虚拟现实助力职业教育

“虚拟现实技术已成为教育数字化中连接物理世界和数字世界的桥梁。”

《瞭望东方周刊》记者史佳庆 编辑陈融雪

企业级 VR 一体机 PICO Neo3 Pro

5月20日，天津市国家会展中心的虚拟现实智慧教学展位吸引了一群观众争相体验。今日未来信息技术有限公司的崔彦岗帮助体验者们戴上VR眼镜，并逐一示范解说，如何沉浸式拆装检测新能源汽车。

展台之外，一群年轻人正在虚拟仿真模式下熟练地进行电阻器测量、冰点仪使用、润滑油的更换与加注等操作……这是江西应用技术职业学院举行的2023年单独招生考试，也是江西省用虚拟现实技术进行职业技能测试的新尝试。

近年来，随着技术进步，虚拟现实技术在教育领域的应用更加多元、场景更加广阔。教育部高中课程标准信息技术学科核心专家组成员、人民教育出版社特聘专家、首都师范大学教授樊磊接受《瞭望东方周刊》采访时表示：“虚拟现实技术已成为教育数字化中连接物理世界和数字世界的桥梁。”

助力安全培训

3月18日，在鲁南化工2号办公楼安全培训教室内，坐满了带着VR眼镜的参训人员——这里是山东能源化工板块首个VR智能安全培训教室。

在新投用的VR智能安全培训教室里，通过扫码登录，30个参训人员可同步沉浸式学习。摘下VR 眼镜的醇氨事业部安全员王兵表示，一次VR体验式警示教育，效果强过10次的传统方式教育。

通过虚拟现实智能安全培训，参训人员可对危化品典型事故复盘分析、掌握事故演化过程、找准事故诱发源头、理清安全责任链条、检视自身问题不足，从而高效率提升安全意识和技能。

据介绍，山东能源化工板块所采用的VR眼镜，来自北京小鸟看看科技有限公司（以下简称PICO）。

“我们目前的技术已实现裸手交互，支持双手26自由度追踪和4种系统预设手势，通过捕捉用户双手、感知手指动作，可实现手势同步互动操作。”PICO企业服务亚太负责人刘凯告诉《瞭望东方周刊》，用户不必拿手柄，仅凭双手就可在虚拟世界中实现交互，例如呼唤菜单、点击、拖拽和校准等。

不仅如此，PICO还搭载了前沿的眼动追踪和面部追踪技术。

其中，眼动追踪技术能提供注视点渲染能力，即保持视线中心清晰度，以降低边缘渲染复杂度、降低渲染负载，可实现辅助瞄准等交互应用。面部追踪技术则可以使用户在虚拟现实世界中的虚拟形象拥有“神同步”的丰富表情。

民航迎来“智修时代”

在海南航空，维修人员正通过VR眼镜和传感器手柄，对波音737、波音787和空客A320等机型的拆装项目进行操作实训。

作为该项目的技术提供方，山东六牛网络科技有限公司总经理胥志刚告诉《瞭望东方周刊》，随着虚拟现实技术的发展和普及，中国民航业迎来了“智修时代”。

据介绍，受训者可在具有沉浸感与交互性的虚拟环境中，通过人机交互设备和场景里所有物件实时交互，进行多种航空器材的维修培训操作。

以海南航空上线的航空机务维修虚拟现实培训系统为例，该系统还原了实际工作手册的操作步骤，可自动监测航空维修人员操作、判断操作是否正确，并对错误操作进行警告和提示。

“在这个数字孪生的虚拟环境里，学员可规避真实维修操作中的风险，并实现飞机航前、航后和短停等多场景、多频次的规范操作培训，从而提高机务维修的质量与效率。”胥志刚说，这意味着维修更高效、训练更便捷、航班更准点、飞行更安全。

这样的项目开发并不容易，胥志刚称，仅技术层面就克服了不少难题。“一是飞机模型重构工作量大，需要精细到每一个螺丝钉，我们通过一比一建模和3D扫描设备（收集零件模型数据）的方式，历经数月才完成数据收集；二是培训系统设计难度大，经过分析核心风险管控项目后，我们最终确定以地勤绕机检查和发动机拆装为开发项目。”

航空机务维修VR培训系统技术人员操作演示中

多地积极探索

“实验是达成素养与技能目标的重要途径，对学生技能素养的提升具有不可替代的作用。做实验可帮助学生更深入地理解实验项目的科学原理、技术突破及应用创新，激发学生自主创新的意识和兴趣。”樊磊告诉《瞭望东方周刊》。

近年来，随着教育数字化发展，不少院校及企业借助虚拟仿真、增强现实、全息影像等新型数字技术，构建出基于真实岗位情境的虚拟仿真实验室、实训室，有效改善了教学实训中一些“高投入、高难度、高风险及难实施、难观摩、难再现”的场景应用。

“教育行业引入虚拟现实技术，开拓了学生的学习空间。现在的教学内容很丰富，不再局限于书本、幻灯片和黑板，被动传输式学习变成了激发学习兴趣和保持学生注意力的主动式探索学习，大大降低了跨学科的门槛。”北京理工大学计算机学院教授黄天羽告诉《瞭望东方周刊》，虚拟现实技术的使用可以提升学生的学习效率，有利于教育资源更公平配置。

事实上，早于2019年，北京市首个5G网络下虚拟现实技术教学服务项目已在朝阳区实验小学幸福校区投入使用。学生们戴上VR眼镜，就能在全景视频中“游历”，开展沉浸式学习。

而在更早的2010年，北京大学人体解剖教学就引入了“虚实结合”的人工智能教学模式。随着系统发展，该校已开发出虚拟现实数字人体教学、交互式AR教材、个性化医学虚拟诊疗操作教学等项目。

2021年6月，北京理工大学“虚拟仿真思政课体验教学中心”正式落成。凭借最新的数字化虚拟仿真技术和大规模学习空间，该中心成为全国高校首个实现思政课智能交互、沉浸式的“虚仿”学习平台。

2022年，已完成一期工程并投入使用的江西南昌中国首个国家职业教育虚拟仿真示范实训基地内，学生们在老师的指导下，戴上VR设备，借助配套手柄，即可了解酿酒工艺。

……

新机遇与新挑战

实践教学是教育人才培养中的重要一环。

2019年3月6日，教育部发布《关于公布2018年度国家虚拟仿真实验教学项目认定结果的通知》，认定296个虚拟仿真实验教学项目为2018年度国家虚拟仿真实验教学项目。

2022年10月28日，工业和信息化部、教育部等五部门联合发布《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022—2026年）》，提出在中小学校、高等教育和职业学校建设一批虚拟现实课堂，面向实验性与联想性教学内容，开发一批基于教学大纲的虚拟现实数字课程。

教育部职业教育与成人教育司司长陈子季称，虚拟现实技术将抽象概念具体化，拓展了人类的感知能力，为学习者创造了高度开放的时空场景，既符合真实工作场景的需要，又符合教育规律的学习空间，有助于学习者形成直面未来发展要求的能力和素质。

虚拟现实技术成为教育行业发展的新支撑，为教育带来了新机遇。

在黄天羽看来，虚拟现实技术对教育的支撑至少有三个：“首先，可以帮助学生更高效掌握知识；其次，通过可视化的方式，虚拟现实技术可模拟洋流、温度等，帮助学生更容易理解知识；第三，数字技术连通全球，全世界的人们能即时互动，可扩大学生视野，提升交流能力。”

随着虚拟现实技术的发展，相关设备的普及，越来越多的教育者开始探索如何利用虚拟现实技术改善教学效果，提高学生的学习体验。

“虚拟现实产业的发展离不开人才的支撑。在虚拟现实技术中，如何加快培养虚拟现实技术专业高素质人才，加强有针对性的服务，是目前亟待解决的问题。”樊磊告诉《瞭望东方周刊》，虚拟现实技术应用于教育行业中，仍面临着一些挑战。

“一是硬件，近年来硬件成本虽然下降非常快，但还没能实现可以让人一进入到虚拟空间中就有极其舒适的体验，研究显示，不少使用者在虚拟空间中待半个小时就出现头晕的情况；二是与虚拟现实技术相关的软件，如三维建模花费时间较久，成本较高；三是虚拟现实技术主要应用于产品型制作，向服务型转型还需要很长一段时间来推动。”樊磊说。

关于虚拟现实技术未来的发展，樊磊表示，首先虚拟现实技术要人性化发展，增加它的舒适程度；其次是要降低整个系统的成本，增加大量懂教育和技术的人员去设计这种需求和服务；第三是要加强虚拟现实技术和人工智能技术的融合，互补发展；第四是要改变传统的观念，不能一味地否定或者拒绝网络游戏在教育中的应用。

北京航空航天大学教授、中国工程院院士赵沁平建议，要加强人工智能、虚拟现实等应用于教育教学的相关研究，关注人工智能和虚拟现实环境对学生身心的影响和对社会的影响。

他呼吁教育、人文社科领域的专家与科技界人士携手合作，研究“人工智能、虚拟现实+教育”，共同推动智慧教育的发展，培养面向未来的创新性人才。