電子科技行業(yè)虛擬現(xiàn)實教育應(yīng)用白皮書：理論技術(shù)與實踐

2023年09月引言·····························································1 2 3 4 5第2章虛擬現(xiàn)實教育應(yīng)用理論模型與場景 8 92.2虛擬現(xiàn)實支持的課外自主學(xué) 2.3虛擬現(xiàn)實支持的高校實踐教 2.4虛擬現(xiàn)實支持的職業(yè)技能實 2.5虛擬現(xiàn)實支持的教學(xué)技能培 第3章虛擬現(xiàn)實教育應(yīng)用技術(shù)體系第3章虛擬現(xiàn)實教育應(yīng)用技術(shù)體系 20 22 23 23 24 25 253.2.2協(xié)作式小組研討學(xué)習(xí)場景 263.2.3互動式個人自主學(xué)習(xí)場景 263.2.4實訓(xùn)類職業(yè)技能學(xué)習(xí)場景 27第4章虛擬現(xiàn)實賦能教學(xué)模式創(chuàng)新 28 29 30 334.4云邊端技術(shù)架構(gòu)下的教學(xué)模式創(chuàng)新 34第5章虛擬現(xiàn)實教育應(yīng)用建議與展望 36 37 38 40 44引引言全球性公共衛(wèi)生危機(jī)帶來的不確定性、世界經(jīng)濟(jì)形勢的復(fù)雜多變使各國的教育與社會發(fā)展面臨前所未有的挑戰(zhàn)。聯(lián)合國兒童基金會發(fā)布《構(gòu)建后疫情時代韌性教育系統(tǒng)：國家、地方和學(xué)校各級教育決策者的應(yīng)有思考》，指出要創(chuàng)建安全與韌性的教育生態(tài)環(huán)境，強(qiáng)調(diào)通過消除數(shù)字鴻溝，以有效抵御外部沖擊和改善內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在數(shù)字化生存的大背景下，教育系統(tǒng)的韌性需要在技術(shù)的支撐下得以生長和發(fā)展。了技術(shù)賦能在增強(qiáng)教育系統(tǒng)韌性方面的潛能。當(dāng)前，全國各級各類學(xué)校共有53.7萬余所，網(wǎng)絡(luò)多媒體教室超過580萬間，約占全國教室數(shù)量的68％。中小學(xué)(含教學(xué)點)互聯(lián)網(wǎng)接入率達(dá)到100%，99.5%的中小學(xué)擁有多媒體教室。過去20余年的信息化建設(shè)為教育系統(tǒng)通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型增強(qiáng)自身韌性，為應(yīng)對充滿不確定性的未來提供了可能。同時，以虛擬現(xiàn)實（VR）、人工智能（AI）為代表的新一代信息技術(shù)為加隨著VR產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，世界各國紛紛對VR等新興技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行戰(zhàn)略布局。近兩年，工信部、教育部等五部委發(fā)布《虛擬現(xiàn)實與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動計劃（2022—2026年）》和《元宇宙產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展三年行動計劃（2023-2025年）》，明確指出要深化虛擬現(xiàn)實在教育培訓(xùn)行業(yè)的深度融合，推進(jìn)構(gòu)建虛擬教室、虛擬實驗室等教育教學(xué)環(huán)境，鼓勵通過平臺共享虛擬仿真實驗實訓(xùn)資源，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面。當(dāng)前，VR技術(shù)在我國教育系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)全面滲入基礎(chǔ)教育、高等教育和職業(yè)教育領(lǐng)域，形成VR支持的集體課堂學(xué)習(xí)、小組研討學(xué)習(xí)、自主探究學(xué)習(xí)、職業(yè)技能學(xué)習(xí)和教師素養(yǎng)培訓(xùn)等典型應(yīng)用場景。同時，由建設(shè)虛擬仿真實驗基地和平臺、智慧校園、智慧教室等基礎(chǔ)設(shè)施升級為打造沉浸式課堂VR在教育領(lǐng)域的常態(tài)化規(guī)?；瘧?yīng)用仍面臨重重阻力，需要政府、學(xué)校、企業(yè)、家庭、研究機(jī)構(gòu)等多方協(xié)同參與，共同打造引領(lǐng)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR教育應(yīng)用生態(tài)體系。技術(shù)架構(gòu)創(chuàng)新是VR教育教學(xué)常態(tài)化應(yīng)用的必然趨勢。云控網(wǎng)聯(lián)技術(shù)架構(gòu)將簡化時空限制，有望推動虛擬實驗教學(xué)和虛擬仿真實訓(xùn)從小規(guī)模試點走向大規(guī)模常態(tài)化應(yīng)用。通過云渲染使能算力云化，降低建設(shè)成本；通過統(tǒng)籌算力資源，共享基礎(chǔ)設(shè)施；通過算網(wǎng)協(xié)同，保障大寬帶、低時延的網(wǎng)絡(luò)傳輸；通過算顯分離，在終發(fā)布的《虛擬現(xiàn)實與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動計劃（2022—2026年）》中明確指出，要深化虛擬現(xiàn)實在教育培訓(xùn)行業(yè)的深度融合，在中小學(xué)校、高等教育、職業(yè)學(xué)校建設(shè)一批虛擬現(xiàn)實課堂、教研室、實驗室與虛擬仿真實訓(xùn)基地。面向?qū)嶒炐耘c聯(lián)想性教學(xué)內(nèi)容，開發(fā)一批基于教學(xué)大綱的虛擬現(xiàn)實數(shù)字課程，強(qiáng)化學(xué)員與各類虛擬物品、復(fù)雜現(xiàn)象與抽象概念的互動實操，推動教學(xué)模式向自主體驗升級，打造支持自主探究、協(xié)作學(xué)習(xí)的沉浸式新課堂。為響應(yīng)《教育部2022年工作要點》提出的“實施教海市教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型實施方案（2021—2023）》，并明確表示要在基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育、高等教育探索基于VR的沉浸式、體驗式教學(xué)，推動上海市教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型。綜上可見，VR在教育領(lǐng)域的深度融合0202隨著VR產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，VR技術(shù)支持的沉浸式學(xué)習(xí)已成智能時代教育領(lǐng)域的趨勢。世界各國紛紛對VR/AR/MR等新興技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行戰(zhàn)略布局，各國相關(guān)政策所涉及的內(nèi)容涵蓋基礎(chǔ)設(shè)施建部門與私營企業(yè)的合作來整合VR技術(shù)的系統(tǒng)性評估資源；通過促進(jìn)各州與私營組織和公共部各類學(xué)習(xí)的機(jī)會。政府應(yīng)對沉浸式技術(shù)研究、技能培養(yǎng)、技術(shù)內(nèi)容開發(fā)以及技術(shù)公平運用等方面投入更多資金，來促進(jìn)國家的進(jìn)一步創(chuàng)新與發(fā)展”。此外，美國國家科學(xué)基金會NSF資助了研究VR技術(shù)等新興在韓國，政府發(fā)布的相關(guān)政策主要聚焦于建構(gòu)產(chǎn)學(xué)研合作體系，以期使用VR/AR技術(shù)推進(jìn)職業(yè)教育與產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。《2017年政府工作報告》提出要開發(fā)引入VR和增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）的沉浸式數(shù)字教科書，并從小學(xué)開始擴(kuò)展無線網(wǎng)絡(luò)平板電腦等基礎(chǔ)設(shè)施?！堵殬I(yè)教育振興計劃2018》提出要推進(jìn)中小學(xué)創(chuàng)業(yè)體驗教育，支持在虛擬空間體驗創(chuàng)業(yè)過程?！秾崿F(xiàn)創(chuàng)新增長的5G+戰(zhàn)略2019》指出要發(fā)揮VR、AR、MR等技術(shù)的互動和智能化特點提供高度現(xiàn)實感和體驗的內(nèi)容?！犊茖W(xué)、數(shù)學(xué)、信息、融合教育綜合計劃（'20-'24）》文件指出，將人工智能（AI）和VR/AR等前沿教育技術(shù)真正引入教育領(lǐng)域。到2024年，所有學(xué)校將建成應(yīng)用尖端技術(shù)的“智能科學(xué)實驗室”?！懂a(chǎn)業(yè)教育與產(chǎn)學(xué)研合作基本計劃('19~'23)（2020年修訂）》中提到，加強(qiáng)AI等未來領(lǐng)域的中小學(xué)職業(yè)教育，引入使用AR/VR的非面對面實地培0303英國同樣關(guān)注VR/AR技術(shù)在職業(yè)教育中的前景，提倡使用相關(guān)技術(shù)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)體驗和技能培校和教育部門在為學(xué)生的職業(yè)生涯做更好的準(zhǔn)備這一方面提供指導(dǎo)。此外，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織需特定設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)和實踐演練的職業(yè)教育正在經(jīng)歷史無前例的危機(jī)，OECD國家已經(jīng)采取諸多措施，在我國，隨著教育信息化被提升至國家戰(zhàn)略層面，VR技術(shù)在教育中的應(yīng)用逐漸由職業(yè)教育拓展到高等教育和基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，由建設(shè)虛擬仿真實驗基地和平臺逐漸拓展到結(jié)合5G技術(shù)建設(shè)智慧校園、智完善智慧教學(xué)設(shè)施、建設(shè)智慧科研設(shè)施、部署智慧公共設(shè)施三個主要措施；建設(shè)科研協(xié)同平臺，提供虛場景的推廣，提升教學(xué)、管理、科研、服務(wù)等各環(huán)節(jié)的信息化能力。《虛擬現(xiàn)實與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動計劃（2022—2026年）》進(jìn)一步提出在中小學(xué)校、高等教育、職業(yè)教育建設(shè)一批虛擬現(xiàn)實課堂、教研室、實驗室與虛擬仿真實訓(xùn)基地，打造支持自主探究、協(xié)作學(xué)習(xí)的沉浸式新課堂，推進(jìn)“虛擬仿真實綜上，各國在政策部署上對VR教育應(yīng)用各有側(cè)重。美國NETP中有關(guān)VR技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的目的旨在解決教育公平問題。韓國發(fā)布的相關(guān)政策主要聚焦于建構(gòu)產(chǎn)學(xué)研合作體系，以期使用VR/AR技術(shù)推進(jìn)職業(yè)教育與產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。英國同樣關(guān)注VR/AR技術(shù)在職業(yè)教育中的前景，提倡使用相關(guān)技術(shù)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)體驗和技能培訓(xùn)。在我國，VR技術(shù)在教育中的應(yīng)用已經(jīng)全面滲入職業(yè)教育、高等育領(lǐng)域，已由建設(shè)虛擬仿真實驗基地和平臺、建設(shè)智慧校園、智慧教室等基礎(chǔ)設(shè)施升級為打造沉浸式課VR因其沉浸性和交互性特征，可用于創(chuàng)設(shè)多樣化的擬真學(xué)習(xí)環(huán)境，尤其是模擬現(xiàn)實世界中難以接0404VR技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)性文獻(xiàn)綜述研究[1]發(fā)現(xiàn)：VR在幫助學(xué)生完成空間知識表征要求比較高的任務(wù)，以及勝任現(xiàn)實世界中不切實際或不可能完成的體驗式學(xué)習(xí)任務(wù)方面優(yōu)勢顯著；VR能夠通過給學(xué)習(xí)任務(wù)的機(jī)會，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動機(jī)和學(xué)習(xí)興趣；能夠通過情景化學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)知識的理解和技能遷移?！禫R/AR教育教學(xué)應(yīng)用調(diào)研報告》[2]（以下簡稱調(diào)研報告）顯示，VR能促進(jìn)觀察性學(xué)習(xí)、操作性學(xué)習(xí)和社會性學(xué)習(xí)活動的開展，在基礎(chǔ)教育、高等教育、職業(yè)教育、非正式學(xué)習(xí)等不同的教育場景中首先，VR的可視化三維呈現(xiàn)方式支持學(xué)習(xí)者多習(xí)者的興趣和學(xué)習(xí)動機(jī)，優(yōu)化學(xué)習(xí)體驗。在基礎(chǔ)教育中，360°全景視頻、沉浸式VR內(nèi)容等在教學(xué)中的應(yīng)用能顯著提高學(xué)習(xí)者注意力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)，改善學(xué)習(xí)體驗[3]。在高等教育和職業(yè)教育中，教育內(nèi)容和教育方式更加多樣化，學(xué)習(xí)者能在VR虛擬場景中通過觀察來輔助進(jìn)行概念學(xué)習(xí)和技能鍛煉[4]。其次，VR的沉浸性和交互性特征能夠提供身臨其境的學(xué)習(xí)體驗，有助于促進(jìn)學(xué)習(xí)者對知識技能的系統(tǒng)為學(xué)習(xí)者提供了更形象、更具啟發(fā)性的學(xué)習(xí)環(huán)境，能提升學(xué)習(xí)者的臨場感、享樂感、自我效能最后，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程連接與互動的VR社交應(yīng)用有助于減少虛擬環(huán)境中的孤獨感體驗，增強(qiáng)交流意動式情景教學(xué)和實訓(xùn)[9]。在非正式學(xué)習(xí)中，多人協(xié)作互動式VR游戲可以提高科普教育的趣味性、有效目前，國內(nèi)外科技企業(yè)如微軟、Meta等均在積極布局VR教育，zSpace提供的3D仿真軟硬件系統(tǒng)和教學(xué)內(nèi)容在美國也大受歡迎。國內(nèi)新興的創(chuàng)業(yè)公司、VR的硬件公司以及傳統(tǒng)的教育公0505阻力一是政策環(huán)境方面尚不具備條件。調(diào)研報告顯示，校長等領(lǐng)導(dǎo)層面均表示大規(guī)模的資金投入是VR教育應(yīng)用決策時首先考慮的問題。而當(dāng)前中小學(xué)對VR硬件設(shè)備采購的專項資金支持不足，導(dǎo)致常態(tài)化教學(xué)中VR硬件設(shè)備數(shù)量不足?；A(chǔ)教育使用VR設(shè)備開展學(xué)習(xí)時，生機(jī)比遠(yuǎn)超1：1，甚至高達(dá)6：1。此外，學(xué)校的教學(xué)考核中缺乏相應(yīng)的政策支持。訪談教師均表示虛擬實驗教學(xué)需要花費額外的時間和精學(xué)中的應(yīng)用場景，無法滿足靈活組織教學(xué)活動的需求。調(diào)研報告顯示，教師對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的監(jiān)管和評價是VR教學(xué)常態(tài)化開展中面臨的一大挑戰(zhàn)。另一方面，對內(nèi)容資源統(tǒng)一管理的配套軟件不地實現(xiàn)資源存儲、分發(fā)、更新與共享。在職業(yè)教育領(lǐng)域，仍然缺少對內(nèi)容資源統(tǒng)一管理的配套軟件，無阻力三是符合教學(xué)需求的優(yōu)質(zhì)內(nèi)容資源短缺。調(diào)研報告教學(xué)，無法滿足其它學(xué)科的教學(xué)需求。同時，VR教學(xué)內(nèi)容本身的適切性、靈活性和共享性足不同場景的教學(xué)需求。部分校長在訪談中表示VR內(nèi)容資源是否能夠滿足實際的教學(xué)阻力四是基礎(chǔ)教育常態(tài)化應(yīng)用受客觀條件限制。對小學(xué)生而言，用眼健康問題是開展常態(tài)化應(yīng)用時教師和校長的顧慮之處。VR設(shè)備常態(tài)化應(yīng)用是否會影響小學(xué)生的視力健康，以及VR體驗中出現(xiàn)的眩暈等身體不適感是否會影響小學(xué)生的身體健康，這些問題尚未得到科學(xué)論證。對中學(xué)生而言，學(xué)習(xí)時間0606教師信息化教學(xué)能力是推動VR教學(xué)走向深度融合和創(chuàng)新應(yīng)用的關(guān)鍵。然而，調(diào)研報教師熟練操作和使用各種VR設(shè)備和軟件工具資源。二是缺乏系統(tǒng)化的、持續(xù)的理論和實（3）VR教學(xué)規(guī)模化應(yīng)用尚缺乏成熟的實當(dāng)前，VR教育應(yīng)用仍然處于以學(xué)校為單位的試點探索或教師成熟的實踐模式。調(diào)研報告顯示，近50%的中小學(xué)教師認(rèn)為VR在基礎(chǔ)教育的應(yīng)用處于以學(xué)校為單位的試點階段，28%認(rèn)為仍然處于教師個人摸索階段；近60%的職校教師認(rèn)為目前所在學(xué)校中VR在教學(xué)上總體而言，VR在賦能教育的實踐過程中存在內(nèi)生動力不足和外部支撐薄弱的問題。VR本身的技術(shù)體系尚不夠成熟，表現(xiàn)在VR硬件系統(tǒng)的易用性和可用性尚不能滿足在教育領(lǐng)域常態(tài)化應(yīng)用的軟件資源和內(nèi)容資源也不完全符合教育教學(xué)的需求。就外部支撐而言，國家層面的政策支持相對不足，教育的重要利益相關(guān)者對VR教育應(yīng)用帶來的各種風(fēng)險存在隱憂，支撐VR常態(tài)化應(yīng)用的多方合作機(jī)0707技術(shù)賦能教學(xué)需要以教育教學(xué)理論為指導(dǎo)，遵循學(xué)與教的基本規(guī)律，才能夠發(fā)揮其最大的效力。教育系統(tǒng)的復(fù)雜性在于學(xué)習(xí)場景的多樣性、動態(tài)性和自組織性。虛擬現(xiàn)實賦能教學(xué)需要以場景為抓手，找準(zhǔn)技術(shù)賦能的發(fā)力點；以教育教學(xué)理論為指導(dǎo)，精心設(shè)計技術(shù)支持的教學(xué)活動和流程；以循證研究為導(dǎo)向，全面評估技術(shù)賦能帶來的短期和長期效益。按照教育的不同類型，白皮書分別呈現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實在基礎(chǔ)教育、高等教育和職業(yè)教育領(lǐng)域應(yīng)用的五大典型場景，剖析了這些典型場景背后的理論模型，以期為0808探究學(xué)習(xí)是中小學(xué)課堂教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。但受限于課堂時空有限以及探究所需條件的不足，課堂探究學(xué)習(xí)往往無法給每一位學(xué)生提供親身體驗、深入探究的機(jī)會。特別是科學(xué)探究中的實驗環(huán)節(jié)，由于實驗材料的限制或是實驗安全的考慮，學(xué)生很難在有限的課堂時間內(nèi)通過實驗探究獲得直接的經(jīng)驗，并據(jù)此主動完成意義建構(gòu)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在課堂探究場景中的應(yīng)用能夠為打破課堂時空限制，支持每一位本案例[11]是一堂探究復(fù)習(xí)課，課堂內(nèi)容圍繞分子的特征展子的化學(xué)性質(zhì)相同、不同種分子的化學(xué)性質(zhì)不同三個重要知識點，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究常見氣體的體驗式學(xué)習(xí)(ExperientialLearning)由美國社會心理學(xué)家、教育家大衛(wèi)·庫伯(DavidKolb)提出，整合了杜威、班杜拉等人的教育思想，植根于自我效能感（self-ef?cacy）理論[12]。體驗式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)個人經(jīng)歷或經(jīng)驗在學(xué)習(xí)過程中的重要作用，認(rèn)為學(xué)習(xí)是通過經(jīng)驗的轉(zhuǎn)化而創(chuàng)造知識的過程，非常重視學(xué)習(xí)者虛擬現(xiàn)實技術(shù)在幫助學(xué)習(xí)者勝任現(xiàn)實世界中不切實際或不可能完成的體驗式學(xué)習(xí)任務(wù)方面頗具優(yōu)生只能通過觀看視頻獲得間接的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，3D交互課件為學(xué)生通過親自動手操作獲得直接的學(xué)習(xí)經(jīng)驗0909再次，學(xué)生用VR仿真交互課件檢驗氧氣和二氧化碳的性質(zhì)，利用VR頭顯設(shè)備和交互手柄在360°擬傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中不可能大批量制取氧氣和二氧化碳，學(xué)生只能通過觀看教師演示，無法親自動手實據(jù)和結(jié)論之間的邏輯關(guān)系”。虛擬實驗創(chuàng)編系統(tǒng)為學(xué)生設(shè)計實驗方案、驗證實驗猜想、修正實驗方案等實驗里實現(xiàn)對現(xiàn)有知識的綜合運用和拔高。可見，虛擬實驗支持的課堂教學(xué)能夠縮短實驗時間，支持學(xué)生在課堂上有限的時間內(nèi)進(jìn)行了多個實驗方案的驗證，大大提高了實驗教學(xué)的課堂容量和質(zhì)量。同時，虛擬實驗解決了真實實驗中實驗儀器不足、藥品種類缺乏的問題，減少了老師準(zhǔn)備實驗器材的繁瑣和難習(xí)無疑為做好科學(xué)教育加法提供了重要途經(jīng)，家庭是中小學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)的主要場所。實驗教學(xué)是科學(xué)教育的重要內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途經(jīng)。如何幫助中小學(xué)生在課外，特別是實驗條件有限的家中既能動腦又能動手，開展自主探究，鞏固實驗知識，提升科學(xué)素養(yǎng)成為亟待解決的難題。虛擬實驗在本案例[16]是圍繞七年級下冊《生物學(xué)》中的寒假自主學(xué)習(xí)與新學(xué)期開學(xué)后的新知探索做好銜接，包含《模擬膈肌運動與胸廓容積的變化》、《膝生成性學(xué)習(xí)理論（GenerativeLearningTheWittrock）提出，認(rèn)為學(xué)習(xí)的生成過程是學(xué)習(xí)主體根據(jù)自己的先前經(jīng)驗、態(tài)度、興趣，以及認(rèn)知策略對當(dāng)前環(huán)境中的感覺信息產(chǎn)生選擇性注意，獲得選擇性信息并利用原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)建構(gòu)該信息的意義，從而促進(jìn)技術(shù)情境下生成性學(xué)習(xí)發(fā)生的策略：總結(jié)（Summarizing）、制圖（Mapping）、繪畫（Draw-研究表明，在虛擬現(xiàn)實支持的學(xué)習(xí)中采用生成性學(xué)習(xí)策略有助于提升學(xué)習(xí)者的知識保留和知識遷移在家開展實驗探究提供了親身體驗和深入探究的機(jī)會。同時，在生成性學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下，要求學(xué)生將探究過程和實踐成果通過拍照或視頻的方式記錄下來，然后上傳至人人通教育云平臺進(jìn)行互動交流，學(xué)本案例以任務(wù)驅(qū)動的模式，引導(dǎo)學(xué)生選擇《模擬膈肌運動與胸廓容積的變化》、《膝跳反射》、《用廢舊報紙制作再生紙》三個探究活動中的一個進(jìn)行探究實踐。下面以《模擬膈肌運動與胸廓容積的我們每時每刻都在進(jìn)行呼吸，呼吸與人類生活息息相關(guān)。正常成年人一般情況下呼吸頻率是16-18界氣體交換的裝置。制作的過程以照片或視頻的形式在人人通上進(jìn)行提交，還可以寫上簡單的制作心首先，在放假前教師將中央電化教育館虛擬實驗教學(xué)服務(wù)系統(tǒng)的賬號、《使用幫助》和《探究活動介紹》下發(fā)給學(xué)生，并與學(xué)生、家長保持交流，及時解答疑惑。其次，學(xué)生在家中利用課本自主學(xué)習(xí)實關(guān)材料進(jìn)行實物實驗探究，實現(xiàn)從虛擬實驗探究到實物實驗探究的完美過渡。最后學(xué)生將探究過程、成果、心得體會等以照片或視頻的形式上傳至武漢教育云平臺的人人通空間，由學(xué)科）（本案例中虛擬實驗的應(yīng)用打通了學(xué)校課堂學(xué)習(xí)和家庭自主學(xué)習(xí)的連接，完美結(jié)合了虛擬實驗探究和實物實驗探究的優(yōu)勢，有效激發(fā)了該校學(xué)生對實驗探究活動的興趣和熱情。該活動也得到了家長們的大力支持，為家校合作提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提供了很好的思路。不少家長表示，這樣虛實結(jié)合的探究活動有作為人才培養(yǎng)重要組成部分的實踐教學(xué)是根據(jù)認(rèn)識的本質(zhì)和規(guī)律、實踐的特點和作用以及教學(xué)目的和要求開展的實踐活動，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是促進(jìn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要途徑和手段[20]。然而，人文社科的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)一直被忽視，使其長相比于新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科，新文科建設(shè)的實踐教學(xué)問題更加凸顯。強(qiáng)化人文科技戰(zhàn)略融合的新文科建設(shè)對高等教育理念、教育目標(biāo)、培養(yǎng)模式、專業(yè)建設(shè)、課程體系、教學(xué)方法以及實驗實踐環(huán)節(jié)等均提出了新要求。虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持的虛擬仿真實驗實踐教學(xué)為新文科背景下的創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了新本案例是來自國家虛擬仿真實驗教學(xué)課程共享平臺iLab的一門國家一流虛擬仿真教學(xué)課程。課程通入虛擬現(xiàn)場，沉浸式、交互式地體驗現(xiàn)場采訪的各個環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的新聞意識、政策意識、危機(jī)意識，以及自主學(xué)習(xí)能力、采訪能力、寫作能力、問題解決能力等。本案例的授課對象是大學(xué)生，學(xué)習(xí)的情境學(xué)習(xí)理論源自于讓·萊夫（JeauLave）與丁納·溫格（EtienneWenger）合著的《情境學(xué)習(xí)：合法的邊緣性參與》（Situate間聯(lián)系的屬性以及互動的產(chǎn)物，要求將學(xué)習(xí)置于知識生產(chǎn)的特定的物理或社會情境中；將參與視作學(xué)習(xí)的關(guān)鍵成分，要求學(xué)習(xí)者通過理解和經(jīng)驗的不斷地相互作用，在不同情境中進(jìn)行知識虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過模擬類似于真實世界的物理或社會情境，允許學(xué)習(xí)者參與其中，通過與虛擬環(huán)境的持續(xù)互動，完成對知識的意義建構(gòu)。本案例運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了擬真的公共危機(jī)事件報道場景，讓學(xué)生以第一人稱視角體驗和參與采訪中的各項任務(wù)，在體驗和參與的過程中完成知識技能教師向?qū)W生說明實驗?zāi)康?、實驗原理（即新聞采訪與寫作的相關(guān)基礎(chǔ)知識）、實驗內(nèi)容、實驗過程以及實驗要求，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的實驗操作，介紹整個實以情景模擬和場景啟發(fā)為基礎(chǔ)，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行采訪工作的實踐操作，以此來培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題以及處理危機(jī)問題的能力，提高學(xué)習(xí)效果。實驗項目設(shè)有學(xué)習(xí)模式和考核模式。在學(xué)習(xí)模式，學(xué)生可以首先選擇進(jìn)行個人自主學(xué)習(xí)、探究和練習(xí)，系統(tǒng)設(shè)有提示點，幫助和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的操作和知識點細(xì)節(jié)的理解。在進(jìn)行練習(xí)后，學(xué)生可以進(jìn)入考核模式，在不依靠輔助提示的情況下自主檢驗學(xué)習(xí)系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)置的評分標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生的實驗作品和實驗結(jié)果進(jìn)行評估和分析。與此同時，教師將對考點教師與學(xué)生共同討論實驗過程中的得失，總結(jié)個人學(xué)習(xí)成效的長短優(yōu)劣，提出發(fā)揮優(yōu)勢、補(bǔ)強(qiáng)短板在上述四個階段中，均貫穿了情景還原、任務(wù)驅(qū)動和人機(jī)交互等幾種基本的教學(xué)方式，讓學(xué)生在實踐中樹立一種工程師式的操作思維，體驗其中的細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)和需要付出的艱辛勞動，塑造良好的職業(yè)習(xí)由于公共危機(jī)事件報道具有突發(fā)性、危險性和不易接近性，很難讓學(xué)生親身參與并進(jìn)行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)。虛擬仿真實驗教學(xué)注重教學(xué)過程中的整體性和連貫性，系統(tǒng)地融合了公共衛(wèi)生危機(jī)事件的內(nèi)涵，采訪過程中的專業(yè)知識，以及社會心理狀況的調(diào)查等必要內(nèi)容。同時，由于新聞采訪需要在現(xiàn)場完成，傳統(tǒng)教學(xué)中很難對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行監(jiān)控并開展過程性評價。虛擬仿真軟件能將學(xué)生的實驗操作過程記錄下來，并實時觀察，實驗過程中還設(shè)置有多個考點，可以有效開展過程性評價。作為對傳統(tǒng)教學(xué)的延伸與拓展，虛擬仿真實驗教學(xué)的虛實結(jié)合、沉浸交互及共享開放特征，能夠支持學(xué)生隨時隨地開展實踐職業(yè)教育領(lǐng)域的職業(yè)技能實訓(xùn)對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支撐有著強(qiáng)烈的需求。2023年，教育部印發(fā)了關(guān)于加快推進(jìn)現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革重點任務(wù)的通知，要求各校要瞄準(zhǔn)專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)中“高投入高難度高風(fēng)險、難實施難觀摩難再現(xiàn)”等現(xiàn)實問題，結(jié)合自身實際，有效運用虛擬現(xiàn)實、數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù)，建設(shè)職業(yè)教育虛擬仿真實訓(xùn)基地，開發(fā)資源、升級設(shè)備、構(gòu)建課程、組建團(tuán)隊，革新傳統(tǒng)實本案例來自長沙航空職業(yè)學(xué)院的航空產(chǎn)業(yè)集群虛擬仿真實訓(xùn)基地。該實訓(xùn)基地針對航空復(fù)雜工藝知過程的進(jìn)行方式和步驟實際上是被身體的物理屬性所決定的；認(rèn)知的內(nèi)容是身體提供的；認(rèn)知、身程中的重要作用，認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者對環(huán)境的感知和作用于環(huán)境的行為之間互動的結(jié)果[25]。虛擬環(huán)境中,學(xué)習(xí)者通過擁有一個虛擬身體（Avatar）獲得具身化體驗，通過控制虛擬身體與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，在持續(xù)的交互與反饋過程中完成與身體經(jīng)驗相關(guān)的認(rèn)知加工。職業(yè)教育中的復(fù)雜技能學(xué)習(xí)除了需要為學(xué)生營造真實的學(xué)習(xí)請境外，還需要以具身認(rèn)知理論為指導(dǎo)對復(fù)雜技能學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行精心設(shè)計，以此航空產(chǎn)業(yè)集群虛擬仿真實訓(xùn)基地覆蓋通用航空器維修、空中乘務(wù)、無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)、航空物流管理和航空機(jī)電設(shè)備維修5個專業(yè)。實訓(xùn)基地針對教學(xué)資源的個性化開發(fā)與持續(xù)更新的需要，拓展校企合作模式，加強(qiáng)創(chuàng)新，進(jìn)一步推動院校教學(xué)實訓(xùn)、校企職工培訓(xùn)的轉(zhuǎn)型升級，形成多元化人才提升需求的培實訓(xùn)項目包括機(jī)務(wù)維修、航空公共安全時間應(yīng)急管理、飛行仿真實訓(xùn)、事故應(yīng)急救援、航空器環(huán)控系統(tǒng)維修等，支持課程包括《空氣動力學(xué)和維護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)》、《航空機(jī)械基礎(chǔ)》等。《空氣動力學(xué)和維護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)》課程與企業(yè)緊密聯(lián)系，在課程基礎(chǔ)上設(shè)立航空維護(hù)技術(shù)導(dǎo)師團(tuán)，教學(xué)過程中進(jìn)一步將維護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)和崗位能力以及國賽項目相融合，成為崗位練兵的重要支撐。《航空機(jī)械基礎(chǔ)》以課促賽，將深挖思政元素，讓學(xué)生了解中國航空的發(fā)展史和偉大成就等，激發(fā)學(xué)生愛國、航空情懷，增強(qiáng)學(xué)生職業(yè)VR使航空復(fù)雜工藝360度展示在學(xué)生面前，支持學(xué)生通過在虛擬環(huán)境中反復(fù)觀察和操作高仿真航空設(shè)備，從而達(dá)到航空專業(yè)維修的考核要求?；贏R/V或者破壞性的實驗教學(xué)的支持，從而降低真實設(shè)備的損耗，同時也確保實驗的安全。學(xué)生以第一人稱角色扮演的方式進(jìn)行崗位模擬操作，掌握業(yè)務(wù)流程和操作技巧，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與教學(xué)效率，實現(xiàn)了“線上數(shù)字資源學(xué)習(xí)+線下VR虛擬仿真訓(xùn)練”的職業(yè)技能學(xué)習(xí)新模式，全方位助力航空專業(yè)人才師范院校天然連接著基礎(chǔ)教育和高等教育，在提高人的數(shù)字素養(yǎng)、深化教育數(shù)字化變革、建設(shè)教育強(qiáng)國中具有重要的紐帶作用。智能時代的教師數(shù)字化素養(yǎng)培訓(xùn)是當(dāng)前教師培訓(xùn)工作的重點，也是師范類院校人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。2022年底，教育部發(fā)布《教師數(shù)字素養(yǎng)》教育行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范化教師數(shù)字素養(yǎng)培訓(xùn)，提升教師利用數(shù)字技術(shù)優(yōu)化、創(chuàng)新和變革教育教學(xué)活動的意識、能力和責(zé)任。作為數(shù)字化素養(yǎng)的重要組成部分，教師的數(shù)字化教學(xué)技能培養(yǎng)已無法依賴傳統(tǒng)的講授式培訓(xùn)方式來開展，而必須要依賴虛本案例來自俄克拉荷馬州立大學(xué)（OklahomaStateUniversity）開展的一加混合現(xiàn)實模擬Mursion?課程的師范生如何看待混合現(xiàn)實模擬課程對他們的學(xué)習(xí)、職業(yè)自信心，以及后續(xù)的教育實習(xí)的影響。Mursion?是一個混合現(xiàn)實模擬，它提供了一個由數(shù)字和物理組件組成的環(huán)境。該模擬程序使用人工智能和真人演員的混合來模擬不同的交互設(shè)置，幫助師范生在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)授課、管理課堂和練習(xí)教學(xué)技能，為師范生教學(xué)模擬提供了在受控環(huán)境中進(jìn)行真實練習(xí)的機(jī)會，并減少虛擬現(xiàn)實、混合現(xiàn)實等支持的仿真模擬可以為教師或師范生提供擬真的教學(xué)場景和體驗式學(xué)習(xí)的機(jī)會。學(xué)生在沉浸式虛擬環(huán)境中可以通過Avatar的形式進(jìn)行角色扮演，在對各種教學(xué)活動的體驗中完成研究邀請了師范生同時參加混合現(xiàn)實模擬Mursion?的課程和一門教育實習(xí)課程。師范生在模擬課程中參加了以下三個場景中的一個：引導(dǎo)和吸引中學(xué)生參與討論，給中學(xué)生上康奈爾筆記課，或者與成人一起主持家長會。模擬課程是在一個配備了LCD智能板屏幕的混合現(xiàn)實技術(shù)實驗室進(jìn)行的，該屏幕用于訪問模擬。實驗室為師范生提供了一個開放空間，讓他們參與模擬，并在空間的周邊設(shè)置了座位，讓師范生在等待輪到模擬的時候觀察他們的同伴。在每位師范生參與模擬結(jié)束后，主持人帶領(lǐng)師范生進(jìn)行匯報，并對所經(jīng)歷和觀察的事情進(jìn)行反思。在模擬課程結(jié)束之后，研究人員從參與課程學(xué)習(xí)的94名師范生中選擇了13名進(jìn)行深度訪談，每次訪談持續(xù)20分鐘左右，收集他們在混合現(xiàn)實模擬中的體驗的質(zhì)性首先，參加培訓(xùn)的師范生都認(rèn)為混合現(xiàn)實模擬提供了一種比他們在教育實習(xí)中更真實的觀察體驗。其次，師范生表示在混合現(xiàn)實模擬培訓(xùn)期間，從對同伴的觀察中感知到學(xué)習(xí)遷移的發(fā)生，因為他們會根據(jù)在同伴參與模擬期間所做的觀察來調(diào)整自己在模擬中的行為表現(xiàn)。師范生反饋從混合現(xiàn)實模擬經(jīng)驗中學(xué)習(xí)到的知識遷移到了他們在課程結(jié)束后的教育實習(xí)中。例如，一位師范生明確議場景中與家長化身的經(jīng)歷影響了她后來在參與真實的家長會時的決策。最后，參加模擬培訓(xùn)的師范生表示，由于通過模擬進(jìn)行了練習(xí)，在未來的教育實習(xí)中，他們更有信心能處理好在模擬體驗中遇到的類似情況?？梢?，混合現(xiàn)實模擬不僅能夠為師范生提供教學(xué)技能練習(xí)的機(jī)會，而且有助于提升師范生的職虛擬現(xiàn)實技術(shù)體系包含硬件開發(fā)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，與資源生產(chǎn)相關(guān)的軟件工具和內(nèi)容生產(chǎn)工具體系，以及與行業(yè)應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)融合體系。技術(shù)體系細(xì)分而言，包含內(nèi)容制作技術(shù)、采集建模技術(shù)、感知交互技術(shù)、渲染呈現(xiàn)技術(shù)、傳輸分發(fā)技術(shù)、自然顯示技術(shù)。其中，共性技術(shù)體系包含混合增強(qiáng)智能新架構(gòu)與新技術(shù)，虛擬現(xiàn)實智能建模技術(shù)、三維智能建模與云建模技術(shù)、VR模型的大規(guī)模數(shù)據(jù)采集技總體而言，虛擬現(xiàn)實有單機(jī)智能與網(wǎng)聯(lián)云控兩種技術(shù)路徑。目前，大多數(shù)企業(yè)基于單機(jī)智能這一技術(shù)路徑，重點關(guān)注近眼顯示、渲染計算、感知交互與內(nèi)容制作方面的研發(fā)創(chuàng)新、技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及控制成本等相關(guān)工作，網(wǎng)聯(lián)云控主要體現(xiàn)在內(nèi)容上云后的流媒體服務(wù)。未來，虛擬現(xiàn)實的發(fā)展不是兩者簡單相加，而是有機(jī)融合：在云、網(wǎng)、邊、端、用、人等相結(jié)合的創(chuàng)新體系下，通過重構(gòu)現(xiàn)有系統(tǒng)架構(gòu)，觸發(fā)產(chǎn)業(yè)飛躍發(fā)展，并且在這一深度融合創(chuàng)新的框架下，重新定義新技術(shù)、新產(chǎn)品、新標(biāo)準(zhǔn)、新市場與新業(yè)如圖3-2所示，虛擬現(xiàn)實涉及如下關(guān)鍵技術(shù)：近眼顯示技術(shù)、內(nèi)容制作技術(shù)、感知交互技術(shù)、渲染VR近眼顯示的理論基礎(chǔ)是雙眼立體視覺原理，同一物體在左右雙眼視網(wǎng)膜成像時存在視差通過視覺皮層融合進(jìn)而產(chǎn)生三維立體感。頭戴式顯示技術(shù)正成為虛擬現(xiàn)實主流立體視覺顯示技術(shù)，為雙眼提供立體圖像，進(jìn)而產(chǎn)生立體視覺效果。近眼顯示的參數(shù)指標(biāo)是影響用戶體驗感受的主要因素[29]，主要包括視場角(FieldofView,FOV)、分辨率(Resolution)、刷新率(RefreshRate)、運動到成視場角主要用于衡量寬廣度，指的是顯示器兩側(cè)邊緣與觀察點(眼睛)連線的夾角，視場角的大小直接決定著用戶的視覺感受，視場角是用戶的臨場感[30]和沉浸感[31]的重要因素。在水平方向上，人單眼的舒適角度為60°,在此方位區(qū)間內(nèi)人眼視力最為敏感；單眼的視野(不轉(zhuǎn)動眼球、脖頸)約為左右各95°,雙眼重合的視野角度為120°。通常VR頭顯的水平視場角要達(dá)到90°,才能保證較高的沉浸感，目要概念，指的是視野里單位角度包含的像素數(shù)，通常計算方式是(單眼成像)視野內(nèi)最長對角線像素量除以該對角線的視場角。從數(shù)字上看，PPD越高，顯示的畫面自然可以越精細(xì)，有研究稱人眼正常視力下暢程度，指的是VR屏幕上圖像的每秒更新的頻次，理想的刷新率應(yīng)在90-120Hz或以上。一般而言，VR顯示的刷新頻率越高，屏幕上圖像閃爍感就越小，穩(wěn)定性也就越高，圖像顯示越自然清晰，可以減輕用戶產(chǎn)生眩暈感[33]。一般來說，如能達(dá)到80Hz以上的刷新頻率，就可完全消除圖像閃爍和抖動感，減輕頭部移動，VR場景應(yīng)該與移動相匹配。這兩個動作之間的延遲越多，VR畫面看起來就越不真實，并且基于用戶與虛擬環(huán)境內(nèi)容之間的交互程度，可分為弱交互和強(qiáng)交互兩種類型。前者用戶在虛擬環(huán)境中可選擇視點和位置，用戶體驗是相對被動，體驗內(nèi)容也是預(yù)先規(guī)劃好的，主要包括VR直播、VR全景視頻等應(yīng)用場景；后者是內(nèi)容須根據(jù)用戶的交互信息進(jìn)行實時渲染，自由度、實時性與交互感更強(qiáng)。在弱交互方面，主要呈現(xiàn)出強(qiáng)調(diào)高質(zhì)量、多格式的專業(yè)生成內(nèi)容(PGC)和操作便捷、成本可控的用戶生成內(nèi)容(UGC)兩種發(fā)展訴求，技術(shù)選型包括手機(jī)式、一體單目/多目、陣列式、光場式等內(nèi)容采集設(shè)備。VR視頻的交互體驗自由度也正從基于視野轉(zhuǎn)動的3DoF發(fā)展為場景中自由過采集用戶實時心率、眼動、語音、微表情等多元化生理指標(biāo)，可建構(gòu)出依據(jù)用戶偏好反饋的定制化內(nèi)容敘述線。此外，隨著VR直播的常態(tài)化，制作上云將成為簡化虛擬現(xiàn)實內(nèi)容攝制流交互方面，3D數(shù)字模型通常基于掃描數(shù)據(jù)或多視角圖像進(jìn)行三維建模，通過紋感處理，并嵌入文本、音頻和視頻信息完成實體重建。當(dāng)前，基于RGBD相機(jī)等技術(shù)方案低成本、高速率生成高質(zhì)量3D模型正成為可能。此外，虛擬化身的制作作為VR多人社交的關(guān)鍵，通過追蹤采集用戶在技術(shù)方面，基于口型、眼動、表情、手勢肢體等上半身虛擬化身技術(shù)初步走向成熟，有望增在支撐性技術(shù)方面，WebXR推動了虛擬現(xiàn)實內(nèi)容與各類終端平臺、操作系網(wǎng)頁開發(fā)框架支撐的同時，深化了對新一代3D圖形應(yīng)用程序Vulkan的協(xié)同，適配了手勢、眼動追蹤等多元化的交互方式，豐富5G邊緣計算等應(yīng)用場景。操作系統(tǒng)（OS）聚焦發(fā)展實時性、多任務(wù)、感知交3.1.3感知交互技術(shù)理想人機(jī)交互可讓虛擬現(xiàn)實用戶聚焦交互活動本身，而忘記交互界面的存在，自然化、情景化與智能化成為感知交互技術(shù)的主要特征。追蹤定位是感知交互領(lǐng)域的基礎(chǔ)能力，存在著Outside-in和Inside-out兩條技術(shù)路線[35]。前者需要在環(huán)境中布置(基站外設(shè))定位器，實現(xiàn)從外到內(nèi)的位置計算；后者則只需借助VR設(shè)備自身的傳感器進(jìn)行環(huán)境感知與位置計算。當(dāng)前，基于視覺+IMU慣性測量融合的Inside-out追蹤定位技術(shù)全面成熟，正規(guī)?；瘧?yīng)用于頭顯終端。Inside-out在追蹤定位方面已接近Outside-in的效果，這種省去基站外設(shè)的追蹤方式符合大眾市場發(fā)展趨勢。在VR交互方面，VR控制器輸入是當(dāng)前最為常見的輸入方式，手勢追蹤初步成熟，基于手勢追蹤的裸手輸入、裸手+控制器等交互外設(shè)協(xié)同共存將成為發(fā)展趨勢。手勢追蹤技術(shù)的優(yōu)勢在于消減了用戶對交互外設(shè)的配置操作與購買成本，無須考慮充電配對問題，且手勢信息等仍是VR終端的重要交互輸入，但在達(dá)到沉浸體驗門檻后，眼動追蹤成為VR終端的新標(biāo)配。眼動追蹤技術(shù)主要分為基于特征與基于圖像的發(fā)展路徑，該技術(shù)發(fā)展焦點在于眼動算法如何基于所采集的原始眼動3.1.4渲染計算技術(shù)Neo4。沉浸式VR眼鏡作為輕量級的VR設(shè)備，則是利用手機(jī)、云渲染與本地渲染并非是相互獨立的發(fā)展軌道，相比于本地渲染依賴于終端完成，其聚焦云網(wǎng)邊端的協(xié)同渲染，將渲染算力導(dǎo)入云端，具有降低終端配置成本的優(yōu)點。當(dāng)前，公有云的云控網(wǎng)聯(lián)需要解決云上算力成本、確定性網(wǎng)絡(luò)成本等難題，面向消費者進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用仍然存在一定距離。在教育領(lǐng)域，尤其是高等教育，云端渲染不需要依托公有云支持，可通過學(xué)校區(qū)內(nèi)私有云共享算力資源、并改造學(xué)校局域網(wǎng)滿足確定性時延的要求，從云-管-邊-端協(xié)同配合，實現(xiàn)端云算力協(xié)同、終端算顯分離，有工信部出臺的“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動計劃中提到，系統(tǒng)推進(jìn)固定網(wǎng)絡(luò)和移動寬帶邁入千兆時聞發(fā)布會顯示，學(xué)校的信息化配置水平顯著提高，2021年全國義務(wù)教育學(xué)?；ヂ?lián)網(wǎng)(固定網(wǎng)絡(luò))接入率接近100%。固定網(wǎng)絡(luò)作為新基建的先導(dǎo)基礎(chǔ)，經(jīng)歷了語音時代、寬帶時代、視頻時代、4K超高清時代，網(wǎng)絡(luò)在光纖入戶(FTTH/FTTO)的基礎(chǔ)上，正進(jìn)一步拓展至房間(FTTR)、終端等，通過配合WiFi6保障每間教室的高質(zhì)量、多并發(fā)的虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)體驗。此時，千兆光網(wǎng)+云VR將成為F5G時代的典型特征與重點應(yīng)用的結(jié)合。與前幾代固定網(wǎng)絡(luò)相比，F(xiàn)5G千兆網(wǎng)絡(luò)憑借著超大帶寬(eFBB)、全光連接(FFC)和極致體驗(GRE)關(guān)鍵特征推動光纖網(wǎng)絡(luò)突破傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)邊際，可為教育的高質(zhì)量發(fā)展提供高速、便捷、綠第五代移動通信技術(shù)(5G)是具有高速率、低時延和大連接特點的新一代寬帶移動通信技術(shù)，5設(shè)施是實現(xiàn)人機(jī)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。5G的三大類應(yīng)用場景包括增強(qiáng)移動寬帶(eMBB)、超高可靠低時延通信(uRLLC)和海量機(jī)器類通信(mMTC)。由于虛擬現(xiàn)實編碼率高、交互性強(qiáng)，在4G網(wǎng)絡(luò)下僅可滿足2K業(yè)務(wù)，尚難以滿足4K/8K虛擬現(xiàn)實在教育教學(xué)中的規(guī)模部署，須依托于5G的上行大帶寬、網(wǎng)絡(luò)低時延等能力滿足虛擬現(xiàn)實的進(jìn)階體驗。此外，多接入邊緣計算(MEC)將密集型計算任務(wù)遷移到附近的網(wǎng)絡(luò)邊緣，降低核心網(wǎng)和傳輸網(wǎng)的擁塞與負(fù)擔(dān)，減緩網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力，并快速響應(yīng)用戶請求并提升服務(wù)質(zhì)除了以上五種關(guān)鍵技術(shù)外，在《虛擬現(xiàn)實與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動計劃（2022—2026年）》中還提到了壓縮編碼技術(shù)和安全可信技術(shù)。壓縮編碼技術(shù)是對傳輸?shù)膬?nèi)容進(jìn)行壓縮編碼以其更快的傳輸內(nèi)容的方法。在《行動計劃》[36]中，壓縮編碼技術(shù)重點推動基于視角的超高分辨率（8K及以上）虛擬現(xiàn)實視頻編碼技術(shù)。突破六自由度虛擬現(xiàn)實視頻、球體視頻、全息視頻、沉浸式音頻、多模態(tài)數(shù)據(jù)等壓縮編碼技術(shù)。研究自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，推動虛擬現(xiàn)實編解碼向網(wǎng)絡(luò)智能協(xié)同方向發(fā)展。以5智能、大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等為代表的信息技術(shù)時代的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全存在的問題受到廣泛的關(guān)注和極大的重視?；谥鲃用庖叩闹鲃臃烙尚庞嬎慵夹g(shù)可有效提高系統(tǒng)整體的防護(hù)效果[37]?？尚庞嬎闶窃谟嬎愫屯ㄐ畔到y(tǒng)中廣泛使用基于硬件安全模塊支持下的可信計算平臺，其組件、操作或過程的行為在任意條件下是可預(yù)測的，并能很好地抵抗應(yīng)用程序軟件、病毒以及一定物理干擾造成的破壞，可以維護(hù)計算機(jī)系統(tǒng)用戶本身的利益和外計算主動免疫雙體系并行動態(tài)度量檢驗技術(shù)，加快可信計算在虛擬現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議與接入機(jī)制的應(yīng)用3.2.1演示型課堂講授教學(xué)場景演示型課堂講授作為現(xiàn)階段最典型的教學(xué)情景，通常是以40-50人教學(xué)班為單位進(jìn)行講授或者演示。教師在課堂中通過實物、圖像、教具或現(xiàn)場操作等進(jìn)行示范教學(xué)(“做給學(xué)生看”)，演示教學(xué)使抽象、復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容變得直觀。VR賦能的演示型課堂講授教學(xué)中，三維立體呈現(xiàn)可幫助學(xué)建立直觀感性的認(rèn)識，可視化的分析過程可幫助學(xué)生理解事物的基本原理和過程。該教學(xué)場景中的學(xué)習(xí)終端在短期內(nèi)仍會以觸控一體機(jī)+平板/PC為主，并步發(fā)展至沉浸式VR/AR眼鏡、VR一體機(jī)等。學(xué)習(xí)資源的形態(tài)主要是以VR視頻為主，部分教學(xué)活動會涉及少量的3D模型。同時，該場景中的感知交互技術(shù)是以觸控交互和頭動追蹤為主，渲染計算方面對算力40-50人教學(xué)班、講授型(演示)40-50人教學(xué)班、講授型(演示)教室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)(WiFi6、5GCPE等)3.2.2協(xié)作式小組研討學(xué)習(xí)場景評性思維等具有獨特優(yōu)勢。通常其教學(xué)規(guī)模是以40-50人組成的教學(xué)班，將學(xué)生學(xué)習(xí)。VR賦能的協(xié)作式小組研討學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)終端在短期內(nèi)仍會以平板/PC為主，逐步發(fā)展至沉浸式知識建構(gòu)，此時學(xué)習(xí)資源的形態(tài)主要是以3D模型為主。同時，該學(xué)習(xí)場景下多人追蹤定位是關(guān)鍵40-50人教學(xué)班(以組為單位，每組3-4人)40-50人教學(xué)班(以組為單位，每組3-4人)校園范圍內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)(WiFi6、5GCPE等)3.2.3互動式個人自主學(xué)習(xí)場景互動式個人自主學(xué)習(xí)場景是學(xué)生個人進(jìn)行自主性學(xué)習(xí)，在虛擬學(xué)習(xí)平臺進(jìn)行社學(xué)習(xí)資源的形態(tài)主要包括VR視頻、3D模型以及虛擬化身，虛擬化身(學(xué)習(xí)者、教師、同較好的社會臨場感體驗。本場景中的感知交互技術(shù)涉及頭動追蹤、手勢追蹤、觸覺反饋等，其中手勢追蹤技術(shù)能夠捕捉學(xué)生的手部、手指的運動，支持學(xué)生動手操作和社交表達(dá)等，觸覺反饋技術(shù)則給學(xué)生在探究過程中精準(zhǔn)的操作體驗。在渲染計算方面，互動式個人自主學(xué)習(xí)多數(shù)是以本地的端側(cè)渲染為主，部分學(xué)習(xí)內(nèi)容需要借助于邊端協(xié)同的渲染方式。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括配有無線網(wǎng)絡(luò)VR視頻、3D模型、虛擬化身(社交)家庭網(wǎng)絡(luò)、教室可用無線網(wǎng)絡(luò)(WiFi6、5GCPE等)3.2.4實訓(xùn)類職業(yè)技能學(xué)習(xí)場景實訓(xùn)類職業(yè)技能學(xué)習(xí)場景的教學(xué)規(guī)模是以30人以上組成的教學(xué)班進(jìn)行職業(yè)技能的訓(xùn)練。學(xué)習(xí)者更多中具有較高難度的職業(yè)技能訓(xùn)練的操作，學(xué)習(xí)者可進(jìn)行多次練習(xí)以習(xí)得知識經(jīng)驗與技能。對于具有危險眼鏡、VR一體機(jī)為主，在虛擬環(huán)境的學(xué)習(xí)內(nèi)容主要是3D模型。同時，該場景下多人追蹤定位是關(guān)鍵，還涉及頭動追蹤、手勢追蹤、觸覺反饋等感知交互技術(shù)。在渲染計算方面，實訓(xùn)類職業(yè)技能學(xué)習(xí)需要借助云端渲染的能力，實現(xiàn)端云協(xié)同渲染。以班或年級為單位的大規(guī)模實訓(xùn)，為保障確定性網(wǎng)絡(luò)時延，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可采用F5G為主的固定網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)光纖到終端，為學(xué)習(xí)者提供極致流暢的網(wǎng)絡(luò)體驗。小規(guī)模實訓(xùn)F5G網(wǎng)絡(luò)為主，小規(guī)模可用無線網(wǎng)絡(luò)(WiFi6、5GC當(dāng)前，VR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用已由建設(shè)虛擬仿真實驗基地和平級為打造沉浸式課堂等創(chuàng)新教學(xué)模式，形成了VR支持的沉浸式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式、Cloud教育、職業(yè)教育和高等教育的應(yīng)用提供了可供借鑒的實踐操作指南，對于深化VR教育應(yīng)用沉浸式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式由武漢市二橋中學(xué)在三年多的實踐探索中總結(jié)提煉而來應(yīng)用的創(chuàng)新實踐模式。作為央教館中小學(xué)虛擬實驗教學(xué)試點項目的首批試點校之一，二橋中學(xué)在推進(jìn)虛擬實驗常態(tài)化教學(xué)的過程中不僅受到了從央館、省館、區(qū)館到市館智能部門的支持，還得到了高校專家學(xué)者在教學(xué)理念、專題教研、案例設(shè)計、教學(xué)模式等方面的引領(lǐng)和指導(dǎo)。為推進(jìn)虛擬實驗的常態(tài)化應(yīng)的虛擬實驗教學(xué)培訓(xùn)，引導(dǎo)教師利用央館虛擬實驗平臺自主創(chuàng)編資源，組織教研團(tuán)隊與骨干教師研發(fā)校本資源，學(xué)校組織篩選符合實際教學(xué)需求的虛擬實驗資源，構(gòu)建校本資源庫。為推進(jìn)虛擬實驗常態(tài)化應(yīng)用的順利實施，學(xué)校建立了專門的虛擬實驗室，充分利用智慧教室和創(chuàng)客教室的現(xiàn)有資源，打造實驗教學(xué)硬件環(huán)境；同時依托央館虛擬實驗教學(xué)平臺和武漢教育云平臺，構(gòu)建了沉浸式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，并沉浸式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式如圖4-1所示，在課前預(yù)備階段，學(xué)生和教師都需要通過央館虛擬實驗教學(xué)服務(wù)系統(tǒng)、武漢教育云平臺進(jìn)行課前準(zhǔn)備。其中，教師通過系統(tǒng)選取教學(xué)資源，精準(zhǔn)分析學(xué)情，并且通過系統(tǒng)發(fā)布任務(wù)。學(xué)生利用系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)化預(yù)習(xí)，同時系統(tǒng)也會發(fā)布本節(jié)課的任務(wù)清單，反饋實驗數(shù)據(jù)。在課中實施環(huán)節(jié)，教師利用系統(tǒng)組織虛擬教學(xué)，創(chuàng)設(shè)沉浸環(huán)境，從而能夠個性化輔導(dǎo)和動態(tài)追蹤學(xué)生疑難。學(xué)生在課堂中可通過沉浸式學(xué)習(xí)開展合作探究，分享交流。在課后鞏固環(huán)節(jié)，教師通過系統(tǒng)平臺創(chuàng)建學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布作業(yè)，并實時記錄學(xué)習(xí)過程。學(xué)生通過平臺推送的課后作業(yè)進(jìn)行練習(xí)和模擬，并VR在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的常態(tài)化應(yīng)用首先需要從政策層面強(qiáng)化頂層設(shè)計，建立專項工作機(jī)機(jī)制，從上自下形成技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)的良好氛圍。其次，需要構(gòu)建校本VR資源庫，確保VR資源的適切4.2CloudVR支持的虛實融合職業(yè)技能實訓(xùn)模式實訓(xùn)是職業(yè)教育人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；诙喙δ軐嵱?xùn)室的本地化部署模式在實踐過程中暴露出諸多問題。首先是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施無法滿足大班并發(fā)無線串流，僅能開展分組輪流實訓(xùn)，降低了教學(xué)效率。其次是各專業(yè)構(gòu)建專屬虛擬實訓(xùn)室，基礎(chǔ)設(shè)施互不共享，造成設(shè)備資源極大浪費；設(shè)備日常充電、管理維護(hù)帶來額外的工作負(fù)擔(dān)；課程資源與硬件設(shè)備捆綁嚴(yán)重，資源設(shè)備兼容問題頻發(fā)。第三，功能型教室僅能服務(wù)于本地教室教學(xué)應(yīng)用，無法通過網(wǎng)絡(luò)利用個人終端設(shè)備做泛在實訓(xùn)練習(xí)，滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求。最后，基于功能性教室的虛擬仿真實訓(xùn)無法滿足教師對實訓(xùn)過程的集中監(jiān)控和管理，無法實現(xiàn)對學(xué)生實訓(xùn)數(shù)據(jù)的記錄和存儲，不利于教師提供及時反饋和個性化指導(dǎo)。針對上述問題，深圳職業(yè)技術(shù)隨著顯卡性能的提升，以及服務(wù)器端資源池化技術(shù)的成熟，實時云渲染將會在高校的虛擬仿真教學(xué)中得到更進(jìn)一步的應(yīng)用。圖4-2展示了云-邊-管-端分層協(xié)同的虛擬仿真實訓(xùn)技術(shù)架構(gòu)。面向教學(xué)應(yīng)用層合資源管理平臺、教學(xué)管理平臺和內(nèi)容創(chuàng)建平臺，可以實現(xiàn)實訓(xùn)資源聚合，支持跨專業(yè)、跨校共享；實現(xiàn)學(xué)情精準(zhǔn)分析和教學(xué)即時反饋，支持教-學(xué)-評一體化良性互動；實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容自主開發(fā)和教學(xué)資源持續(xù)更新，解決內(nèi)容設(shè)備的兼容性問題。面向渲染計算層面的“邊”端，通過統(tǒng)籌算力資源，共享基礎(chǔ)設(shè)施，提供跨專業(yè)、學(xué)院的算力資源共享，提供內(nèi)容渲染、多人協(xié)同、大空間定位等能力，滿足多類教學(xué)系，即以教學(xué)應(yīng)用為中心，從資源開發(fā)、平臺建設(shè)、環(huán)境建設(shè)、團(tuán)隊建設(shè)四個維度統(tǒng)籌推進(jìn)，通過建立規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和采用政策激勵兩項保障措施，最終促進(jìn)高職虛擬現(xiàn)實教學(xué)可持續(xù)高效發(fā)展。在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)方等。在政策激勵方面，主要采用以賽促建和以賽促用的方式，實施教學(xué)信息化能力提升工程，以及開展真教學(xué)平臺的使用和實踐貫穿實訓(xùn)教學(xué)的課前、課中和課后全環(huán)節(jié)。在課前預(yù)備階段，學(xué)生和教師根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)和專業(yè)適當(dāng)設(shè)置自學(xué)和研討學(xué)時。其中，教師通過系統(tǒng)選取教學(xué)資源，精準(zhǔn)分析學(xué)情，并且通在課中實施環(huán)節(jié)，教師利用虛擬仿真教學(xué)平臺對實驗內(nèi)容中規(guī)定學(xué)生必須掌握的基本概念和理論知識進(jìn)行講解。利用虛擬仿真教學(xué)講解實驗?zāi)康摹⒐に嚵鞒?、軟件界面及操作、課程具體安排、注意事項等。重點對背景工藝流程、實驗設(shè)備、軟件中自動控制設(shè)備的調(diào)節(jié)和設(shè)置等講解。學(xué)生通過對課件的學(xué)習(xí)，利用虛擬現(xiàn)實進(jìn)行實驗操作，并可以開展合作探究，分享交流。之后，學(xué)生到真實的實訓(xùn)環(huán)境開展在課后鞏固環(huán)節(jié)，教師通過系統(tǒng)平臺創(chuàng)建學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布作業(yè)，并實時記錄學(xué)習(xí)過程。學(xué)生通過平臺推送的課后作業(yè)進(jìn)行練習(xí)和模擬，并提交作業(yè)，從而達(dá)到個性化提升的效果。實驗完畢合格后，學(xué)生可按要求寫出實驗報告，指導(dǎo)教師可在平臺中對報告進(jìn)行批改。教師改完實驗報告后，可利用平臺對學(xué)生進(jìn)行反饋，并集中對實驗中存在的問題予以總結(jié)，針對這些問題可在后續(xù)實驗中進(jìn)行有針對性的講解技術(shù)體系架構(gòu)創(chuàng)新是實現(xiàn)職業(yè)院校虛擬仿真教學(xué)常態(tài)化開展的必然選擇。XR虛擬仿真實訓(xùn)方案能夠為校區(qū)、社區(qū)、校際等不同場景的實訓(xùn)教學(xué)奠定技術(shù)基礎(chǔ)?；谠?邊-管-端架構(gòu)的XR虛擬仿專業(yè)群統(tǒng)一建基地，專業(yè)聚焦建內(nèi)容，校企協(xié)同建生態(tài)作為一門對操作技巧要求非常高的實踐性臨床醫(yī)學(xué)，口腔醫(yī)學(xué)的實踐教學(xué)長期以來面臨缺少可視化、定量化和自主化操作的訓(xùn)練環(huán)境。由于師資力量的配備，實踐教學(xué)中教師無法對節(jié)和過程做到全程監(jiān)控、準(zhǔn)確評估和及時糾正，導(dǎo)致教學(xué)效率不高。為解決上述難題，北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院與北京航空航天大學(xué)合作研發(fā)了應(yīng)用于口腔教學(xué)的“視聽將口腔醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)與虛擬仿真技術(shù)相結(jié)合的漫長探索。經(jīng)過十余年的探索，研發(fā)團(tuán)隊于2015年形成了國內(nèi)首款可穩(wěn)定模擬牙周臨床關(guān)鍵技能的口腔虛擬仿真操作訓(xùn)練系統(tǒng)，以及國際上首套牙周虛擬仿真實如圖4-4所示，基于視聽觸多反饋口腔虛擬仿真實驗教學(xué)將傳統(tǒng)臨床訓(xùn)練環(huán)境與VR環(huán)境有機(jī)結(jié)合，打通教師教學(xué)、學(xué)生練習(xí)和教學(xué)評價三環(huán)節(jié)，形成了教-學(xué)-評一體化的口腔實踐教學(xué)新模式。對學(xué)生練習(xí)而言，口腔醫(yī)學(xué)生在實際接觸臨床患者前，至少要在仿頭模實驗室里進(jìn)行為期一年的學(xué)習(xí)，實踐各種口腔疾病的診療過程，鞏固理論知識，訓(xùn)練臨床技能。之后再利用口腔虛擬仿真操作訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)一步學(xué)習(xí)，掌握精細(xì)動作技能。仿真系統(tǒng)可模擬常見及非常見病例，具有可高精度量化、無材料消耗等特色，可以使學(xué)生重點掌握實際操作所需要的幅度、力度和方向，支持多次重復(fù)練習(xí)。對教師教學(xué)而言，教師不僅要在傳統(tǒng)環(huán)境中完成理論講授，以及現(xiàn)場指導(dǎo)學(xué)生使用虛擬仿真系統(tǒng)學(xué)習(xí)，還要基于虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開展集體備課，設(shè)計情景交互式教學(xué)內(nèi)容，包括臨床接診、檢查、診斷等，探索虛擬仿真教學(xué)的新規(guī)律和新方法。對教學(xué)評價而言，虛擬仿真系統(tǒng)可以實時記錄學(xué)生的力覺運動數(shù)據(jù)，并做到全程監(jiān)控、準(zhǔn)確評估，幫助教師輕松開展量化的過程性評價和學(xué)期結(jié)束的總結(jié)性評價。通過對學(xué)生力覺運動數(shù)據(jù)的挖掘分析，能夠精準(zhǔn)地找到學(xué)生在日常練習(xí)過程中的操作難點和易錯點，為后續(xù)的教學(xué)設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持，真正實現(xiàn)以評促教。同時，仿真系統(tǒng)支持人機(jī)交互回放和分析，讓學(xué)生通過自主訓(xùn)練、評價和反基于頭戴式顯示設(shè)備的VR滿足了人們對視覺和聽覺交互的需求，卻忽略了觸覺感學(xué)等特殊的學(xué)習(xí)場景中，觸覺交互是非常重要的。本案例是VR觸覺交互在VR支持的教-學(xué)-評一體化口腔實踐教學(xué)模式，解決了傳統(tǒng)口腔實踐教學(xué)面臨的缺少可視化、定量化和自主化操作的難題。但虛擬仿真實踐教學(xué)不能替代傳統(tǒng)的臨床實踐教學(xué)，需要通過“以虛補(bǔ)實、以虛促實、虛實結(jié)合”的方式來共同提高教學(xué)效果。未來教學(xué)模式創(chuàng)新是技術(shù)賦能教育的核心指向，但是模式的創(chuàng)新需要從頂層教學(xué)理念引領(lǐng)到學(xué)習(xí)資源與環(huán)境的適配，再到底層技術(shù)架構(gòu)的支撐。VR教學(xué)的常態(tài)化開展需要從底層技術(shù)架構(gòu)突破，帶動資源與多人協(xié)同、大空間定位、AI分析等能力，滿足多種類型的教學(xué)需求；面向設(shè)備使用層面的終端，支持VR、AR、數(shù)字大屏、移動終端等多類教學(xué)終端，適配多類教學(xué)內(nèi)容，最終實現(xiàn)教學(xué)模式的創(chuàng)新。未來，以高等教育領(lǐng)域為例，可采用學(xué)校統(tǒng)籌建平臺、專業(yè)群統(tǒng)一建基地、專業(yè)聚焦建內(nèi)容的邏輯，校企VR在降低真實學(xué)習(xí)成本，擴(kuò)大學(xué)生實踐學(xué)習(xí)時空范圍，提升學(xué)生學(xué)習(xí)體驗方面具有顯著優(yōu)勢。當(dāng)用階段，仍需要政府、學(xué)校、企業(yè)、家庭、研究機(jī)構(gòu)等多方協(xié)同參與，共同打造引領(lǐng)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR教育應(yīng)用生態(tài)體系。通過技術(shù)架構(gòu)創(chuàng)新，推動VR在教育領(lǐng)域的深度融合和常態(tài)化應(yīng)用，構(gòu)建以教室為中心，貫穿學(xué)校、家庭、社會等場域的線上線下融合的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境，為智能時代的學(xué)習(xí)者提供更建議1：政企校通力合作，打造引領(lǐng)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR教育應(yīng)用生態(tài)技術(shù)創(chuàng)新教育是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要政府、學(xué)校、企業(yè)、家庭、研究機(jī)構(gòu)等多方協(xié)同參與。第一，搭建國內(nèi)VR資源開發(fā)的通用平臺，建立相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，VR資源開發(fā)平臺多基于國外的平臺，不利于我國VR產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。同時，業(yè)界需要建立從硬件設(shè)備到軟件系統(tǒng)再到資源開現(xiàn)對VR學(xué)習(xí)過程的實時監(jiān)管和追蹤評價。首先，研發(fā)國內(nèi)VR資源開發(fā)的通用軟件工具，提供模塊化的操作方式，讓一線教師可以自主開發(fā)符合自身需求的VR資源用于教學(xué)。其次，研發(fā)用于對VR資源統(tǒng)一管理的配套軟件，提高學(xué)校在資源管理、更新與維護(hù)方面的管理效率。最后，研發(fā)用于監(jiān)測和評價學(xué)生硬件資源教育行業(yè)準(zhǔn)入機(jī)制，確保學(xué)習(xí)體驗質(zhì)量。當(dāng)前VR硬件設(shè)備品種繁多，各學(xué)校對VR硬件設(shè)備的采購并未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)查顯示，VR硬件設(shè)備帶來的生理不適感，以及對用眼健康潛在的影建議2：積極探索VR內(nèi)容資源共建共享機(jī)制，構(gòu)建優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源庫VR內(nèi)容資源的可獲得性和適切性是影響其教育應(yīng)用的關(guān)鍵。建議積極探索VR內(nèi)容資源共建共享機(jī)要以政府為主導(dǎo)，構(gòu)建一批基于課程大綱的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源庫。高等和職業(yè)教育領(lǐng)域，可以打造以學(xué)校為究機(jī)構(gòu)多方參與，設(shè)計開發(fā)符合區(qū)域發(fā)展需求的VR內(nèi)容資源。另一方面，以區(qū)域為單位，開展VR教學(xué)建議3：努力探尋VR教育應(yīng)用的最佳實踐路徑，確保技術(shù)應(yīng)用的效果VR內(nèi)容的高沉浸性、強(qiáng)交互性特點決定了其在教學(xué)中的應(yīng)用存在特定的教學(xué)模式。建議努力探尋VR教育應(yīng)用的最佳實踐路徑，確保技術(shù)應(yīng)用的效果和效率。一是采用實證研究的方法，驗證適合VR教學(xué)的有效策略和模式，確保VR教學(xué)應(yīng)用效果。調(diào)查顯示，中小學(xué)教師認(rèn)為VR在教學(xué)中的應(yīng)用最適合用來開展體驗式學(xué)習(xí)。職業(yè)教育領(lǐng)域的教師則認(rèn)為VR最適合用來開展實踐實訓(xùn)。二是采用循證實踐的范式，在VR教學(xué)應(yīng)用的實踐過程中迭代驗證和總結(jié)最建議4：加強(qiáng)對VR教育應(yīng)用中交叉類共性科學(xué)問題的研究，為深化技VR教育應(yīng)用是一個涉及計算機(jī)科學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)、腦科學(xué)、生理學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域中的學(xué)習(xí)發(fā)生機(jī)制研究，揭示技術(shù)賦能學(xué)習(xí)的原理與規(guī)律，為VR環(huán)境設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)，為VR教育應(yīng)用提供理論支持。三是加強(qiáng)VR教學(xué)常態(tài)化開展對學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展、心理健康和社會情感技能發(fā)展影響建議5：提供多元化的政策支持和技術(shù)服務(wù)支持，創(chuàng)新VR教育應(yīng)隨著國家雙減政策的推行，學(xué)校需要在政策層面探索和引導(dǎo)虛擬教育教學(xué)應(yīng)用的新思路和新方法。建議提供多元化的政策支持和技術(shù)服務(wù)支持，創(chuàng)新VR教育應(yīng)用模式。第一，鼓勵師生基于VR開展第二設(shè)備。學(xué)校與上述場館機(jī)構(gòu)開展密切合作，共同探索VR教育培訓(xùn)效果測評未來可以考慮采用VR的方式替代，以減少相關(guān)人力、物力和財力的浪費VR支持的沉浸式學(xué)習(xí)是智能時代的重要學(xué)習(xí)方式之一。沉浸式學(xué)習(xí)型與智能升級的重要推動力。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，學(xué)習(xí)環(huán)境正在由封閉式物理環(huán)境過渡到開放式網(wǎng)絡(luò)在線空間，由學(xué)校等正式學(xué)習(xí)場域延伸至家庭、社會等非正式學(xué)習(xí)場域。當(dāng)前，全國各級各類學(xué)校共有53.7萬余所，網(wǎng)絡(luò)多媒體教室超過580萬間，約占全國教室數(shù)量的68％。中小學(xué)(含教學(xué)點)互聯(lián)網(wǎng)接入率達(dá)到100%，99.5%的中小學(xué)擁有多媒體教室。過去20余年的信息化持續(xù)建設(shè)已然為VR支持的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建奠定了堅實的基礎(chǔ)。通過推動VR在教育領(lǐng)域的深度融合和常中心，貫穿學(xué)校、家庭、社會等場域的線上線下融合的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境，能夠為智能時代的學(xué)習(xí)者提供技術(shù)架構(gòu)創(chuàng)新是VR教育教學(xué)常態(tài)化應(yīng)用的必然趨勢。云控網(wǎng)聯(lián)技術(shù)架構(gòu)將簡化時空虛擬實驗教學(xué)和虛擬仿真實訓(xùn)從小規(guī)模試點走向大規(guī)模常態(tài)化應(yīng)用。通過云渲染使能算力云化，可在多教室、多學(xué)校分時復(fù)用，降低投資成本。通過學(xué)校統(tǒng)一門戶平臺，聚合VR資源，支持跨學(xué)管理，支持教學(xué)分析，