基于虚拟现实语境的中学生互动学习系统的设计与实现

作     者：刘茗瑞 

作者单位：北京工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴伟和

授予年度：2018年

学科分类：0401[教育学-教育学] 04[教育学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 040110[教育学-教育技术学（可授教育学、理学学位）] 

主      题：虚拟现实 交互设计 学习系统 中学生教育 

摘      要：随着信息技术的飞速发展,新型数字媒体技术悄然改变着世界的传播方式。虚拟现实技术作为近年兴起的新型数字媒体技术之一,凭借其独特的沉浸感优势而广泛应用于各个领域。以教育领域为例,基于虚拟现实的教育方式进一步丰富了现有的教育形式,改善了传统教学方式导致的学生学习积极性不足的问题,有效提高了教学效率,增强了良性教学体验,因而深受学生与教师的关注与喜爱。目前,虚拟现实已经成为教育领域研究的热点内容之一。本课题以中学教育为切入点,通过对中学教学内容、中学生心理、生理特征和市场现存的VR教育产品进行分析和研究,针对教育中存在的教学形式枯燥、教学内容较难、学生学习积极性不高等问题设计了一款面向中学生的VR互动学习系统,对VR在教学中的适用形式进行了有益探索,同时在一定程度上改善了现有虚拟现实教育产品缺乏互动性的问题。该系统中,枯燥抽象的知识可被转化、设计为具象可见的虚拟模型,供学生近距离观察学习。此外,系统还提供互动功能与即时语音反馈,确保教学活动的顺利进行。系统以情景化教学理论、沉浸式教学理论、用户体验理论等多种理论为指导,选取了生物学科中的细胞相关知识来组织教学内容,基于虚拟现实技术模拟科技馆学习环境、构建细胞模型,采用参观式的教学方式,营造了寓教于乐的开放性教学氛围。其丰富的交互体验形式可有效激发中学生的学习兴趣,培养自主学习能力和探索精神,提升学习效率,开拓创新思维。