本书详细介绍了VR 技术的起源、发展和应用，重点讨论了VR 技术在教育领域中应用的理论基础和现实情况，以及在中学课堂中有效提升学生学习投入的路径与方法，为研究者提供理论依据和实践启示。本书以教学案例的形式展示了VR 技术在数字教学中的应用，有助于教师迅速掌握VR 技术在课堂教学中的应用方法和技巧。

前 言

虚拟现实技术从2016 年开始逐渐进入人们的视野并迅速受

到广泛关注。具体来说，虚拟现实（VR）技术是借助计算机系

统及传感器技术构建的三维虚拟情境，通过使用者的视觉、听觉、

触觉和嗅觉等感官，为其带来身临其境般的体验。

最初，虚拟现实技术并未在商业上展开应用，其概念和设

备还只是停留在实验室中。直到2014 年，扎克伯格在一次演讲

中提出，虚拟现实将是下一个计算机平台。就在同一年，当时的

Facebook 以20 亿美元收购了行业领先的虚拟现实公司Oculus。

自此，世界上的科技巨头纷纷进军虚拟现实产业。2016 年，

Oculus、SONY 和HTC 分别推出了第一代消费级的虚拟现实产品，

而2016 年也被称为虚拟现实元年。

随后，三星、苹果和微软等公司也开始纷纷在虚拟现实领域

布局。同时，VR 技术在国外的火爆也引起了国内厂商的注意，

腾讯、华为、小米等国内科技企业也先后发布了自己的VR 战略

和产品。由此，国内虚拟现实产业步入快车道。

虚拟现实技术应用的发展一路高歌猛进。在房地产行业中，

购房者坐在家里就可以清晰地看到房间的布局和装修；在电影行

业中，戴上VR 眼镜的立体电影为观众带来了前所未有的视觉震

撼；在游戏领域里，玩家借助VR 头盔能够以第一视角亲身参与

游戏中。只要带上VR 设备，人们瞬间就能进入一个虚拟的情境

之中，而虚拟现实技术构建的虚拟情境，能够为用户带来身临其

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VR技术在数字教育中的应用

X 

境般的体验。可以肯定地说，VR 技术的普及，不只是我们的生

活中多了一项新技术，更重要的是改变了我们认识世界的逻辑和

学习知识的方式。

如今，虚拟现实技术的应用已不再局限于游戏和娱乐，在医

疗、救援、教育等行业的应用也取得了良好的效果。特别是在教

育领域的应用，为课堂带来了颠覆性的变化。在教育的每一次变

革中都能够看到科技的身影，VR 技术与教育的融合又一次验证

了这一事实。VR 技术能够模拟现实的情境，使学生在虚拟的情

境中多方位感知真实世界中难以得到的体验。VR 技术让抽象的

知识变得更加直观，使学生沉浸于学习情境中，减少外界环境带

来的干扰，从而获得更好的学习效果。

本书共9 章。第1~3 章详细介绍了VR 技术的起源、分类和

应用，帮助初学者了解VR 技术的发展历程；第4~6 章重点讨论

了VR 技术在教育领域中应用的理论基础和现实情况，以及在中

学课堂中有效提升学生学习投入水平的路径与方法，为研究者提

供理论依据和实践启示；第7~9 章汇总展示了VR 技术在基础类

课程、技术类课程和实践类课程中的课堂教学案例，能够帮助教

师迅速掌握VR 技术在课堂教学中的应用方法和技巧，为期望提

升学生学习投入和创新能力的教师提供新的方向和路径。

本书既是我个人学习和探索的一段记录，更是教师团队集体

的智慧结晶。衷心感谢为本书出版所付出的每一位师长、同行和

朋友，你们的支持和帮助是我栉风沐雨、不断前行的动力！

由于编者水平有限，难免存在不足之处，敬请广大读者、专

家批评指正。

李 岩

2022 年9 月

目 录

第1 章 VR 技术的起源..................................................001

1.1 VR 技术的概念与内涵..................................................001

1.2 VR 的背景与意义..........................................................004

1.3 VR 的特征与发展..........................................................010

1.4 VR 技术的交互与对比..................................................019

本章小结 .................................................................................027

第2 章 VR 技术的分类..................................................028

2.1 VR 技术的分类概述......................................................028

2.2 VR 技术的硬件构成......................................................033

2.3 VR 技术的软件构成......................................................040

本章小结 .................................................................................045

第3 章 VR 技术的应用..................................................046

3.1 VR 技术在教育领域中的应用......................................046

3.2 VR 技术在其他领域中的应用......................................048

本章小结 .................................................................................057

第4 章 VR 技术与中学课程的融合..............................058

4.1 VR 技术在教学中的应用..............................................058

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4.2 VR 技术与中学教学深度融合的理论基础..................065

4.3 VR 技术与中学教学深度融合的现实意义..................068

本章小结 .................................................................................071

第5 章常见VR 平台的应用.........................................072

5.1 沉浸式VR 平台.............................................................072

5.2 桌面式VR 平台.............................................................082

5.3 头戴式VR 平台.............................................................090

本章小结 .................................................................................096

第6 章 VR 技术对学生学习投入的影响......................097

6.1 VR 技术与课堂教学的融合..........................................097

6.2 VR 技术与学习投入的关系..........................................099

6.3 结构模型的验证与分析 ................................................102

6.4 VR 技术对学习投入的影响..........................................107

6.5 VR 技术与教学融合的实践启示..................................109

本章小结 .................................................................................111

第7 章 VR 技术在中学基础类课程中的应用..............112

7.1 VR 技术在物理教学中的应用......................................112

7.2 VR 技术在生物教学中的应用......................................116

7.3 VR 技术在地理教学中的应用......................................121

本章小结 .................................................................................126

第8 章 VR 技术在中学技术类课程中的应用..............127

8.1 VR 技术在初中信息技术课程中的应用......................127

XII 

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目 录

XIII 

8.2 VR 技术在高中通用技术课程中的应用......................134 

本章小结 .................................................................................142 

第9 章 VR 技术在中学实践类课程中的应用..............143 

9.1 VR 技术在初中综合实践活动中的应用......................143 

9.2 VR 技术在高中科技社团活动中的应用......................158 

本章小结 .................................................................................165 

附录 VR 平台常见问题解析..........................................166 

参考文献.............................................................................171 

"本书共分为三个篇章。其中，理论篇详细介绍了VR技术的起源、发展和应用，帮助读者快速了解VR技术的基本概念和发展历程；应用篇梳理了VR技术在中学课堂教学中的应用现状，考察了三类应用于教育的主流VR平台，并进一步讨论了VR技术对于学生学习投入所带来的积极影响；案例篇展示了中学技术类课程和实践类课程的四个教学案例，通过实例重点阐述了VR技术应用于创新类课程之后，对学生创新能力培养和提升的过程、途径和方法，以及实际效果。

"