虛擬實境(Virtual Reality, VR)是一個透過電腦建構的三維立體世界，電腦提 供了視覺、聽覺等感官充分模擬人類的感知，讓使用者在虛擬實境的行為活動就 如同在真實世界一般(Shukla et al., 1996)。Burdea 和 Coiffet 於 1993 年依據虛擬 實境的特性，提出了VR 金三角的概念，說明虛擬實境應包含沉浸性(Immersion)、
互動性(Interaction)和想像性(Imagination)等三項內涵，如圖 3 所示。虛擬實境透 過設備的感測器接收訊息，讓使用者能夠直觀、即時地與其互動，甚至感覺自己 實際存在那樣的空間中，使用者可以控制自己的視角，以及操作開關、按鈕等方
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式與虛擬實境中的物件進行互動，現已被應用在各種領域，如工業、商業、醫學、
教育、軍事等(Wilson, 1999)。
圖 3、虛擬實境的3個 I (Burdea and Coiffet, 2003) 2.3.2 虛擬實境的種類
虛擬實境的系統可以依據使用者的沉浸感和臨場感的高低程度，分為三種主 要類型，分別為非沉浸式/桌上型系統、半沉浸式投影系統、完全沉浸頭戴式裝置 系統(Costello, 1997)。
1. 非沉浸式/桌上型系統(Non-Immersive/Desktop Systems)：
為沉浸感最低的虛擬實境系統，利用桌上型電腦、高解析度的螢幕呈現虛擬 的環境（圖 4），使用者以鍵盤、滑鼠等裝置與之互動。其優點在於不需要高階 的圖像顯示和特別的硬體設備，應用層面廣且成本相對低。
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圖 4、非沉浸式/桌上型系統示意圖 2. 半沉浸式投影系統(Semi-Immersive Projection Systems)：
利用大型螢幕和投影技術增加使用者的沉浸感(圖 5)，如同 IMAX 電影的寬 敞視野，臨場感較桌上型系統佳，且能供多人同時使用是另一優點，其所能呈現 的解析度也較頭戴式裝置高。缺點則是投影畫面的幾何校正相當重要，否則投影 畫面的邊緣扭曲會影響使用者的體驗性。
圖 5、半沉浸式投影系統示意圖(國立臺灣科學教育館，2020)
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3. 完全沉浸頭戴式裝置系統(Fully Immersive Head-Mounted Display Systems)：
使用者戴上頭戴式裝置(Head Mounted Display, HMD)，隔絕外界的干擾，享 有最高臨場感的直覺體驗（圖 6）。其優點是提供了 360 度的全視角虛擬畫面，
使用者將頭轉往任何方向皆能顯示。缺點則是對於硬體運算的需求高，成本也相 對較高。
圖 6、完全沉浸頭戴式裝置系統示意圖
2.3.3 虛擬實境的裝置
沉浸式虛擬實境最常以頭戴式裝置呈現，美國猶他州立大學的 Ivan E.
Sutherland 於 1968 年研發出第一個頭戴式顯示器（圖 7），主要由雙眼前方的兩 片小螢幕所組成，讓使用者戴上後產生立體視覺，其核心概念就是虛擬環境如同 真實世界一樣，會依據感測器所偵測使用者的頭部轉動方向而同步轉動(Costello, 1997； Sutherland, 1969)。
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圖 7、第一個沉浸式虛擬實境頭戴式顯示器(Sutherland, 1969)
Google 於 2014 年推出 Google Cardboard 簡易版虛擬實境眼鏡，大幅降低了 沉浸式虛擬實境裝置的成本，只需有一個簡便的觀影盒（圖 8），人人都有能力 購買或自己動手製作(Google, 2019a)，搭配隨手可得的智慧型手機和平板電腦，
即能觀看360 度的照片和影片，是目前最容易取得的虛擬實境裝置，其低成本、
方便的特性，打破了以往沉浸式虛擬實境裝置同時間只能有一人操作的限制，非 常適合在課堂教學中使用(Brown and Green, 2016； Lee et al., 2017)。
圖 8、Google Cardboard
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2.4 虛擬實境及其教育應用