面临的实践类课程、实训类环节不足或是无法开展的难题，拓展了远程教育中的实践（训）类课程的教学内涵与品质。
【关键词】虚拟现实（VR）技术；构想性；网络远程教育
0引言
虚拟现实技术简称VR技术，具有构想性，基于VR技术本身的多感知性与多维空间性，使用者可以根据所处虚拟环境进行充分的构建想象，因为VR技术提供了超仿真的环境感官体验，包括眼见之觉、倾听之觉、触碰之觉以及闻嗅之觉等，拓展了人体感官的认知范围，也扩展了使用者发挥想象力的空间。所谓构想性，是依托于人体五感之上的心灵所感、创想之觉，打破了物理时空的束缚与制约，凭借想象的羽翼遨游在自由王国的天空之上。在VR的世界里，它拥有现实感的环境体验，也可以超现实感的想象体验，并为之寻找可行性路线方法，可见构想性与空想，是完全不同的概念。
1VR技术的构想性特点
用户沉浸在“真实的”虚拟环境中，与虚拟环境进行了各种交互感知，从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识，从而可以深化概念、萌发新意，产生认识上的飞跃[1]。使用者通过身心的沉浸感知，了解认知VR虚拟世界的相关信息，并与信息进行整理归纳，选择性的吸收理解，超脱了现实世界的束缚与限制。在虚拟世界里、从宏大观看角度到微观领域无所不能，从而深化了对于现实世界的认识。例如，VR构想性可应用于车辆专业的网络远程教学：学生对于汽车相关知识的学习往往是通过网络终端的图片、动画来实现的，经过大量的远程教育实践，客观地说，这样的教与学的效果反馈不是很好，学生的学习积极性不高，取得的成绩也不尽理想。通过VR技术的网络远程教学，来进行更加切身的学习，包括，对车辆内部与外部的饰物设计与材质搭配的感知与判断、虚拟驾驶员的驾驶感受与车辆操控体验，以及在城市、乡间等各种驾驶环境的综合数据对比，更加直观的感知，让学生全身心地投入具有专业性包裹感的学习环节中。车辆内部的零件装配学习，使用3D扫描、VR还原对车辆内部零部件与相关设备进行装配操作，同时进行仿真分析与观察各部件是否有问题，让学生充分体验零件装配的过程与实操环境。在汽车专业的网络远程教学中应用VR技术，可以极大地提高学生的兴趣，提高其认知和实践能力，为相关专业科目的远程教育开辟了道路。
2网络远程授课的VR技术功能实现
随着技术的不断进步，VR设备也在不断地升级迭代中。例如，对于肢体动作的感知反馈系统、身体触碰的感知反馈系统、手势识别与判断的感知反馈系统、语音识别与跨文化交流感知反馈系统等，都在不断地丰富VR技术的功能实现。
2.1动作捕捉
通过肢体行为的方向感、指示性与操作习惯，进行识别与动态捕捉。这是进行VR授课的基础，利用动作捕捉技术，真实的模拟师生在远程课堂上的行动，营造出比网络远程授课更真实的学习氛围。
2.2触觉反馈
这里主要是按钮和震动反馈。触觉反馈多用于人与“物”，特别是人机之间的交互应用，给用户带来逼真的碰撞感，实则为VR计算与呈现的效果。触觉反馈运用在教学任务中，通过网络远程端口的设置权限，可以模拟课件设备的真实触觉，在需要观察教学器具时会带来更加生动的体验。
2.3眼球追踪
眼球追踪是根据人眼睛的生理运动、虹膜的信息提取与红外线的折射反馈等技术手段所创造出的一项人体行为交互技术。运用眼球追踪技术的网络远程课堂可以更方便地让同学看清学习内容，例如写在虚拟黑板上的字，同学可以在虚拟空间中改变眼球观察的位置来看清文字内容，距离可以自由操控，无论学生身处何地都可以体验到更加自由的远程学习感受。
2.4手势跟踪
使用手势跟踪作为交互可以分为两种方式：第一种是使用光学跟踪，比如LeapMotion和NimbleVR这样的深度传感器；第二种是将传感器戴在手上的数据手套。光学跟踪的优势在于使用门槛低，场景灵活，用户不需要在手上穿脱设备，未来在一体化移动VR头显上直接集成光学手部跟踪用作移动场景的交互方式是一件很可行的事情。[2]手势跟踪技术可便于用户进行各种操作，相当于鼠标的作用。
2.5方向追踪
在VR世界里的基点锚定，由使用者的身体行为与意图方向所决定，根据设置的方向路径可以使得用户全方位观察虚拟景象，这在需要观赏校外场地资料时将会起到很大的作用，学生可以身临其境的感受户外场景，360°全方位的欣赏资料。
2.6语音交互
语音交互是通过使用者的语音指令与VR环境之间的信息交流与信息反馈等的人与环境的沟通处理方式。在远程教育中这无疑是教学内容中最重要的一环，语音交流在VR环境中被人们认为更加具有教育引导功能的实现。
2.7感知传感器
这种传感器带来更真实的嗅觉、触觉的感官体验，深层次的营造仿真环境，帮助同学和教师进入更真实的学习环境中。
3远程教育中实践（训）类课程痛点问题的解决方案
（1）VR技术促使教育体系提供一种身临其境的体验，这种浸入式的体验感可以帮助学生真正感受到学习过程中的乐趣。此外，通过克服语言障碍和迎合视觉型学习者的需求，相较于传统教学方式而言，这些技术能够帮助一些特定的学生提高学习效率。
（2）网络远程教育的学习效率与学习质量，之所以被一些人质疑，就是因为在学习过程中容易被其他因素干扰。特别是实践类课程、实训类环节，需要学生动手操作，而传统远程教育很难实现。而VR技术提供了虚拟仿真的实验室、实验设备的可能性，通过VR设备形成身体感官感知的各种解决方案（例如VR穿戴设备、触碰设备、嗅觉设备、体感设备等），最终完成实践学习任务，同时提高学生的想象力和思维能力，并以一种游戏化、协同化与仿真化的方式来激发学习兴趣。让网络远端的学习者充分调动各项感官体验，全身心的进入实践课程、实训课程的学习状态。
（3）远程教育媒介平台，目前泛指依托于互联网、新媒体等技术所开设的教育传播平台，包括网站、App、微信公众号以及其他社交性软件的交互平台等。对于人文学科来说，远程教育媒介平台所展开的理论传播与实践教学方面，尚有很大的进步空间。例如：新闻学科理论方面相对而言比较系统化，讲授的方式也根据媒介平台的不同，有很多不同的教学形态，包括视频、音频、课件、动画等，深入浅出地把枯燥的理论转化成可感知的多元化表现形式。（4）某些特殊专业领域，需要更具实践性与构想性的远程培训，而VR技术的引入就解决了这方面的需求，它专注于将批判性思维应用于现实世界的实务面问题，这有助于学生理解如何在实际工作中运用相关知识与技能，去分析处理比较复杂的情势判断和实务处境，例如远程培训相关情报人员、警务人员等的专业技能。
4结语
VR技术与网络远程教育相结合，是面向未来的成人教育、继续教育与终身教育体系的发展方向，也是构建学习型社会的重要方向。以互联网为平台，以VR技术为纽带，串联各项教育学科的远程化模块，调动学习者的学习兴趣与构想性思维训练，挖掘VR设备的功能实现方法与更便捷的操作途径，让知识变得更加生动鲜活，真正做到人人可学、处处可学、时时可学。
【参考文献】
[1]吴永喜.基于GoogleO3D的湖泊水域自然场景模拟技术研究与实现[D].南京：南京农业大学,2009.
[2]江军,李玥庆.虚拟现实的交互方式分析[J].集成电路应用,2016,33(12):84-86.
作者：安亚君 单位：辽宁工程技术大学
