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摘 要：元宇宙是利用科技手段进 行链接与创造的、与现实的生活世界相 互影响交互的虚拟的世界。元宇宙所代 表的世界是新型的数字生活空间，这个 新型的社会体系能够给用户提供超现 实感的生活体验 。在全球疫情的影响 下，元宇宙概念为大众所熟知，各行业 朝着虚拟现实的方向开拓发展 。其中虚 拟课堂是元宇宙教育板块的必经之路， 也是全球疫情局势下值得被探讨的话 题。文章通过文献分析法、数据统计法， 在全球新冠疫情影响下，探讨虚拟课堂 的交互体验与存在的局限。
关键词：元宇宙,虚拟课堂,视觉设计
一、绪论
( 一)元宇宙的概念
元宇宙 ( Metaverse)， 其中 Meta 是 希腊语中超越的意思， 而 Verse 则是宇 宙(Universe)的简写。元宇宙的没有确 切的定义，扎克伯格认为元宇宙就是一 个融合了虚拟现实技术，用专属的硬件 技术设备打造的具有超现实感的社交 平台，而腾讯的元宇宙概念是一 个独立 于现实世界的虚拟数字世界，用户进入 这个世界之后可以用新的身份体验新 的生活 。百度百科对于“元宇宙”的解释 是借助 VR 和 AR 技术及设备，吸引用 户在这个 3D 的虚拟世界中， 建立一种 类似于现实生活 一 样可以进行人机互 动，能满足工作、交流和娱乐的空间。
2021 年 10 月， 世界上最大的社交 媒体网络 公 司 Facebook 改 名为 Meta， 公司的标志从大拇指或者是字母 F 变 成了类似于无穷大的符号，宣布 5 年内 将 Facebook 从 一 个社交媒体转型成为 打造虚拟世界的公司，这个虚拟的世界 就是“元宇宙”。包括腾讯、阿里巴巴、微 软等也陆续宣布进军元宇宙。元宇宙是 未来从事线上活动的基础，也是未来的 虚拟现实技术发展的趋势[1]。
(二)新冠肺炎疫情下的线上教学 意义
随着 2020 年全球新冠肺炎疫情的影响，线上活动变得尤为重要，线上课 堂可以保证学生的学习进度，不耽误正 常的社会生活，同时也能减少聚集及接 触， 从一 定程度上减少被感染的风险 。 而伴随着虚拟现实技术的进步以及元 宇宙概念的普及，可以有效推动线上课 堂服务，多元化授课模式，探究更新颖 有效且符合情景的教学方式。根据艾媒 新闻显示，2020 年 4 月 15 日，190 多 个 国家的 15 亿多学生因为疫情影响造成 学校停课的影响，这占世界学生总数的 90%，是教育史上前所未有的局面。对高 等教育来说，疫情同样是极为重要的一 个历史节点 。 随着线上教学的普遍推 行，高校师生们传统的教学模式被彻底 打破，因为疫情引起的普遍焦虑对学生 心理健康造成影响 。 同时，高校的功能 也变得更为多样化， 除了人才培养、科 学研究和服务社会外，更要成为抗击疫 情、维持社会运转的重要社会组织。
根据艾媒网络数据，受本次疫情影 响，2020 年新冠肺炎疫情期间在线复课 将覆盖包括学生教职工在 内近 3 亿人 的规模。在线教育迎来首次全国大规模 推广应用落地，其或将成为在线教育发 展的重要节点。2020 年中国在线教育用 户规模将达到 3 .51 亿人。
有 一 半以上的受访者认为线上课 程是防止校园中疫情进 一 步扩散的有 效途径，1/3 的受访者认为这是停课不 停学最好的方法，还有 20%的受访者认 为线上课程便于开展教学活动 。此次疫 情可以说是促进线上课程最关键的因 素。
根据艾媒数据中心的数据显示，线 上课堂最大的缺点是学习氛围的营造， 近 一 半的受访者表示线上课程由于体 验不佳，学生的注意力容易分散，第二 个严重问题是不能随时向老师提问、同 学之间无法讨论，还有将近 40%的受访 者表示线上课程缺乏监督，导致学习 效 率较低。
二、现有虚拟技术的应用
( 一 )国 内外高校对于虚拟大学的 探索
近年来，全国各地的高等院校在游 戏中也建立起虚拟世界中的校园，如哈 佛、斯坦福、麻省理工学院等 。游戏《第二人生》中已经有很多高等职业院校的 虚拟课堂，在《第二人生》中很多高校已 经开展了一 系列跨国界、跨种族的教育 活动[2]。
亚利桑那大学率先应用《第二人生》 进行教学实践，以学科为突破口，打造特 色虚拟大学， 亚利桑那大学结合其天文 学科的优势资源在大学本科自然科学的 天文学课程中率先应用第二人生进行教 学实践 。学科教师和相关教育人员经过 前期总体的设计与规划， 通过让学生建 设一项“富于创造性的工程”来开发一 个 完整的天文学虚拟场景[3]。
在国内也开始涉足虚拟课堂，烟台 大学和美国佐治亚州立大学的教师合 作开展了 一 项有关将《第二人生》应用 于 EFL 学 习 ( English as a Foreign Language，英语作为外语)的研究[4]。
国 内外高校《第二人生》应用的成 功经验表明，使用虚拟世界在网络上系 统地进行一整套教学活动是可行的，效 果也是显著的 。所以新冠肺炎疫情影响 下，虚拟课堂的使用不仅仅可以阻断病 毒的传播，在线上教育方面也是一 个重 要举措， 将虚拟课堂实施于实际教学， 提高学生学习质量， 节约学习时间，实 现了资源共享。
(二)从虚拟会议室看虚拟课堂的 未来
目 前在虚拟课堂上的探索还处于 萌芽阶段，Meta 最近对外发布了远程办 公软件 Horizon Workrooms， 它可以使 用户在虚拟的环境中进行会议， 通过 Meta 的 Oculus Quest 头盔和手柄，在虚 拟会议中可以对用户 的视觉和手部进 行追踪，可以使用户更加真实体验整个 会议环境 。从现有的应用程序来看，虚 拟会议室包括 一 个功能齐全的虚拟桌 面， 利用安装在 pc 端或者是 mac 上的 配套应用程序，将计算机桌面串联在用 户面前的虚拟屏幕上，用户利用所佩戴 的头显也能够轻松地访问电脑，甚至可 以与房间内的其他用户进行屏幕共享， 在佩戴头显时，用户可以通过视频聊天 的方式邀请朋友加入进来，在进行会议 时，桌子的大小会根据用户的多少进行 伸缩， 非常人性化，vr 虚拟会议室的每 个会议室都会有自己的白板，写在上面的东西都是可以永久保存的，除非用户 自 己将白板上的内容擦除。
在疫情开始后，远程会议室的规模 已经从大规模的普及发展到提升用户 体验感的阶段。元宇宙的大环境下，虚 拟现实技术与远程会议有了 一 个非常 契合的点 。比如通过虚拟现实技术用户 使用 自 己的 一 个“虚拟形象”进行参会 发言，开会时还可以搭配虚拟形象的面 部表情和身体语言来传达信息 。甚至， 人们可通过虚拟现实的设备， 比如 VR 或 AR 眼镜，虚拟设备使用户在参会时 更具有沉浸感， 与 同事的互动更加真 实，也能够更加真切感受真实的物理环 境。
虚拟会议室和虚拟课堂在使用上 可以说是一样的， 只是用户的不同，虚 拟会议室的用户可能是同事 、老板等， 虚拟课堂是将用户 角 色替换成老师与 学生，所以在操作 、实施以及配置设计 上两者都可以互通 。 而在基本的讲课、 讨论、提交文件等行为在使用上是与虚 拟会议相一致的。
三、网络课堂与虚拟课堂的对比
现在的网络课堂和本文所说的虚 拟课堂有什么区别呢? 网络课堂与虚拟 课堂相比就像是网络技术的 1 .0 版本和 2 .0 版本 。现在网络课程使用最多的就 是腾讯会议、room 等平台，随着VR技术 的普及化， 虚拟课堂在师生的距离感、 文件上传和平台使用的便捷性以及用 户 与 用 户 间交互的真实性等方面相比 于网络课堂有了很大的提升。
( 一)真实性的转变
在网络课堂的使用过程中，学生都 在看着屏幕，通过摄像头拍摄到每个学 生，但是学生与教师之间缺少眼神的交 流， 因为学生的视线都在电脑的屏幕 上，不会和摄像头产生交互，所以平台 两端的用户不会有眼神的交流，但是在 教学的过程中，师生的眼神交流是必须 的 。通过眼神的互动才能使教师更好地 掌握学生对于知识的理解程度，进而开 展下一 步的教学活动，这样才能使学生 更好地掌握所学内容 。虚拟课堂就很好 地解决了 网络平台无法眼神交流的弊 端，虚拟课堂可以使用VR设备，头显上 有 4 个摄像头， 并且VR眼镜支持眼动 追踪， 所以VR眼镜可以追踪学生和老 师的视线，面部表情也会较好地在虚拟 形象上同步，平台两端的用户可以有眼 神的交流。
当然不仅仅是眼神的交流，还有手 势上的交互，头显设备能够实时追踪用 户的双手，填补了线上沟通交流过程中 肢体语言的缺失，并支持简单的手势捏合点选交互，让用户在绝大多数场景下 可以不须使用控制器依然做到肢体的 互动交流 。用户在使用时带上类似于手 套的动捕设备或者是一 些外拓的设备， 可以实现用户与用户间的触感的体验， 根据力学的反债使用户具有超现实的 感觉 。在当前的追踪方案下，虚拟角色 只显示上半身，用户对自己下半身的存 在感知较弱，在用户起身或轻微移动时 晃动虚拟座椅，可以有效增强课堂真实 感 。虚拟现实技术的进步可以解决学生 线上学习注意力容易分散的缺点，可以 在虚拟空间中， 模拟现实的交互性质， 增加互动效果，提升师生教学与学习质 量。
(二)便捷性的转变
现在所使用的 网络课程平台 需要 教师提前将课件进行上传或者是屏幕 共享，在操作上更加复杂，但是虚拟课 堂上根据教师的操作可以直接在虚拟 课堂上制作课件，学生用某个手势甚至 某个眼神就可以轻松地打开，不懂的知 识能够更快速进行搜索，以便于更好地 配合教师的课程教授 。现在的网络课程 平台只能发送一 个文件，例如 Room，他 的文件上传在聊 天 页面 的 右 下 角，而 Horizon Workrooms 平台他的工作区域 不受范围的限制，这样教师在上传文件 时可以多份文件同时进行上传。
虚拟课堂不仅仅是文件资源的便 捷，在空间时间上也带来便捷，用 户 可 以随时随地戴上VR眼镜进行学 习，不 再局限于时间和空间的限制，更加有效 地节约学习的时间成本，也大大节省了 教室配置等成本[5]。
此外，虚拟现实技术还可以追踪现 实中重要的输入设备—键盘，映射到 虚拟空间中，大幅提高虚拟会议输入效 率 。在虚拟课堂上可以倒转控制器充当 画笔，画笔是课堂过程中的另一 个重要 输入设备，虽然支持手势追踪，但用手 充当画笔会产生一 些问题，比如手指与 画板接触时没有触感反债，且手势追踪 的精度相对较低，对动作幅度较小的抬 笔等动作很难准确识别，所以控制器是 更好的选择， 通过倒转控制器充当 画 笔，实用又有趣。
(三)距离感的转变
网络课堂上，为了清晰地呈现音频 只能有一 个用户说话，其他用户说话将 会干扰音频，从而无法清晰展现用户声 音，而虚拟课堂中模拟真实物理世界中 不同方位的声音效果，利用对头部运动 实时响应的 3D 音频， 加强虚拟环境中 的空间感;每个学生都可以自行选择位 置，声音大小也会随着用户与用户之间的距离而发生变化，在课堂上的体验也 更加真实， 使每个用户都能真实地体 验，在同一 个空间中进行学习就实现了 虚拟课堂在空间上的突破，并不会像网 络课堂，使人产生千里之外的感觉 。并 且，虚拟现实中的课堂可以根据用户划 定的区域范围，将虚拟办公桌面和虚拟 白板固定在现实空间中的指定位置，融 合虚拟环境与现实环境，有效改善了线 上课程的距离感的问题。
四、虚拟课堂交互体验的局限
( 一)人物形象的真实性
虚拟课堂的人物在真实性上具有 缺陷，整体人物形象呈现幼稚卡通的状 态，并且人物形象只有上半身，在课堂 上教师无法根据人物形象分辨学生，在 一定程度上影响了教师的授课。
(二)人物移动形式
现有的 Horizon Workrooms 上移动 方式有三种：第一种是现实空间中发生 位移，虚拟空间中也发生位移，且二者 同步 。 第二种是现实空间 中不发生位 移，虚拟空间中发生位移 。第三种是现 实空间中发生位移，虚拟空间中也发生 位移，但二者不同步。
在现实中开会时，如果要从自己的 座位走到白板前，我们不会在起身前先 点击 一 个按钮说 “我要走到白板那去 了”，走到之后再点击一 个按钮说“我到 了”; 但是在 Horizon Workrooms 中需 要通过三种不同的方式去实现，而且其 间的移动过程是模态( Modal) 的 、破坏 沉 浸 感的 。 主 要 的 原 因 是 在 Horizon Workrooms 中， 虚拟空间的桌面和白板 是根据用户在现实空间划定的两块区 域来定位的，而这两块区域之间的位置 关系与虚拟空间桌面和白板之间的位 置关系并不相同，导致用户在现实空间 与虚拟空间中的移动距离和移动路线 都不是一致的，所以只好通过标记起点 和终点的方式实现在虚拟空间 中的移 动 。也就是说，只要虚拟空间和现实空 间之间存在位置上的映射关系，移动方 式就会受限，完全自然的移动方式就几 乎不可能实现。
在现有的虚拟会议上，人物的形象 都是只具有上半身，Meta 公司解释人物 只具有上半身，是因为他们想将用户的 关注点放在虚拟人物语言上，注重手势 的变化，并且没有下肢的人物形象更有 利于虚拟人物跳跃性的快速移动 。而在 虚拟课堂中，对人物的移动速度没有要 求，人物形象可以更加完整，更不需要 跳跃性的移动方式，所以在虚拟课堂上 的 VR 设备在手柄上应该要设计出摄 像头， 对上半身和下半身，甚至于面部表情 进行采集， 这样整个人物形象更加真 实 、完整，更有利于教师对于学生的管 理。
五、结语
元宇宙是科技适应社会发展必然 出现的产物，虚拟现实技术为数字化社 会的发展提供新的平台和技术[6] 。从现 在全球发展的趋势中可以看到，未来数 字技术、数字城市都是数字化社会的基 础 。在全球新冠肺炎疫情的影响下，线 上课堂必然是未来教学的重要发展趋 势 。所以，我们必须密切关注虚拟现实 技术发展，探究虚拟现实技术在教学服务中的作用，以及虚拟现实技术的交互 性体验 。 突破现有思维模式，积极拥抱 并参与到元宇宙中的线上课堂构建中 去，才能更好地发展线上课堂，发展虚 拟现实技术[7]。
参考文献：
[ 1] 杨新涯,钱国富,唱婷婷 ,涂佳琪 .元宇 宙 是 图书 馆 的未 来 吗? [J]. 图 书 馆 论 坛 , 2021.41( 12):35-44 .
[2] 杜婧 . 基于虚拟环境的英语 自 主学 习研究[D].河北大学,2013 .
[3] 刘学勤,郭宁 . 亚利桑那大学“第二人 生”教育应用实践及其启示[J]. 河北大学成人 教育学院学报,2009. 11 (04):110-112 .
[4] 曹俏俏 .3D 虚拟世界“第二人生”在 高等教育中应用的模式及个案研究[D]. 南京 大学,2011 .
[5] 邓武 , 李昂欣 , 张楠 .基于 VR 的虚拟 仿真系统应用 [J]. 计算机光盘软件与应用 , 2014. 17(09):63-64 .
[6] 黄鑫 .基于 VR技术的虚拟教学应用 研究[D].华中师范大学,2005 .
[7] 叶苗笛 . 虚拟现实技术在动画创作 中的路径研究[D].浙江理工大学,2018 .
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