CIT&华为：2023虚拟现实教育应用白皮书-理论、技术与实践（49页）.pdf

1、互联网教育智能技术及应用国家工程研究中心华为技术有限公司 ICT新机会孵化部2023年09月虚拟现实教育应用白皮书理论、技术与实践第1章 虚拟现实教育应用概要21.1 虚拟现实教育应用的政策与趋势31.2 虚拟现实教育应用的显著优势41.3 虚拟现实教育应用的实践问题5第2章 虚拟现实教育应用理论模型与场景82.1 虚拟现实支持的课堂探究学习场景92.2 虚拟现实支持的课外自主学习场景102.3 虚拟现实支持的高校实践教学场景122.4 虚拟现实支持的职业技能实训场景152.5 虚拟现实支持的教学技能培养场景17 引言10102CONTENTS第3章 虚拟现实教育应用技术体系203.1 虚拟现

2、实教育应用关键技术21 3.1.1 近眼显示技术21 3.1.2 内容制作技术22 3.1.3 感知交互技术23 3.1.4 渲染计算技术23 3.1.5 网络传输技术243.2 不同学习场景中的技术需求剖析25 3.2.1 演示型课堂讲授教学场景25 3.2.2 协作式小组研讨学习场景26 3.2.3 互动式个人自主学习场景26 3.2.4 实训类职业技能学习场景27第4章 虚拟现实赋能教学模式创新284.1 VR支持的沉浸式翻转课堂教学模式294.2 Cloud VR支持的虚实融合职业技能实训模式304.3 VR支持的教-学-评一体化实践教学模式334.4 云边端技术架构下的教学模式创新3

3、4第5章 虚拟现实教育应用建议与展望365.1 应用建议375.2 未来展望38参考文献40附录440304050601全球性公共卫生危机带来的不确定性、世界经济形势的复杂多变使各国的教育与社会发展面临前所未有的挑战。联合国儿童基金会发布构建后疫情时代韧性教育系统：国家、地方和学校各级教育决策者的应有思考，指出要创建安全与韧性的教育生态环境，强调通过消除数字鸿沟，以有效抵御外部冲击和改善内部结构。在数字化生存的大背景下，教育系统的韧性需要在技术的支撑下得以生长和发展。新冠疫情持续期间，我国各级各类学校充分利用信息技术开展“停课不停学”，彰显了技术赋能在增强教育系统韧性方面的潜能。当前，全国各级

4、各类学校共有53.7万余所，网络多媒体教室超过580万间，约占全国教室数量的68。中小学(含教学点)互联网接入率达到100%，99.5%的中小学拥有多媒体教室。过去20余年的信息化建设为教育系统通过数字化转型增强自身韧性，为应对充满不确定性的未来提供了可能。同时，以虚拟现实（VR）、人工智能（AI）为代表的新一代信息技术为加快推进教育数字化转型和智能升级提供了重要支撑。随着VR产业的不断成熟，世界各国纷纷对VR等新兴技术在教育领域的应用进行战略布局。近两年，工信部、教育部等五部委发布虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（20222026年）和元宇宙产业创新发展三年行动计划（2023-2025年）

5、，明确指出要深化虚拟现实在教育培训行业的深度融合，推进构建虚拟教室、虚拟实验室等教育教学环境，鼓励通过平台共享虚拟仿真实验实训资源，扩大优质教育资源覆盖面。当前，VR技术在我国教育系统的应用已经全面渗入基础教育、高等教育和职业教育领域，形成VR支持的集体课堂学习、小组研讨学习、自主探究学习、职业技能学习和教师素养培训等典型应用场景。同时，由建设虚拟仿真实验基地和平台、智慧校园、智慧教室等基础设施升级为打造沉浸式课堂等创新教学模式，形成了VR支持的沉浸式翻转课堂教学模式、Cloud VR支持的虚实融合职业技能实训模式，以及VR支持的教-学-评一体化实践教学模式。VR在教育领域的常态化规模化应用仍

6、面临重重阻力，需要政府、学校、企业、家庭、研究机构等多方协同参与，共同打造引领教育高质量发展的VR教育应用生态体系。技术架构创新是VR教育教学常态化应用的必然趋势。云控网联技术架构将简化时空限制，有望推动虚拟实验教学和虚拟仿真实训从小规模试点走向大规模常态化应用。通过云渲染使能算力云化，降低建设成本；通过统筹算力资源，共享基础设施；通过算网协同，保障大宽带、低时延的网络传输；通过算显分离，在终端层面改善学生学习体验；通过云-边-管-端分层协同，将VR教学带入每一间教室。引 言虚拟现实教育应用概要01虚拟现实技术（Virtual Reality,VR）被认为是21 世纪影响人们生活的重要技术之一