虛擬實境的原理與應用

自1965年，Sutherland提出利用電腦發展出模擬真實環境的虛擬實境(Virtual reality, VR)作為訓練環境(黃維彬、鄭曉倩、林燕慧，2015)。近年來，虛擬實境 的應用已從軍事坦克操控訓練、工業的應用，逐漸擴展到醫療復健方面。可以發 現在不同的專業領域中，透過虛擬實境的使用，能夠減少環境、資源的限制，進 而達到目標。

壹、虛擬實境的意涵

虛擬實境是一項使用者能與電腦所創造出來的影像環境互動的技術。藉由電 腦影像技術，我們能創造出一個虛擬、可互動的三維空間，提供使用者與虛擬場 景進行即時互動，使用者能夠透過觀看及操作虛擬實境的同時，去想像、分享、

體驗虛擬空間所帶來的內容 (董基良、黃維信，2006；Nachimuthu & Vijayakumari, 2009)。

貳、虛擬實境的特性

虛擬實境具備三大特性：融入感(immersion)、互動性(interaction)，和想像力 (imagination) (黃維彬、鄭曉倩、林燕慧，2015；mei, 2014)。以下分別探討虛擬

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實境的特性：

一、融入感

使用虛擬實境設備的當下，透過頭戴式裝置，看見所呈現的視覺影像以及 聽見影像中的聲音，給予使用者視覺、聽覺感官的模擬，讓使用者彷彿身歷其 境、無限制的觀察三維空間內的事物。

二、互動性

虛擬實境強調與使用者的即時互動性，藉由使用者的操作來得到相應的立 即回饋，同一套虛擬實境軟體，經由不同使用者的使用及參與，將會得到不同 的結果。

三、想像力

感覺受器在接受刺激之後，由神經傳輸至腦中，再藉由過去的經驗產生幻 覺。透過想像力，賦予虛擬實境更多不同的影像畫面。

除以上三種特性之外，虛擬實境藉由聲光的刺激、跳脫環境的限制，能讓 使用者增進使用動機(林靖凱，2006；謝秋樂，2011；Jack et al.，2001)。

參、虛擬實境的影像表現類型

虛擬實境依沉浸的深淺分為三大基礎類別可分為三大類，其分別為沉浸式 (Immersive)、半沉浸式(Semi－immersive)與非沉浸式(Non－immersive)( 鄭宇翔，

2018；Martin－Gutierrez, Mora & Anorbe－Diaz, & Gonzalez－Marrero, 2017)，其中 非沉浸式又包含投射影像 (Projected Visions)及桌上型顯示(Desktop Display)，其 中沉浸式的融入效果最佳，但操作技術及硬體、軟體設備層級較高，半沉浸式一 般應用在汽車駕駛、船舶轉向和飛行等訓練上，非沉浸式的虛擬實境相較前兩者 較為容易取得，其中投射影像較常用於展覽，可讓一群人看見相同畫面效果，桌 上型顯示可利用一般電腦螢幕、滑鼠搭配已製作好的虛擬實境就能簡易操作。表2

－1是虛擬實境影像表現的方式所作的分類、定義及特色(鄭宇翔，2018；Martin

－Gutierrez et al., 2017)。

12 與學習動機之影響（未出版之碩士論文）。淡江大學，新北市；Martin－Gutierrez, J., Mora, C. E., Anorbe－Diaz, B., & Gonzalez－Marrero, A. (2017). Virtual technologies trends in education. Eurasia Journal of Mathematics Science and Technology Education,

13(2), 469－486.

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肆、虛擬實境的建構方式

虛擬實境的建構方式可分為幾何式(Graphic－based VR)、影像式（Image－

based VR）和混和式（Hybrid VR)的虛擬實境，其中幾何式的場景是由3D建構軟體 來進行虛擬場景的建模，較其他兩者具有立體感且能創造出虛構的景象，但對於 技術及設備的要求較高，也需耗費較多時間；影像式的場景由真實情境的照片處 理而成，製作較為方便，技術及設備要求較低；混合式結合幾何式及影像式，由 於真實的背景可讓原本幾何式運算數據的時間降低，也可利用編輯軟體增加物件 的互動性。表2－2是虛擬實境建構方式的分類、定義、優點及限制(林靖凱，2008；

洪萬崧，2008；黃維彬等人，2015；謝信正，2000) 表2－2

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伍、虛擬實境的優勢與限制

智能障礙學生在學習時常面臨類化困難、注意力不集中等問題，以下整理出 虛擬實境在智能障礙教學中的優勢與限制 (王炫智，2010；吳勝儒，2019；周惠 柔、林弘昌，2018；Martin－Gutierrez et al., 2017)：

一、虛擬實境的優勢

動作感應器等)，簡易型的虛擬實境設備如Google Cardboard搭配智慧型手機即 可，透過虛擬實境，使用者者不須移動到真實環境中但卻如同身歷其境。

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上可能會有眼睛疲勞、噁心、嘔吐、聽力受損等症狀，且虛擬實境相關裝置 具有一定重量，長期配戴會造成身體不適；在心理上，使用者脫離虛擬實境 設備後，是否能轉換回真實世界，可能會有焦慮、沉溺的現象出現。

綜上所述，將虛擬實境運用在教學時，的確能夠解決環境、時間、交通等問 題，也能依照智能障礙學生的學習特質作出調整，但在使用的時候必須注意配戴 設備時間的長短、仔細觀察學生的使用中的反應及追蹤使用後的身心狀況。