“虛擬現(xiàn)實”+和“互聯(lián)網(wǎng)+”一樣，各種行業(yè)都在應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）的目標是以計算機技術(shù)為核心，結(jié)合相關(guān)科學(xué)技術(shù)，生成一定范圍的真實環(huán)境，在視、聽、觸覺等方面高度近似的數(shù)字化環(huán)境，用戶借助必要的裝備與數(shù)字化環(huán)境中的對象進行交互作用，相互影響，產(chǎn)生親臨相應(yīng)真實環(huán)境的感受和體驗。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有3I特性，即：沉浸感、交互性、構(gòu)想性。

　　大家會認為這不就是模擬仿真嗎？其實就是模擬仿真，而且模擬仿真是人類自古以來就有的一件事情。早期的實物仿真，比如草船借箭，到機電類仿真，隨著技術(shù)發(fā)展，模擬仿真的對象、材料、技術(shù)都在發(fā)展。隨之，產(chǎn)生計算機仿真，從模擬機仿真到數(shù)字機數(shù)值仿真，再到虛擬現(xiàn)實等。

人類模擬現(xiàn)實世界之夢

　　虛擬現(xiàn)實是隨著計算機技術(shù)發(fā)展，特別是高性能計算、計算機圖形學(xué)和人機交互技術(shù)的發(fā)展，人類在模擬真實世界方向上達到的最新的境界。虛擬現(xiàn)實技術(shù)有哪些特征呢？

　　第一，從2D到3D，不論是用圖形技術(shù)產(chǎn)生三維，還是用光學(xué)等其他技術(shù)產(chǎn)生的三維，三維是基本的顯示特征。第二，目前無論多大的屏幕，總有物理尺度的限制，但虛擬現(xiàn)實可以突破屏幕的界限，突破物理尺寸的顯示，帶上頭盔之后，能全景式的觀賞。第三，它使計算機系統(tǒng)完全對用戶透明，是人和虛擬環(huán)境的自然交互。第四，它可以構(gòu)造任意時空的物理世界和現(xiàn)實世界，構(gòu)造它的虛擬空間，有一個物理對象就有一個數(shù)字化的虛擬對象。第五，它可能是互聯(lián)網(wǎng)未來的新入口和新的智能環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實對未來的影響

　　首先，有人認為虛擬現(xiàn)實是新的計算平臺，個人電腦、手機都是計算平臺，其實很難說是屬于新的計算平臺，可能是對新的計算平臺有其作用，可以疊加在上面；其次，有人認為它是行業(yè)發(fā)展的新信息技術(shù)支撐平臺，個人比較贊成這個看法；第三，它將是互聯(lián)網(wǎng)未來的入口；第四，它給我們帶來一種新的發(fā)展思維和新的技術(shù)途徑；第五，不論各行業(yè)做的什么事，虛擬化設(shè)計、體驗、培訓(xùn)、演練，最終人所感知的世界將會成為真實和虛擬兩個世界，或者是虛擬與現(xiàn)實混合的新世界。

虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用

　　經(jīng)過30多年的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實在軍事、航空航天、裝備制造、智慧城市、醫(yī)療、教育等許多行業(yè)取得了令人矚目的應(yīng)用成果，成為各行業(yè)發(fā)展的技術(shù)支撐平臺。

　　隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展，“虛擬現(xiàn)實+”成為發(fā)展趨勢，教育也成為一個非常重要的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，“虛擬現(xiàn)實+人工智能”可能是終極性的教育技術(shù)。

　　虛擬現(xiàn)實應(yīng)用于教育，第一，可以使學(xué)習(xí)者進入任何逼真的學(xué)習(xí)場合，如分子、人體、太空、歷史事件等，實現(xiàn)沉浸式的現(xiàn)場學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成效。

　　第二，可以進行各種交互實驗，特別是危險性高的，比如某些化學(xué)實驗，或者是真實環(huán)境下不可能做的實驗，比如人體解剖，或者體驗黑洞，從而提高學(xué)習(xí)的成效。

　　第三，虛擬現(xiàn)實和人工智能、大數(shù)據(jù)結(jié)合，可以構(gòu)造虛擬教室、虛擬教學(xué)、虛擬老師，隨時隨地地在教室指導(dǎo)學(xué)習(xí)。

　　現(xiàn)在各個大學(xué)都建有虛擬校園，可以用于校園管理、校園交通、校園的地下管線、校園的各種建筑等，并和數(shù)據(jù)結(jié)合起來。虛擬課堂可以進行真實感的教學(xué)研究，比如構(gòu)造虛擬心臟，使身體的某一部分展示出來，并講解構(gòu)造。比如用于體育教學(xué)、體育訓(xùn)練，能把它和數(shù)據(jù)采集結(jié)合起來，分析動作。

　　要實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，大體需要有四方面的技術(shù)：一是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)獲取；二是對數(shù)據(jù)進行分析和建模；三是建模以后的繪制與表現(xiàn)。繪制，不僅是視覺上的繪制，還包括聽覺、味覺等方面的研究；四是傳感和交互，傳感和定位等等的交互。這四個方面的技術(shù)涉及到：硬件平臺和裝置、核心芯片與器件、軟件平臺與工具、軟硬標準與規(guī)范，以及虛擬現(xiàn)實+各行業(yè)領(lǐng)域的內(nèi)容和研究系統(tǒng)。所以虛擬現(xiàn)實是一個學(xué)科高度交叉的、綜合性的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

　　虛擬現(xiàn)實在教育的應(yīng)用中，有以下幾方面的問題：一是虛擬現(xiàn)實教育應(yīng)用的需求分析問題，例如哪些方面需要虛擬現(xiàn)實，哪些方面有二維圖片或者文本就足夠了；二是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)方案與過程創(chuàng)意設(shè)計，比如物理課、生理課，哪些內(nèi)容與虛擬現(xiàn)實結(jié)合，需要怎樣的工序進行創(chuàng)意和設(shè)計；三是新概念數(shù)據(jù)獲取機制、設(shè)備及各類教育數(shù)據(jù)的獲取，比如教師的數(shù)據(jù)、學(xué)生的數(shù)據(jù)等；四是整體的數(shù)據(jù)獲??；五是生理模型與進化演化；六是教育應(yīng)用中人的行為模型；七是自然化人機交互機制與交互設(shè)備；八是虛擬現(xiàn)實課堂、虛擬現(xiàn)實教室技術(shù)；九是虛擬現(xiàn)實教育應(yīng)用效果的評價；十是虛擬現(xiàn)實心理學(xué)與虛擬現(xiàn)實社會學(xué)等。

“虛擬現(xiàn)實+教育”的發(fā)展趨勢

　　第一，由于“虛擬現(xiàn)實+教育”的發(fā)展，“人工智能+教育”的發(fā)展，會出現(xiàn)大量的虛擬現(xiàn)實（VR）教育應(yīng)用系統(tǒng)，使得教育技術(shù)得到升級換代式發(fā)展。

　　第二，出現(xiàn)基于VR教育環(huán)境的教育方法與學(xué)習(xí)方法。

　　第三，在VR關(guān)鍵技術(shù)研究和VR+教育應(yīng)用研發(fā)過程中，會形成一批有知識產(chǎn)權(quán)的硬件設(shè)備、平臺軟件與研發(fā)工具軟件、VR教育設(shè)備標準等，從而帶動形成新的VR教育儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)和VR教育服務(wù)產(chǎn)業(yè)。

　　VR技術(shù)應(yīng)用于教育，只是一種教育技術(shù)，是教育教學(xué)的輔助手段，代替不了教師教學(xué)。今后要加強VR的教育教學(xué)方法研究，同時要研究VR環(huán)境給學(xué)生帶來的影響，以及對社會的影響。因此需要教育領(lǐng)域開啟VR心理學(xué)、VR社會學(xué)和VR法學(xué)等方向研究，開展相關(guān)的人工智能研究，這是對人文社科的一些希望。

　?。ū疚母鶕?jù)中國工程院院士、教育部科技委主任趙沁平在“人工智能與未來教育”科技前沿與戰(zhàn)略圓桌會議上的部分報告內(nèi)容整理，未經(jīng)本人確認。整理：楊燕婷）

本文刊載于《中國教育網(wǎng)絡(luò)》雜志2018年6月刊