劉海英,徐 飛b,韋心勤
(南寧師范大學(xué) a.圖書館;b.教育科學(xué)學(xué)院,廣西 南寧 530001)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是高等教育在人才培養(yǎng)領(lǐng)域推進(jìn)“智能+教育”的積極探索,將成為形成高水平人才培養(yǎng)體系的關(guān)鍵一環(huán),是推動(dòng)人才培養(yǎng)質(zhì)量提升的新興生產(chǎn)力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷深化應(yīng)用,給高校圖書館管理帶來了全新的考量和思索。為大力推進(jìn)高等教育信息化,加快高校智慧教育的創(chuàng)新發(fā)展,加強(qiáng)高校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的建設(shè)與應(yīng)用,高校圖書館以高質(zhì)量虛擬教學(xué)服務(wù)助推高等教育教學(xué)質(zhì)量變軌超車,助力高等教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)。虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR),是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合,是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向,使用者需要利用鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備,或者帶上頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)入由計(jì)算機(jī)生成的模擬環(huán)境,在模擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)交互,使用戶沉浸到該環(huán)境中并且能夠感知和操作模擬環(huán)境中的各種對(duì)象,獲得身臨其境的體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有沉浸感、交互性和想象力三個(gè)基本特征,其中沉浸感是其最主要的特征。當(dāng)前,研究者按照實(shí)時(shí)交互程度的差異和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的沉浸感將虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分為非沉浸式VR系統(tǒng)、半沉浸式VR系統(tǒng)和沉浸式VR系統(tǒng)。非沉浸式VR系統(tǒng)又叫“桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)”,通常由電腦屏幕呈現(xiàn)虛擬環(huán)境,用戶通過平面顯示設(shè)備觀看虛擬環(huán)境,并通過鍵盤鼠標(biāo)等外設(shè)進(jìn)行交互,雖然可以看到立體圖像,但整體感覺是“置身事外”;半沉浸式VR系統(tǒng)是桌面VR的加強(qiáng)版,雖然能夠提供一些頭部追蹤等技術(shù)來提高用戶的沉浸感,但仍使用二維顯示器來顯示圖像,又叫“分布式虛擬現(xiàn)實(shí)”;沉浸式VR系統(tǒng)利用頭盔顯示器把用戶的視覺、聽覺封閉起來,產(chǎn)生虛擬視覺,同時(shí),它利用數(shù)據(jù)手套把用戶的手感通道封閉起來,產(chǎn)生虛擬觸動(dòng)感,這樣使得用戶產(chǎn)生更自然的交互和浸入感。
非沉浸式VR系統(tǒng)、半沉浸式VR系統(tǒng)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外圖書館虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的主要形式。如美國(guó)得克薩斯A&M大學(xué)的伊萬斯圖書館通過虛擬仿真技術(shù),讓使用者通過遠(yuǎn)程接入的技術(shù)漫游圖書館,在虛擬環(huán)境中利用導(dǎo)航、瀏覽、閱讀、聆聽了解圖書館圖書情報(bào),獲得身臨其境的體驗(yàn)。2008年9月,中國(guó)國(guó)家圖書館正式推出了“虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)”用戶體驗(yàn)區(qū)。用戶可在中國(guó)國(guó)家圖書館中進(jìn)行新館漫步,虛擬地“參觀”,足不出戶即可了解國(guó)家圖書館的業(yè)務(wù)布局和建筑風(fēng)格。世界各地的訪問者也只需要接入互聯(lián)網(wǎng)就可以進(jìn)入國(guó)家圖書館虛擬場(chǎng)館。國(guó)家圖書館推出的圖書架位導(dǎo)航服務(wù)是在A-leph500系統(tǒng)中添加書架號(hào)字段,系統(tǒng)從Aleph表單中直接讀取數(shù)據(jù),并由此生成相應(yīng)的圖片,結(jié)合RFID技術(shù)的精確排架的功能,為圖書架位精確定位服務(wù)提供保障。中國(guó)高等教育數(shù)字圖書館的“大學(xué)數(shù)字圖書館國(guó)際合作計(jì)劃”項(xiàng)目,只需要安裝其網(wǎng)站提供的系統(tǒng)程序平臺(tái)組件,即可利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、限時(shí)繪制某些搜索到的信息和資源,并可以體驗(yàn)虛擬的檢索室、閱覽室。非沉浸式VR系統(tǒng)、半沉浸式VR系統(tǒng)所構(gòu)建的圖書館虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)明顯,其構(gòu)建成本比較低,在當(dāng)前技術(shù)上實(shí)現(xiàn)起來難度不大,對(duì)使用者計(jì)算機(jī)終端的硬件要求也不很不高,因此推廣建設(shè)起來比較容易。但受限于其虛擬環(huán)境的畫質(zhì)和人機(jī)交互方式,使用者往往不能完全沉浸在虛擬環(huán)境中,身臨其境的體驗(yàn)感比較差。目前,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用方面主要集中在館內(nèi)導(dǎo)航、館藏分布優(yōu)化、讀者服務(wù)建設(shè)等方面,具有真實(shí)感強(qiáng)、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn),為讀者提供了獨(dú)特的閱讀環(huán)境。從國(guó)內(nèi)外圖書館虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看,虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用還停留在初級(jí)階段,主要應(yīng)用方式為非沉浸式VR系統(tǒng)、半沉浸式VR系統(tǒng),其主要功能還是對(duì)傳統(tǒng)圖書館服務(wù)功能的補(bǔ)充和完善,并沒有充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)的效果,一些技術(shù)的應(yīng)用如桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬環(huán)境漫游、圖書館仿真技術(shù)等應(yīng)用起來畫質(zhì)比較粗糙,漫游方式也比較受局限。能夠真正體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)主要特征的沉浸式VR系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)備絕大部分處于前期研制實(shí)驗(yàn)階段,隨著虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備研發(fā)技術(shù)的進(jìn)一步成熟,以往價(jià)格費(fèi)用普遍較高的設(shè)備價(jià)格會(huì)進(jìn)一步走低,這為沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)在高校圖書館的普及提供了契機(jī)。
沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)(immersive VR)提供參與者完全沉浸的體驗(yàn),使用戶有一種置身于虛擬世界之中的感覺,所以最能展現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)效果,相關(guān)設(shè)備包括頭盔式顯示器、行走裝備、洞穴式立體顯示裝置、數(shù)據(jù)手套、空間位置追蹤器等。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)其明顯的特點(diǎn)是:采用封閉的場(chǎng)景和音響系統(tǒng)將用戶的視聽覺和外界隔離,使得用戶可以完全置身于計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境中,它具有高度的沉浸感、高度的實(shí)時(shí)性、良好的系統(tǒng)整合性以及并行處理的功能。目前常見的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)有頭盔式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、座艙式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和洞穴式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。相對(duì)桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí),沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)將是未來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校圖書館應(yīng)用研究中的重要內(nèi)容之一。
當(dāng)前高等教育中,重構(gòu)教育生態(tài),發(fā)展智能教育,已經(jīng)獲得國(guó)家層面的高度重視。2018年4月13日,由教育部發(fā)布《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》,要求以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)為基礎(chǔ),依托各類智能設(shè)備及網(wǎng)絡(luò),積極開展智慧教育創(chuàng)新研究和示范,推動(dòng)新技術(shù)支持下教育的模式變革和生態(tài)重構(gòu)。2019年2月13日,中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化實(shí)施方案(2018—2022年)》,提出大力推進(jìn)教育信息化,著力構(gòu)建基于信息技術(shù)的新型教育教學(xué)模式、教育服務(wù)供給方式以及教育治理新模式。而當(dāng)前大多數(shù)高校圖書館基本停留在傳統(tǒng)的管理和操作模式下,圖書館只是高校各院系大量圖書資料被動(dòng)的“搬運(yùn)工”,很少能夠真正參與到各院系課程開發(fā)與教學(xué)中。圖書館功能由被動(dòng)服務(wù)到主動(dòng)與對(duì)院系對(duì)接,開展沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)是關(guān)鍵所在。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其強(qiáng)大的教學(xué)優(yōu)勢(shì)和潛力,受到越來越多教育工作者的重視和青睞,已有很多高校都有購(gòu)買虛擬教學(xué)課程軟件。但由于學(xué)校專業(yè)設(shè)置、課程設(shè)置以及管理工作的復(fù)雜性,高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)大都自成體系,信息分割,很難實(shí)現(xiàn)共享教學(xué)資源,實(shí)現(xiàn)教育資源最優(yōu)化、公平化,難以形成穩(wěn)定安全的開放運(yùn)行模式。因此,通過高校圖書館的媒介作用對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源進(jìn)行整合,促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)項(xiàng)目的應(yīng)用共享,顯得尤為必要。
3.1.1 高校圖書館具有先天的資源優(yōu)勢(shì)。高校圖書館具有其他院系不具備的大量館藏資源,為整合開展虛擬教學(xué)提供了基礎(chǔ)。另外,在高校圖書館中的工作人員具有豐富的綜合知識(shí)和專業(yè)知識(shí),他們長(zhǎng)期從事咨詢服務(wù)和導(dǎo)航服務(wù),為開展相應(yīng)地虛擬教學(xué)提供了人才儲(chǔ)備。
3.1.2 有利于高校資金的高效配置及利用。相較于非沉浸式VR系統(tǒng)、半沉浸式VR系統(tǒng),目前能夠產(chǎn)生沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所需要的設(shè)備技術(shù)要求更高,更精密,設(shè)備采購(gòu)成本、使用調(diào)試和維護(hù)成本價(jià)格普遍偏高。沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備不僅采購(gòu)成本較高,且目前大部分設(shè)備在同一時(shí)間只能由單人佩戴和感受。如果高校各院系都獨(dú)自購(gòu)買,會(huì)造成資金的極大浪費(fèi)。
3.1.3 有利于技術(shù)人員的優(yōu)化配置。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)無論是軟件開發(fā)還是硬件的維護(hù),都需要配備專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé),如果高校各院系重復(fù)配置勢(shì)必造成人員的臃腫和浪費(fèi)。而如果以圖書館為虛擬教學(xué)平臺(tái),主動(dòng)與各院系進(jìn)行教學(xué)對(duì)接,根據(jù)各院系的教學(xué)需要提供軟件開發(fā)服務(wù),是未來沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)圖書館的特色功能。
沉浸式虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)為高校教學(xué)提供了創(chuàng)新多樣的教學(xué)方式方法,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面具有利用率高、安全性強(qiáng)、易維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn),是推進(jìn)高校“智能+教育”的積極探索,將成為高校重構(gòu)教育生態(tài),發(fā)展智能教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)前制約沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)在高校圖書館應(yīng)用中的首要問題是成本問題,相較于非沉浸式VR系統(tǒng)、半沉浸式VR系統(tǒng)的桌面呈現(xiàn)設(shè)備、頭部追蹤設(shè)備,沉浸式VR系統(tǒng)的頭盔顯示器和位置追蹤等設(shè)備研發(fā)采購(gòu)的成本更高,維修和養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用也更高。其次,制約沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)在高校圖書館應(yīng)用中的問題是人員技術(shù)問題,相較于非沉浸式VR系統(tǒng)、半沉浸式VR系統(tǒng),沉浸式VR系統(tǒng)對(duì)高校圖書館管理員提出更高的要求。一般來說,非沉浸式VR系統(tǒng)、半沉浸式VR系統(tǒng)操作相對(duì)簡(jiǎn)單,高校圖書館管理員只需要經(jīng)過短期培訓(xùn),便能達(dá)到進(jìn)行熟練操作,沉浸式VR系統(tǒng)要求圖書管理員對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的理解深刻,要保證沉浸式VR系統(tǒng)能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,不僅需要專業(yè)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作,還需要有專業(yè)人員進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)。最后,為了提高讀者對(duì)沉浸式VR系統(tǒng)的沉浸式和交換性體驗(yàn),還有賴于視景生成技術(shù)進(jìn)一步提高。當(dāng)前采用非沉浸式VR系統(tǒng)、半沉浸式VR系統(tǒng)的高校圖書館一般使用的全景技術(shù),此種技術(shù)可以幫助讀者盡可能在高校圖書館找到自己喜愛的書,全方位的展現(xiàn)場(chǎng)館文化特色,全景技術(shù)成本要求較低,但沉浸式和交換性體驗(yàn)較差。沉浸式VR系統(tǒng)一般采用的三維建模技術(shù)具備較好的沉浸感、交互性等特征,但復(fù)雜模型的構(gòu)造過程工作量較大、較為繁雜,構(gòu)建有效交互的虛擬場(chǎng)景,編程量較大,技術(shù)難度要求較高。
沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其諸多的優(yōu)點(diǎn)決定了它在教育領(lǐng)域中的重要作用。一是避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來的各種危險(xiǎn)并降低真實(shí)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)用品損耗;二是在虛擬實(shí)驗(yàn)中可以獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)接近的學(xué)習(xí)效果,還可根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展需求“引入”新設(shè)備,不斷對(duì)新設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展。三是徹底打破空間與時(shí)間的限制。而通過高校圖書館對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)資源整合的虛擬教學(xué),能提高實(shí)驗(yàn)效果與效率,充分發(fā)揮教學(xué)優(yōu)勢(shì)。
在虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中,通過參與者與虛擬仿真環(huán)境的相互作用,并借助對(duì)所接觸事物的感知和認(rèn)知能力,幫助啟發(fā)參與者的思維,以全方位地獲取虛擬環(huán)境所蘊(yùn)含的各種空間信息和邏輯信息,學(xué)生沉浸在多維信息空間,能夠主動(dòng)地在環(huán)境中進(jìn)行操作,從中獲取學(xué)科知識(shí)。由于場(chǎng)景逼真,這樣可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,發(fā)揮想象力,達(dá)到顯著的學(xué)習(xí)效果。但是虛擬的“真實(shí)”環(huán)境往往不僅僅是單一學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用,它還牽涉到多學(xué)科知識(shí)的運(yùn)用與結(jié)合。這時(shí),單一學(xué)科的虛擬教學(xué)就很難滿足,而需要跨學(xué)科的知識(shí)教學(xué)才能應(yīng)對(duì)所遇到的虛擬場(chǎng)景。高校圖書館在整合各學(xué)科教學(xué)資源方面優(yōu)勢(shì)明顯,具有其他高校專業(yè)所不具備的豐富電子信息資源和完善網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其他單一學(xué)科難以實(shí)現(xiàn)的跨學(xué)科立體虛擬教學(xué)在高校圖書館成為可能。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的應(yīng)用共享不僅是在校內(nèi)各專業(yè)間的共享,還可以發(fā)展為各高校圖書館虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的聯(lián)合共享,提升高校圖書館持續(xù)開放服務(wù)的能力。
在高校教學(xué)過程中,往往會(huì)涉及一些危險(xiǎn)的、不易接觸的或現(xiàn)實(shí)生活中難以遇到的學(xué)習(xí)內(nèi)容,如火山噴發(fā)、地震爆發(fā)、火災(zāi)爆炸、生物滅絕、宇宙空間等,以往對(duì)于這部分內(nèi)容的實(shí)驗(yàn),往往使用電視錄像的視頻的形式來代替實(shí)驗(yàn)操作,學(xué)生不能直接進(jìn)入真實(shí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)行操作,體驗(yàn)感較差,難以獲得相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí)。高校圖書館可以采用沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行虛擬平臺(tái)整合,學(xué)生在虛擬場(chǎng)景中,放心操作以前無法完成的實(shí)驗(yàn),學(xué)生自己動(dòng)手,將抽象概念具體化,充分發(fā)揮沉浸式虛擬教學(xué)安全無憂,經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。
數(shù)字化校園建設(shè)主要建立校園虛擬環(huán)境,通過虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性,可以使師生身臨其境地感受到高校的教學(xué)、管理和生活服務(wù)等相關(guān)信息,這種突破時(shí)空限制的數(shù)字化校園可以極大地促進(jìn)高校教學(xué)資源的遠(yuǎn)程共享和科研服務(wù)的提升。相較于以往教師坐在課堂枯燥的講授形式,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)了一種師生都喜聞樂見的教學(xué)模式。借助于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),高校圖書館可以打破以往圖書館服務(wù)對(duì)象和方式的局限性,利用虛擬技術(shù)相師生推介所擁有的圖書信息,克服館藏圖書的實(shí)用性不強(qiáng)的現(xiàn)狀。通過實(shí)現(xiàn)從環(huán)境、資源到應(yīng)用的全部數(shù)字化,在傳統(tǒng)校園基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)虛擬空間,以拓展現(xiàn)實(shí)校園的時(shí)間和空間維度,提升傳統(tǒng)校園的運(yùn)行效率,擴(kuò)展傳統(tǒng)校園的業(yè)務(wù)功能,最終實(shí)現(xiàn)教育過程的全面信息化,提高管理水平、從而提升核心競(jìng)爭(zhēng)力。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為有需求的高校開通專屬的在線實(shí)驗(yàn)云服務(wù),在“實(shí)驗(yàn)空間”上以按需、易擴(kuò)展的方式托管高?,F(xiàn)有的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目,為高校提供集中管理,統(tǒng)一入口的在線實(shí)驗(yàn)服務(wù)平臺(tái),為項(xiàng)目的共享提供安全、可靠的服務(wù)保障,構(gòu)建屬于自己學(xué)校的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用環(huán)境,為學(xué)校孵化、培育虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目提供支持。
將沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到高校圖書館,為高校師生提供更好的使用體驗(yàn),將有利于高校圖書館功能的升級(jí)。當(dāng)然,沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一門高速發(fā)展的新興技術(shù),也會(huì)存在不少需要解決的問題,比如VR引起的暈動(dòng)病(模擬器病、電腦病等)。另外,在人體工程學(xué)方面,當(dāng)用戶開始感覺不適時(shí),他們不再體驗(yàn)到沉浸感,如頭盔太重壓在鼻梁或顴骨上,否則時(shí)間一長(zhǎng),便會(huì)引起疼痛,從而降低沉浸感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展日新月異,一般短短幾年產(chǎn)品就會(huì)升級(jí)換代,那么現(xiàn)在的投入就會(huì)面臨設(shè)備升級(jí)的壓力。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為高校提供了全新的教學(xué)模式,讓原來一些“做不了、做不上、做不到、做不好”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為可能。因此,高校圖書館應(yīng)順應(yīng)現(xiàn)代高等教育發(fā)展需求,積極關(guān)注未來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,不斷提升高校圖書館的服務(wù)能力和水平。