強(qiáng)專業(yè)化課程沉浸式虛擬教學(xué)方法研究

楊東升 肖軍 閆士杰 陳東岳 潘峰

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2022.17.022

摘? 要：以電機(jī)原理及拖動為代表的強(qiáng)專業(yè)化課程，由于其知識體系貫穿“機(jī)電磁”，知識點(diǎn)理解難度大，導(dǎo)致單一課堂講授方式無效甚至低效。文章充分闡述VR/AR技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用優(yōu)勢，提出一種基于VR/AR的沉浸式虛擬仿真教學(xué)方案，構(gòu)建教學(xué)場景結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法與策略的VR/AR教學(xué)模式，提升學(xué)生課堂教學(xué)體驗(yàn)。最后對VR/AR技術(shù)在高等教育領(lǐng)域中應(yīng)用進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：VR/AR技術(shù);沉浸式教學(xué);教學(xué)方案

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2022）17-0088-04

Abstract： The highly specialized course represented by "Electric Machines： Principles and Drives"， due to its strong" mechanical and electrical magnetic" coupling， results in a single classroom teaching method that is invalid or even inefficient. This paper fully elaborates the advantages of VR/AR technology in teaching， proposes an immersive virtual simulation teaching program based on VR/AR， constructs a VR/AR teaching system with teaching scene structure and teaching methods and strategies， and improves students classroom teaching experience. Finally， the application of VR/AR technology in the field of higher education is prospected.

Keywords： VR/AR technology; immersive teaching; teaching program

教育信息化是衡量一個(gè)國家和地區(qū)教育發(fā)展水平的重要標(biāo)志。新時(shí)代的教育發(fā)展以“數(shù)據(jù)”為基礎(chǔ)，以“開放”為發(fā)展戰(zhàn)略，以“智能”作為發(fā)展目標(biāo)。想要真正有效實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化，就必須有效運(yùn)用各種信息化教育手段。

在新工科背景下，電氣工程專業(yè)作為高等教育科學(xué)發(fā)展領(lǐng)域的核心學(xué)科和關(guān)鍵學(xué)科，教學(xué)方法以及教育結(jié)構(gòu)應(yīng)該適應(yīng)新時(shí)代的要求;加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上做出必要的改革與創(chuàng)新，才能有效提高學(xué)生的綜合能力。

隨著網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展，VR/AR技術(shù)的理念也越來越受到關(guān)注和認(rèn)可。VR技術(shù)具有沉浸性、交互性、真實(shí)性三種特性。而三種特性為解決目前電氣專業(yè)課程的問題提供了新思路。AR技術(shù)通過視頻顯示設(shè)備向用戶呈現(xiàn)虛擬和真實(shí)的場景，這個(gè)特點(diǎn)有利于提高學(xué)生對于一些抽象的電氣專業(yè)相關(guān)課程的理解。

電機(jī)原理及拖動作為高等院校電氣工程及其自動化的專業(yè)必修課之一，具有較強(qiáng)的科學(xué)理論性與綜合實(shí)踐性：該課程不僅有抽象的理論分析與推導(dǎo)，還需要運(yùn)用物理、數(shù)學(xué)、機(jī)械等基礎(chǔ)理論來研究更復(fù)雜的實(shí)際工程問題。因此，高效的學(xué)習(xí)掌握課程的核心內(nèi)容，對于老師和學(xué)生來說都是迫切需要解決的問題。

一、基于VR/AR的沉浸式虛擬仿真教學(xué)方案設(shè)計(jì)

針對傳統(tǒng)的電機(jī)原理及拖動課程存在的弊端及問題，該部分設(shè)計(jì)了基于VR/AR現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)平臺系統(tǒng)，以電機(jī)原理及拖動課程中三相異步電動機(jī)的原理為例，利用虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸、交互等特點(diǎn)，以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)時(shí)交互的優(yōu)勢，在真實(shí)的教學(xué)場景中建立較為真實(shí)的三維立體教學(xué)情境，達(dá)到吸引學(xué)生注意力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的目的，幫助學(xué)生更快更好地掌握專業(yè)知識與技能。

（一）教學(xué)場景的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

搭建基于虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的教學(xué)場景是整個(gè)教學(xué)過程中最重要的步驟之一，核心目標(biāo)就是充分運(yùn)用虛實(shí)相結(jié)合、立體化呈現(xiàn)、實(shí)時(shí)交互等技術(shù)優(yōu)勢，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)環(huán)境的欠缺。教學(xué)場景的創(chuàng)建不僅要遵循真實(shí)教學(xué)場景設(shè)計(jì)的原則，而且要將學(xué)科知識直觀地表現(xiàn)出來。此外，教學(xué)平臺必須易于操作，隨時(shí)隨地都可以使用，因此這對整個(gè)教學(xué)場景的硬件和軟件建設(shè)提出了很高的要求。因此，本文將對整個(gè)教學(xué)平臺的功能進(jìn)行模塊化處理。

1. 三維空間立體顯示大屏系統(tǒng)

老師可以利用大屏立體展示每節(jié)課需要進(jìn)行的教學(xué)內(nèi)容，包括三相異步電機(jī)的三維立體結(jié)構(gòu)等，并且毫不費(fèi)力地與學(xué)生共享各個(gè)部分的具體結(jié)構(gòu)，例如定子鐵心及沖片，定子繞組的聯(lián)結(jié)方式，通過虛擬成像將轉(zhuǎn)子繞組中的電動勢、電流等立體地呈現(xiàn)在三維空間顯示大屏，并且根據(jù)學(xué)生的即時(shí)視覺進(jìn)行行動視覺調(diào)整，當(dāng)學(xué)生的視野從左向右偏離時(shí)，他們不僅可以看到前后場景，還可以觀察左右兩側(cè)，呈現(xiàn)更加貼近自然的視覺效果;另外，老師也可以輕松地發(fā)送每節(jié)課的課件和作業(yè)，呈現(xiàn)清晰的聲音和高質(zhì)量的智慧課堂。

2. AR人機(jī)交互系統(tǒng)

該模塊作為教學(xué)場景的交互中心。參與上課的學(xué)生可以拿到類似于操控筆的控制筆或者帶有微型傳感器的數(shù)據(jù)手套，AR人機(jī)交互系統(tǒng)可以快速捕捉到相關(guān)信息，確定學(xué)生所在位置，這樣，學(xué)生可以輕松地對眼前的電機(jī)等模型進(jìn)行交互。通過控制筆或者直接用手可以輕松地將懸浮在空氣中的模型進(jìn)行研究與觀察，學(xué)生可將電機(jī)的各個(gè)部分進(jìn)行拆分，從多角度觀看繞組的展開，對比不同槽數(shù)，不同極對數(shù)下繞組的分布方式與展開圖，理解不同的繞組組成方法下電動勢大小等，通過對三維立體的電機(jī)模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、拆分等操作，從而直觀地觀察電機(jī)的真實(shí)結(jié)構(gòu)以及電機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)磁場變化的情況;學(xué)生也可以通過操控筆來移動繞組的連結(jié)方式、調(diào)節(jié)電流或者電壓大小，進(jìn)而實(shí)時(shí)了解電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。通過直接、自然、高效的方式實(shí)現(xiàn)學(xué)生與虛擬環(huán)境的互動，提高學(xué)生的體驗(yàn)感。

3. 智能終端輸入系統(tǒng)

該模塊可以同步控制大屏幕系統(tǒng)課程內(nèi)容的播放，打破傳統(tǒng)多媒體教室授課狀態(tài)，創(chuàng)造一種新的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生具有更強(qiáng)烈的體驗(yàn)感。老師通過對預(yù)先準(zhǔn)備好的授課內(nèi)容進(jìn)行呈現(xiàn)，在講解過程中，可以實(shí)時(shí)對一些重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行批注，與此同時(shí)，學(xué)生端也可以接收到對應(yīng)的內(nèi)容，例如，當(dāng)老師對三相異步電機(jī)的導(dǎo)體電動勢公式進(jìn)行推導(dǎo)時(shí)，學(xué)生可以隨時(shí)進(jìn)行提問，對有疑問的符號標(biāo)注之后，簡單的問題系統(tǒng)將自動給予解答，對于其他問題，老師及其他同學(xué)可以同步接收，并進(jìn)行解答;通過與學(xué)生的近距離溝通，可以有效提升教學(xué)效果，及時(shí)修改教學(xué)內(nèi)容以適應(yīng)不同類型的學(xué)生。打造更高效、更具有體驗(yàn)式的新型教學(xué)環(huán)境。

4. 三維建模系統(tǒng)

該系統(tǒng)選取一個(gè)開源的AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）SDK-ARToolKit開發(fā)包和Unity引擎等開發(fā)工具開發(fā)教學(xué)相關(guān)的三維場景和模型。利用3Dmax對電機(jī)的一系列模型進(jìn)行設(shè)計(jì)與建立，利用不同的顏色將各個(gè)部分進(jìn)行區(qū)別，同時(shí)把電流電壓和磁場等抽象出來的事物進(jìn)行具體化，使得學(xué)生能夠直觀地感受到這些物理量的存在;另外，可以建立對應(yīng)的三維模型庫，按照電機(jī)的分類，建立直流電機(jī)和交流電機(jī)兩個(gè)大類，在每個(gè)大類里面進(jìn)一步細(xì)分，這樣，老師在上課時(shí)如果需要可以直接調(diào)用庫中的電機(jī)模型，或者先進(jìn)的模型再進(jìn)行修改加工，從而實(shí)現(xiàn)老師和同學(xué)與電機(jī)模型的交互，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合。

5. 遠(yuǎn)程異地教學(xué)系統(tǒng)

該模塊為集群式部署教室，多間教室同步管理，靈活地實(shí)現(xiàn)了智能視頻錄制、課堂直播、課后視頻點(diǎn)播、教學(xué)評價(jià)和資源管理等多種功能，實(shí)現(xiàn)多個(gè)班級同步學(xué)習(xí)，互相交流，提高學(xué)習(xí)效率，避免同一堂課需要老師講授多次，減輕了老師的負(fù)擔(dān)。

（二）教學(xué)方法和策略的設(shè)計(jì)

基于VR/AR的沉浸式虛擬仿真教學(xué)方法需要把課堂內(nèi)容與真實(shí)環(huán)境及虛擬環(huán)境相結(jié)合，將老師上課所需的內(nèi)容及相關(guān)素材存儲于系統(tǒng)中并且進(jìn)行信息傳遞，不僅需要充分激發(fā)學(xué)生的積極性，也要發(fā)揮老師的指導(dǎo)作用。所以，本文將引用探索式教學(xué)方法，吸引學(xué)生使用VR/AR（虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）相關(guān)設(shè)備主動學(xué)習(xí)，改變傳統(tǒng)被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，有效調(diào)動學(xué)生的積極性，高效完成課堂教學(xué)。

1. 理論課程教學(xué)設(shè)計(jì)

在理論課中，學(xué)生佩戴HTC VIVE頭戴式顯示設(shè)備，配合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)沉浸于課堂的教學(xué)中，課堂難點(diǎn)簡單、形象地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生可以充分地投入到課堂之中，學(xué)習(xí)效果大大提升。老師根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)大綱，利用三維空間立體顯示大屏等系統(tǒng)對每堂課程的教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)以及需要掌握的其他技能進(jìn)行梳理和羅列，從而有計(jì)劃地組織安排授課資源。

（1）基礎(chǔ)知識講解：采用三維交互式動畫以及文字的形式展示電機(jī)結(jié)構(gòu)和相關(guān)理論，老師將復(fù)雜抽象的知識點(diǎn)，拆分成小部分，通過利用AR人機(jī)交互系統(tǒng)對每一小部分知識點(diǎn)進(jìn)行講解，通過虛擬仿真系統(tǒng)生動、形象地展示電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理的內(nèi)涵，讓學(xué)生易于理解。

（2）合作探究：以團(tuán)隊(duì)為單位進(jìn)行知識學(xué)習(xí)，結(jié)合VR/AR技術(shù)進(jìn)行電機(jī)結(jié)構(gòu)的探索與學(xué)習(xí)，親身感受電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與機(jī)械特性等。充分利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及三維圖像建模技術(shù)，對電機(jī)模型進(jìn)行放大，使學(xué)生可以進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，身臨其境地進(jìn)行探索，從自己的興趣出發(fā)，結(jié)合所學(xué)的電機(jī)相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行一定的自由探究，從而激發(fā)學(xué)生的自主探究能力。

（3）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練：通過場景漫游、交互操作、設(shè)置任務(wù)、完成任務(wù)等過程，完成每一塊任務(wù)的學(xué)習(xí)和鞏固。

（4）總結(jié)與評價(jià)：最后針對每堂課上學(xué)生的表現(xiàn)情況，利用系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的評分機(jī)制對每個(gè)同學(xué)的每個(gè)教學(xué)階段進(jìn)行評價(jià)與打分。

2. 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)設(shè)計(jì)

虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)，可以真實(shí)還原實(shí)驗(yàn)的效果，不僅方便上課教師的講授，也方便學(xué)生課上、課下的練習(xí)。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具備的科學(xué)性使得實(shí)驗(yàn)誤差大大縮小，沉浸式的課堂體驗(yàn)也能快速吸引同學(xué)們的興趣，具有較好應(yīng)用效果。下面以三相異步交流電動機(jī)為例進(jìn)行闡述。

（1）內(nèi)容講授：老師可以利用三維空間立體顯示大屏向?qū)W生展示本次實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸?，通過AR交互系統(tǒng)，結(jié)合理論課所學(xué)的相關(guān)電機(jī)知識，動態(tài)展現(xiàn)異步電機(jī)空載和堵轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速、電流等參數(shù)的變化情況，向?qū)W生剖析實(shí)驗(yàn)原理。

（2）操作演示：根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)理論，老師通過AR人機(jī)交互系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，以空載實(shí)驗(yàn)為例，對真實(shí)的電機(jī)模型進(jìn)行操作，首先連接虛擬電源，根據(jù)電機(jī)銘牌選擇合適的儀表，調(diào)節(jié)電機(jī)模型上的頻率參數(shù)使f=fN，在三相電壓對稱條件下，打開電機(jī)模型中與負(fù)載的聯(lián)節(jié)軸（不帶負(fù)載），按照實(shí)驗(yàn)接線圖，將各個(gè)部分連接，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的電壓，電機(jī)模型對應(yīng)的電流、功率等數(shù)據(jù)將自動記錄。學(xué)生可以通過設(shè)備觀察到老師的操作演示視頻。

（3）學(xué)生自主學(xué)習(xí)：在老師操作的過程中，學(xué)生可以選擇通過AR人機(jī)交互系統(tǒng)與老師的操作演示視頻學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作，通過沉浸式教學(xué)進(jìn)入虛擬的電機(jī)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場，用手拿住空中的電機(jī)模型并進(jìn)行操作，當(dāng)操作錯(cuò)誤時(shí)，電機(jī)模型將模擬實(shí)際的情況給出虛擬的反應(yīng)，例如當(dāng)學(xué)生將調(diào)壓器電壓調(diào)得過大時(shí)，電機(jī)將燒壞并且給出正確操作的提示，同時(shí)顯示可以選擇新的電機(jī)模型繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn);當(dāng)正確完成所有的操作任務(wù)之后，系統(tǒng)將自動給予一定的獎勵。通過場景漫游、交互操作、完成任務(wù)等過程，“真實(shí)”而又安全的完成每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作訓(xùn)練。

（4）總結(jié)與評價(jià)：學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的每一個(gè)步驟都將記錄在系統(tǒng)中，并且最終影響學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課成績，同時(shí)，老師可以隨時(shí)查看每一小組以及每個(gè)同學(xué)的操作情況，結(jié)合系統(tǒng)予以指導(dǎo)和點(diǎn)評。

對于最后的成績評定與考核，通過VR/AR教學(xué)系統(tǒng)，學(xué)生在課堂上完成測試，根據(jù)對測試結(jié)果的數(shù)據(jù)分析，對錯(cuò)誤率較高的知識點(diǎn)重新溫習(xí)，讓學(xué)生充分掌握所學(xué)習(xí)的知識，重視過程考核。將考核與學(xué)習(xí)有效結(jié)合起來，使考核對學(xué)生能力提升產(chǎn)生良性影響。采集線上線下教學(xué)的全部數(shù)據(jù)，根據(jù)綜合考勤、隨堂測試、活動參與情況等進(jìn)行評分。此外，利用科學(xué)數(shù)據(jù)法統(tǒng)計(jì)并分析學(xué)生學(xué)習(xí)效率和知識掌握的情況，對教學(xué)和管理模式進(jìn)行科學(xué)決策并及時(shí)調(diào)整，從而有效提高學(xué)生對于知識掌握程度。

二、VR/AR技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢分析

傳統(tǒng)教學(xué)存在著如下諸多的問題：（1）老師操作多，需要浪費(fèi)很多精力在做重復(fù)的事情;（2）對于抽象的概念和理論，學(xué)生難以理解知識點(diǎn);（3）現(xiàn)實(shí)條件限制，學(xué)生動手機(jī)會少;（4）線上直播課程沒有一套統(tǒng)一完善的授課內(nèi)容，難以實(shí)現(xiàn)線上+線下課程相結(jié)合。與傳統(tǒng)教育對比，VR/AR技術(shù)應(yīng)用于教育有如下諸多優(yōu)勢。

（一）VR/AR技術(shù)為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了有利條件

VR/AR教學(xué)資源有多種形式，也有著多種分類方式，根據(jù)所依靠設(shè)備的異同，將教學(xué)資源分布于各個(gè)平臺，通過使用遠(yuǎn)程異地教學(xué)系統(tǒng)錄制的三維教學(xué)影像，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。并且可以重新調(diào)用系統(tǒng)儲存的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)一步鞏固和理解知識點(diǎn);有時(shí)學(xué)生由于特殊原因不能在課堂上學(xué)習(xí)，他們也可以在課后利用其他時(shí)間來彌補(bǔ)。同時(shí)，可以利用VR和AR設(shè)備作為載體，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的條件，老師不需要對同一堂課進(jìn)行重復(fù)講解，這樣有效節(jié)約老師的時(shí)間，可以針對學(xué)生的疑難問題進(jìn)行解答，有助于傳統(tǒng)教學(xué)方式的變革。

（二）VR/AR技術(shù)為學(xué)生提供更加真實(shí)的情景

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，知識的傳遞形式較為單一。遇到比較復(fù)雜的情況，比如電動機(jī)繞組的連結(jié)方式等，老師通常很難通過簡單的語言把三角形接法和星形接法描述清晰，學(xué)生也很難理解;同時(shí)，由于學(xué)生之間的個(gè)體差異，對于抽象事物的理解程度不一樣，產(chǎn)生的教學(xué)效果也不盡相同。

當(dāng)我們采取VR/AR技術(shù)進(jìn)行教學(xué)活動時(shí)，可以突破現(xiàn)實(shí)條件限制，通過三維動畫技術(shù)，將抽象的概念和理論轉(zhuǎn)化為三維立體的圖像。情景沉浸式、VR全景式教學(xué)讓學(xué)生在虛擬的世界中擁有更多真實(shí)的動手機(jī)會，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和感官認(rèn)知能力，讓學(xué)生能夠直觀地感受到言語無法表達(dá)的知識。通過身臨其境的三維教學(xué)場景和智能觸摸互動產(chǎn)品，學(xué)生可以獲得傳統(tǒng)教學(xué)課堂無法提供的沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)更高程度的知識留存。

（三）VR/AR技術(shù)能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以給學(xué)生帶來全新的感知與體驗(yàn)，沉浸感和自然豐富的互動體驗(yàn)不僅極大地激發(fā)了學(xué)生對于知識的興趣與渴望，而且為學(xué)生提供了其他技能的學(xué)習(xí)機(jī)會，例如與他人合作的能力，觀察能力，動手實(shí)踐能力等，進(jìn)一步加深了學(xué)生對于知識的理解與構(gòu)建。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是老師站在講臺上結(jié)合PPT與黑板對知識進(jìn)行講解，這種方式讓很多同學(xué)覺得枯燥乏味，但為了考試不得不機(jī)械的記憶，但學(xué)生們考完試后，很多知識很快就被遺忘;基于VR/AR的沉浸式虛擬仿真教學(xué)方案綜合了虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的各個(gè)優(yōu)勢，并且具有多種感官一體化的效果，學(xué)生可以體驗(yàn)真實(shí)的情境，穿越時(shí)空的邊界，通過動態(tài)交互的感覺，可以沉浸在書的海洋中。

（四）VR/AR技術(shù)應(yīng)用能促進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源均衡化

在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，教學(xué)資源及師資都比較雄厚，教學(xué)設(shè)備相對先進(jìn)，與窮困落后的鄉(xiāng)村形成了鮮明對比。而VR/AR技術(shù)的應(yīng)用將有效解決這一問題，基于VR/AR的沉浸式虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)可應(yīng)用于各個(gè)學(xué)校，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全國同步教學(xué)。名師錄制一次講解課程，可重復(fù)使用，可投放到任意一個(gè)情景沉浸式教學(xué)空間。既節(jié)約了教育成本，又提高了老師講課的效率，同時(shí)，這也是一種更好的方式來幫助貧苦地區(qū)甚至教育不發(fā)達(dá)地區(qū)的同學(xué)享受更好的教育。同時(shí)，這也為社交媒體宣傳、教育領(lǐng)域交流提供一個(gè)展示的平臺。

三、結(jié)束語

與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，基于VR/AR的沉浸式虛擬仿真教學(xué)方案為學(xué)生提供了更加生動的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)氛圍中，不僅給老師提供了便利，也使得學(xué)生更主動地去學(xué)習(xí)專業(yè)知識，享受學(xué)習(xí)的樂趣。

隨著VR/AR技術(shù)在教育領(lǐng)域被應(yīng)用，一些新的問題也隨之而來。最重要的問題是使用VR/AR應(yīng)用程序和生成內(nèi)容的難度。特別是，開發(fā)3D對象需要技術(shù)知識，不少學(xué)生和老師對虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的使用存在一定的偏見。除此之外，由于現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)還沒有發(fā)展的十分成熟，在顯示、輸出、圖像識別等方面還沒有達(dá)到理想的效果，因此廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域還需要更加深度的研究。另一方面，熟練使用VR/AR的老師和同學(xué)必須具備一定的相關(guān)知識，還有同時(shí)使用或者操控多個(gè)設(shè)備的能力，這對于學(xué)生來說也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中還存在很多問題，不可否認(rèn)的是它擴(kuò)大了學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，未來VR/AR技術(shù)將廣泛地運(yùn)用在教育領(lǐng)域，并且得到學(xué)生和老師的認(rèn)可，為高校師生提供非常豐富的教學(xué)手段和內(nèi)容，成為未來教育不可或缺的一部分。

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基金項(xiàng)目：2019年遼寧省“興遼英才計(jì)劃”資助項(xiàng)目“功率磁懸浮儲能裝備智能感知”（XLYC1902055）、“優(yōu)化控制與故障診斷關(guān)鍵技術(shù)研究”（XLYC1902090）

作者簡介：楊東升（1977-），男，漢族，遼寧撫順人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槟茉聪到y(tǒng)數(shù)字化、能源互聯(lián)網(wǎng)的人工智能控制。