透過攝像裝置和角度位置判別,來呈現相應的文字、影象、3D物件等

基於頭戴式裝置的虛擬現實技術可以細分為如下兩種:頭戴式裝置沉浸系統和配合環境的沉浸系統。頭戴式裝置沉浸系統完全依靠於頭戴式虛擬環境顯示裝置,裝置顯示不同的畫面和聲音,使學習者達到沉浸體驗效果,但這種頭戴式的裝置容易產生視覺眩暈,不適合長時間穿戴。

透過攝像裝置和角度位置判別,來呈現相應的文字、影象、3D物件等

配合環境的沉浸系統則是在一個房間的四面牆壁上投射物體的多角度頭像,使用者透過佩戴偏光眼鏡來實現完全沉浸的3D立體虛擬現實體驗。基於頭戴式裝置的虛擬現實技術使學習者的雙手及其他肢體部位相對自由,可與創作、運動、模型理解等知識內容充分結合進行設計。

基於頭戴式裝置的虛擬現實教育遊戲,能夠幫助學習者練習舞蹈技能,是促進學習者學習動作技能的典型案例。學習者透過模仿虛擬教師的動作來進行舞蹈動作的聯絡,虛擬教師透過動作捕捉技術來為學習者提供及時的動作反饋與更正。

透過攝像裝置和角度位置判別,來呈現相應的文字、影象、3D物件等

該系統的遊戲化設計元素在於時間限制、虛擬人物的及時反饋和各身體部位動作得分的排行榜。研究發現,相比於觀看普通舞蹈教學影片,該系統的及時反饋和遊戲化元素更能使學習者關注於自身的動作、保持較高的學習動機,從而取得更好的學習效果。

配合環境的虛擬現實沉浸系統,能夠使外在空間環境成為虛擬學習系統的重要組成部分。Limniou和Roberts等人設計了配合環境的虛擬現實系統來幫助學習者理解酸雨分子層面的化學反應,為學習者智慧技能類的學習提供了完全沉浸式體驗環境。研究發現,使用3D學習環境學習的學生回答相關化學問題的成績顯著高於2D環境下的學習者,並且學習者對3D環境的評價更積極。

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與傳統課堂相比學習者認為使用3D學習環境能夠幫助他們更好地理解化學反應的發生。3。鐳射控制的虛擬現實教育遊戲鐳射控制的虛擬現實技術並不要求使用者使用頭戴式裝置,依靠手持工具和虛擬現實成像技術便能實現遊戲的控制感和沉浸體驗。

將Bhagat和Liou等人設計的虛擬現實軍事射擊教育遊戲,是典型的透過鐳射來控制虛擬現實系統的研究案例。該研究以160名高中生為實驗物件,高中生透過模擬步槍發射的紅外線來進行操作,完成射擊類遊戲任務,最後進行真實場地下的射擊測驗。研究發現,使用虛擬現實教育遊戲的學習效果和學習動機均較高,而虛擬現實教育遊戲則比傳統真實場地下的訓練成本更低,並且可以重複使用。

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該遊戲還設計了點數、積分和排行榜,這也是遊戲化系統的三大要素。該遊戲包括靜態的靶子射擊環節和動態的消滅敵人的射擊環節,而後者的遊戲設計更符合遊戲內在動機理論中的挑戰與好奇,因此也更受學習者歡迎。

然而,消滅敵人這類帶有一定暴力傾向的內容是否適合與其他教學內容整合設計,還存在一定的倫理問題。鐳射控制的虛擬現實教育遊戲使得學習者得以靈活地控制操作工具,是訓練學習者的注意力和反應速度相關動作技能的很好選擇。

透過攝像裝置和角度位置判別,來呈現相應的文字、影象、3D物件等

增強現實是由虛擬現實技術發展而來的新型技術,透過攝像裝置和角度位置判別,來呈現相應的文字、影象、3D物件等多媒體資訊,將虛擬空間影象與真實世界共同呈現在同一螢幕上,實現虛擬世界和真實世界的無縫連線。蔡蘇系統梳理了國外增強現實在教學中的應用案例以及其團隊設計的教育應用。

透過攝像裝置和角度位置判別,來呈現相應的文字、影象、3D物件等

基於增強現實的教育遊戲,能夠將現實世界和虛擬世界整合為具有趣味性和高度互動的泛在學習環境。基於增強現實的教育遊戲可以分為三種:強調角色的增強現實教育遊戲、強調位置的增強現實教育遊戲和強調任務的增強現實教育遊戲。增強現實技術主要依託於攝像裝置及位置識別,在技術型別上有穿透式增強現實和影片式增強現實。

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