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高新技术不断发展的今天，传统的教育形式也在逐渐发生着微妙的变化，突如其来的新型冠状病毒疫情迫使在线教育飞速发展。在5G通信技术高速发展的前提下VR直播的发展也为在线教育更好地展现提供了坚强的技术支持。作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们结合VR直播技术在在线教学中的具体应用，进行了分析研究，并总结和探讨了VR教育的现实意义和发展状况。

1、传统教育与虚拟现实（VR）在线教育的对比分析

以2018年秋季的一次VR在线教育为例来具体分析传统教育与虚拟现实（VR）在线教育不同与联系。通过虚拟现实（VR）社交软件，来自美国马萨诸塞州剑桥市的学生和中国浙江大学人类学专业学生跨越地域的距离坐在一起全神贯注地研究埃及开罗城外吉萨高原上一座坟墓上潦草的古埃及符号。教授启动实验室并加载了狮身人面像和其中一座坟墓的3D模型，团队可以在虚拟学习空间中进行抓取和移动，还可以实时高清视频流和屏幕共享等。尽管他们之间相隔了7000多英里，但是这种自然的对话和沉浸式的互动让他们的埃及之旅变得更有价值。

1.1传统教育与VR教育的对比分析

根据建构主义学习理论，学习是学习者基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程，通过意义建构的方式，学习者持续拓展知识的边界。人们希望借助于想象、体验、沉浸等主观心理感受，过滤现实生活的乏味，进入到愉快的体验空间。作为沉浸式多媒体，VR的本质是通过人机交互，达到超真实的视觉、触觉、听觉和嗅觉体验效果，其技术手段则是综合了计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术发展起来的。在知识的学习中，利用VR技术，再次化实为虚，用超现实的感官刺激，让抽象变成另外一种具象，就成为了兴趣的来源。这种虚拟的体验可以更好地让学生进入沉浸式的学习体验中，甚至在虚拟空间完成课堂练习和作业。全息化的沟通方式让学生深层次、全方位地加深了对学习的主观体会。

1.2传统在线教育与VR直播+在线教育的对比分析

虽然VR+教育也属于在线教育的一种，但却使传统的线上教育得到了升级，不仅可以弥补课堂教育的不足，甚至可以部分取代课堂教育，其对传统教育系统的颠覆性意义不可小觑。互联网技术的引入，VR在线教育摆脱了时空的限制，大大拓展了教育的边界。但直接将传统教育移植到线上，会带来很多现实问题。一方面，线上教育的交互性不可避免地具有后发性、割裂性等问题。教师在线上教学时，无法在第一时间注意到学生的反应，师生无法实现有效的双向即时互动，这必然导致学生注意力的分散，各种外在干扰因素也会影响教育效果。因此，将线下教育简单搬到线上，由教师进行直播授课，教学质量难以保障。另一方面，线上教育在实现即时教学的同时，也产生了碎片性、混杂性。由于学生注意力难以集中，导致教学内容的系统性受损。归结而言，当前线上教育的缺陷，其主要来源就是教育的时空差异带来的系统混乱。

但结合VR技术，采用高端全景VR摄像、佩戴VR头显装备，这将会充分化解传统线上教育的缺陷，实现在线教育效果的提升，主要体现在以下两方面：首先，解决了师生互动的难题。VR以三维互动为主要特征，师生置身于预先创设的三维情境，不仅排除了外在干扰，还因为有游戏创造的成分，极大地激发了学生的学习兴趣。对于部分需要展示的实验、实训等实践操作，由于排除了风险，能够使实践教学内容得到细致充分地展示。与现实操作相比，学生在三维情境之中进行操作，更具有高安全性和反复记忆性。即使针对像语文、数学等基础学科的知识性学习，VR也能将部分知识学习转化为三维游戏，可以有效提升学生的注意力。其次，解决了时间碎片的问题。头显设备将现实和虚拟空间进行了有效的区隔，有效性甚至超过了封闭校园，这在较大程度上排除了外在的干扰。一旦排除干扰，在线教育通过大数据、云记录等方式与真实课堂教学的优势相结合，将为教育的供给提供充满活力的选择。

2、VR直播+教育应用的现实意义

VＲ直播应用在教育领域，最直观的就是直播内容是关于教育教学的，把虚拟现实技术和直播的优势结合在教育上，让学习者有更好的学习体验。

2.1拓展学习的多维度

以考研为例，传统的学习方式就是看书、看名师直播或是已经录好的视频，看久了会枯燥无味，精力渐渐不集中，遇到问题也只能大量重新翻看视频，有时也未必是最吻合的答案。VＲ直播则能提供沉浸式场景让学员感受面对面的现场名师讲堂。学员在VＲ课堂上能够做到自主观察场景里所有的信息载体，同时接受全方位的信息，并伴随讲课的节奏和自己的理解抓住重点信息，还可以与讲师互动，提出自己的问题，找到自己满意的答案。不仅能有助于提升教学效率，还能够缩减学员时间路途成本，不限定学习地点。而且内容丰富，不只是校园课程，还有各种艺术、特长、语言、厨艺等培训课。学员在线直播学习时，不再会有受旁人遮挡的困扰，对知识的学习不再停留在所见即所得的层面，可以选择最佳方位观看学习，成为课堂上的“唯一学生”，受到最全面的教育和直接的指导。

2.2激发学习者的学习兴趣

通过VＲ直播的教学过程，比如生物起源的教学，可以让学习者看到现在不可能存在的生物和进化过程，消除了时间与空间造成的认知阻断，而且让人身心愉悦，会对知识结构系统化、传递与接收上产生促进作用。因此，如果把传统教育传授知识的方式比作平面图展示，VＲ直播教育则是实时立体图呈现，不仅自然有效地帮助学生加深了知识印象，还增加了学习兴趣。此外VＲ直播不仅仅是方便了教学过程，更能提升学习感触，以健美操教学为例，近距离观看名师领跳的那种魅力最能刺激学习欲望，更重要的是足不出户就可以学习各种各样的健美操，那种近距离的互动和近在眼前的真实感，远远超乎人的想象，让人越学越有兴趣。

3、更成熟的虚拟现实教育内容

在最近公布的对900多名在增强现实、虚拟现实和混合现实领域工作的开发人员的调查中，三分之一的人回答说，教育是他们当前或潜在工作的重点。除了游戏和非游戏类娱乐，虚拟现实在课外辅导、STEM学习、实地考察和在线学习等教育方面的应用比训练、医疗保健、产品设计和任何其他非娱乐性应用得分都高。显然教育比游戏、娱乐以外的任何其他行业都更能推动虚拟现实的未来。

3.1虚拟的实地考察

“利用虚拟现实进行实地考察是一项需要正确构建且庞杂的任务，”斯坦福大学虚拟人类互动实验室创始主任Jer emy Bailenson在他2018年出版的关于虚拟现实教育的《按需体验》一书中写道，“好消息则是，一旦建成，它们就可以大规模分发。”事实上，Discovery Education公司已经通过其虚拟的实地考察吸引了数百万学生，其内容主要包括航空航天（约翰逊航天中心的虚拟幕后之旅）、健康（虚拟现实驱动的阿片类药物成瘾背后的科学观察）、技术（关于农业科技公司agtech的系列体验）等。除了“谷歌探险”这个拥有超过1000次教育旅行的虚拟现实应用外，Discovery Education是在教育中利用虚拟现实进行实地考察的主要内容提供商。尽管虚拟现实是否比其他沉浸式媒体学习工具更有效尚无科学定论，但它正在显示出真正的教学前景。美国斯坦福大学研究人员（包括Jeremy Bailenson）最近的一项研究，考察了在虚拟现实中有关气候变化的实地考察活动，发现“探索更多虚拟空间的参与者与科学内容形成了更深层次的认知联系，并且能够比那些没有探索水下世界的参与者更好地学习、回忆和保留海洋酸化的原因和影响”。

3.2艺术教育

抽象表现主义先驱Helen Frankenthaler于1966年创作的《蓝色秋天》被收藏在密尔沃基艺术博物馆的永久藏品中。任何虚拟现实用户都可以足不出户任意放大Frankenthaler大胆的钴颜料画作来细看，甚至听作家Neil Gaiman对艺术历史背景和细节的讲解来细品。Neil Gaiman是纽约艺术教育虚拟现实公司Boulevard的顾问委员会成员，该公司将博物馆和画廊体验带入虚拟现实。其中包括当代多位知名画家的画作，如拉斐尔前派画家Dante Gabriel Rossetti，以及特纳奖（欧洲最重要和最有威信的视觉艺术大奖）获得者Grayson Perry的画作。艺术体验日益虚拟化的另一个显著例子是克雷默博物馆（The Kremer Museum），它在一个虚拟画廊中摆放了荷兰各知名大师的画作。

3.3在线辅导

虚拟现实还有助于更好地将导师与需要额外指导的学生联系起来。Universe是一家位于美国纽约州伊萨卡市的初创公司，由两名康奈尔大学的学生创立。该公司专攻计算机科学课程，也与化学、生物学和SAT预科课程的学生合作。辅导教师在公司设计的虚拟教室中上课，在那里他们可以调出文件并在虚拟白板上板书，进一步地引导全班教学。而且公司与纽约和佛罗里达州的学校合作，共同创始人Nicolas Barone将用VR设备为高中学生开设AP计算机科学课程。

3.4虚拟实验室环境

根据美国劳工统计局的预测，从2016年到2026年，美国的STEM类职业数量将增长近11%，这比非STEM工作的增长率高出3.5%以上。但是大学开展需要频繁动手操作的STEM学习需要最先进的实验室，建设和使用成本都很高。Labster为30种不同的虚拟实验室环境实现了流程大众化，这些实验室可以在Daydreams（由Labster合作伙伴Google制造的VR穿戴设备）上进行访问，允许学生实现培养细菌、在实验过程中跟踪细胞的呼吸，甚至对准妈妈进行超声波检查等与真实相当的操作。目前有250多家机构使用该技术。

3.5 STEM教学

K-12的STEM教育是大学的STEM虚拟实验室的准备阶段。为此，Lifeliqe提供了数百种面向核心标准的通用课程模型，涵盖了面向K-12学习者的化学、生物、物理和其他科学课程。所有课程均提供交互式3D或增强现实技术。该公司还与VR系统制造商HTC Vive合作，提供了全息透镜扩展功能，如允许解剖学专业的学生打开、旋转和放大3D器官模型。该公司开发的交互式VR博物馆应用程序能让学生沉浸在从史前自然场景到外太空的各种环境中。

4、VR教育发展面临的主要问题

VR教育一直以来都被寄予厚望，广泛关注，面临的问题也随着涌现。毕竟VR教育要想颠覆传统的教育方式也不是一件简单而且快速的事情。

（1）VR教育行业目前面临的首要问题就是内容生产缺失。对内容生产制作、内容策划以及创意能力的考验是考量VR公司能否形成差异化脱颖而出的关键。优质的VR教育内容需要权威的教育资源紧密结合，由多年从事教育工作的资深教育团队亲身参与到内容的生产中去，才能使得VR教学内容更加精准可靠，进而满足长久教学的实际需求。

（2）相关技术不成熟。VR目前硬件技术尚不能提供很好的沉浸式体验，包括屏幕的刷新率和PPI、计算系统的运算能力、设备的体积及重量等等，设备舒适度欠佳和安装调试过程复杂。此外，还有空间定位追踪技术和交互技术标准不统一。网络传输等基础建设也有待提升。

（3）VR直播作为新兴行业乱象百出带来很多消极影响。而且投入市场的VR设备质量良莠不齐，给体验者带来很多误解。例如为了解决VR眼镜引发近视的问题，北京理工大学联合多家单位联合发布的研究结果表明了VR不会使人视力降低并且还会呈现出较为积极的变化，甚至可以作为视力矫正设备。

5、结束语

VR直播+在线教育这一新兴的教育方式既满足当下疫情横生的大时代背景，也激发了教育发展的新思路。虽然现在还存在很多现实的问题，但是层出不穷的新型教育应用还在不断地出现。让教育更加趣味化也成了VR在线教育的不断发展的前提。将虚拟现实技术引入课堂教学，已成为未来教学发展变革的必要趋势。

​微美全息科学院成立于2020年8月，致力于全息AI视觉探索科技未知，以人类愿景为驱动力，开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量，推进以科技创新为核心的全面创新，开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究：

一、全息计算科学：脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算

二、全息通信科学：脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信

三、微集成科学：脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成

四、全息云科学：脑机全息云、量子全息云、光电全息云

以下是微美全息科学院的部分科学家成员：

李徐周，山东大学计算机科学与技术学院博士，是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。

郑玉洁，重庆大学博士学位，研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新，曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目，也曾参与发表多篇期刊论文。

刘湘辉，国防科技大学计算机工程与科学专业博士，研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金，其中，其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。

丁凯，华中科技大学电力电子与电力传动专业博士，香港理工大学研究员，研究方向包括电子电力学仿真技术，电动汽车、电池管理系统等，曾主导过多项相关的研究项目。

郭松睿，湖南大学计算机科学技术工学博士，曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实，增强现实技术，参与研发多个重点项目。

江涛，中国科学院沈阳自动化研究所博士，机器人学国家重点实验室，研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发，在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。

杨军超，重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生，华盛顿大学电子工程学院联合培养博士，长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化，以第一作者发表SCI/EI论文6篇，中文核心1篇，申请专利4项。

李维娜，2017年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017年8月去了新加坡的Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息（compressive digital holography）的博士后工作，2018年11月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部，在以前工作的基础上把数字全息（digital holography）拓展到机器学习（machinelearning）领域，特别是对U型网络（U-net）的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文5篇，以第二作者发表的高水平论文2篇。

曲晓峰，香港理工大学博士，现任清华大学深圳研究生院博士后，主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别，与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。

危昔均，香港理工大学康复治疗科学系博士，南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人，主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。

单羽，昆士兰科技大学数字媒体研究中心（澳大利亚）博士，研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济，曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲，发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文，并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。

刘超，新加坡南洋理工大学博士，是深圳市南山区领航人才，深圳市海外高层次人才孔雀计划C类,Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名，主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究，曾参与过流程模拟软件的开发与研究。

张婷，美国西北大学博士后，香港大学博士，海外高层次人才孔雀计划C类，主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究，发表全息专利5项。获全国＂挑战杯＂创业计划大赛湖北省一等奖，华中科技大学一等奖。

姚卫，湖南大学计算机科学与技术工学博士，主要研究方向：忆阻神经网络及其动力学行为，应用于：图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计，参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。

彭华军，博士，毕业于香港科技大学显示技术研究中心（CDR），从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作，涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利，其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。

陈能军，中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后，广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究，近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业：全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”，“文化科技融合研究：基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项，并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。

潘剑飞，香港理工大学博士学位，现为广东省高校“千百十工程”人才，深圳市海外高层次人才，深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR应用、先进数字化制造、数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。

杜玙璠，北京交通大学光学工程博士，取得与显示产品相关专利20余项，发表期刊文章3篇，曾打造全球最高分辨率的8K*4K的VR产品，并提出了采用光场显示技术，解决VR辐辏冲突问题；推出首款国产化率100%的单目AR眼镜，第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念（System On Display），在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。

伍朝志，深圳大学光机电工程与应用专业博士，研究方向主要为精密/微细电解加工，发表过多篇期刊论文和会议论文，获得三项相关专利，曾参与国家重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。

丁茹，中国社会科学院，数量经济研究所的技术经济及管理博士，从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域，主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。任山东省技术市场协会副秘书长，擅长整合创新资源、拓展创新业务和创新产业规划和产业经济，参与虚拟现实技术应用方面的相关创新研究和产业资源对接。

李庆普，上海理工大学博士，在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验，曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。

微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台，促进重大科技创新应用，打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命，专注未来世界的全息科学研究，为全球人类科技进步添砖加瓦。

微美全息成立于2015年，纳斯达克股票代码：WiMi。$微美全息(WIMI)$ 

微美全息专注于全息云服务，主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术，元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节，是一家全息云综合技术方案提供商。