基于VR/ AR的互动式教学研究与实践

丁飞 张登银 师晓晔 许斌 刘宁

摘要：为培养学生创新思维，锻炼学生实践能力，采用虚拟现实和增强现实技术，将抽象的科学概念以可视化方式呈现，打破传统授课方式，使教与学更形象具体，以符合人类认知习惯。通过对虚拟现实和增强现实技术的分析，基于虚拟现实和增强现实互动式教学特点，提出基于虚拟现实和增强现实的互动教学应用架构。通过基于位置服务的教学实践，验证了基于虚拟现实和增强现实的互动式教学效果，促进启发性、协同式和情景式教学改革与发展。

关键词：互动式教学;虚拟现实;增强现实;应用架构

Research and Practice of Interactive Teaching Based on VR/AR

DING Fei， ZHANG Deng yin， SHI Xiao ye， XU Bin， LIU Ning

（School of Internet of Things， Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing 210003， China）

Abstract：In order to cultivate students′ innovative thinking and exercise their practical ability， abstract scientific concepts are presented in a visual way thanks to virtual reality （VR） and augmented reality （AR） technologies to subvert traditional teaching methods， make teaching and learning more concrete and specific， and conform better to the habits of human cognition. In the first place， through the investigation and analysis of VR and AR technologies， this paper summarizes the characteristics of interactive teaching based on VR and AR. Then， it explores the scheme of education reform by using the aforementioned technologies and puts forward the application framework of interactive teaching with the help of VR and AR. Finally， through the teaching practice based on position service， it demonstrates the beneficial effect of this new type of teaching and can promote the development of this new teaching method which aims to be enlightening， cooperative and situational.

Key Words：interactive teaching; virtual reality; augmented reality; application architecture

0 引言

隨着计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等快速发展，虚拟现实（Virtual Reality，VR）和增强现实（Augmented Reality，AR）技术已进入应用阶段[1 2]，开始对教育[3 5]、工业生产[6 8]、旅游[9]、建筑[10]、医疗[11]等领域带来颠覆性影响，各公司纷纷布局该市场，如Facebook公司于2014年收购Oculus VR后，推出了全球首款VR眼镜。美国第二大家居装饰用品公司（Lowe′s）正在开发名为Holoroom的一款3D增强现实科技，客户可自定义3D空间，并可在线体验自己设计的空间。另外三星、索尼、宏达等公司都纷纷推出AR/VR相关产品或服务[12]。

在教育领域，由于存在教学课程的专业化、理论化、抽象化、复杂化等因素，传统以理论教学为基础的教学模式存在诸多问题[13 15]，对于专业化较强的学科，教师往往对某个概念和技术理论需要花费大量的时间进行教案准备并增加授课学时数，但还是存在部分学生难以理解的情况。……