導(dǎo)語(yǔ)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的現(xiàn)狀及對(duì)策一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】隨著教育信息化改革的不斷推進(jìn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已成為教育行業(yè)采用的新興關(guān)鍵技術(shù)之一。為了找出VR教育行業(yè)的研究熱點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，以便為我國(guó)VR教育企業(yè)開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和制定國(guó)際專利戰(zhàn)略提供參考，采用政策分析和文獻(xiàn)研究方法，分別闡明了我國(guó)政府對(duì)VR教育的重視程度以及VR教育的研究現(xiàn)狀；采用統(tǒng)計(jì)分析方法，分析VR教育專利的發(fā)展態(tài)勢(shì)、法律狀態(tài)、專利權(quán)人、專利布局、技術(shù)領(lǐng)域等，得出VR教育專利的發(fā)展現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)及一些不足之處，并給出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)；教育信息化；專利現(xiàn)狀；對(duì)策研究

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtualreality，VR）技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，生成與一定范圍真實(shí)環(huán)境在視、聽(tīng)、觸感等方面近似的數(shù)字化環(huán)境[1]。用戶通過(guò)佩帶虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)入具有身臨其境感覺(jué)的虛擬環(huán)境，并與其中的事物進(jìn)行自然交互。在教育行業(yè)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)極大地克服了傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境的限制，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)[2]，其主要應(yīng)用形式有虛擬技能實(shí)訓(xùn)、虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬課堂教學(xué)、虛擬仿真校園和虛擬遠(yuǎn)程教學(xué)等[3]。隨著教育現(xiàn)代化建設(shè)的推進(jìn)及VR技術(shù)在教育行業(yè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)逐步凸顯，VR教育產(chǎn)品及方案逐漸受到教育行業(yè)的青睞。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成了多項(xiàng)高科技技術(shù)，具有很強(qiáng)的“技術(shù)”性[4]。因此，我國(guó)要想VR技術(shù)更好的服務(wù)于教育行業(yè)，就必須重視科技創(chuàng)新，而專利就是科技競(jìng)爭(zhēng)力[5]。專利技術(shù)是企業(yè)發(fā)展的核心力量，是企業(yè)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵武器之一[6]。因此，我們從專利的角度分析VR教育的發(fā)展態(tài)勢(shì)與進(jìn)展，有助于國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)了解VR教育的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展方向以及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的專利布局，為相關(guān)企業(yè)制定研究方向和專利戰(zhàn)略，推動(dòng)我國(guó)教育信息化建設(shè)具有一定參考價(jià)值。

1行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1政策推動(dòng)。VR技術(shù)與教育行業(yè)融合為促進(jìn)教育信息化建設(shè)，教育部制定了一系列鼓勵(lì)政策。《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011~2020年）》中提出：“針對(duì)學(xué)前教育、義務(wù)教育、高中教育、職業(yè)教育、高等教育等的不同需求，遴選和開(kāi)發(fā)1500套虛擬仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”。2017年7月，教育部在《關(guān)于2017~2020年開(kāi)展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》中明確提出：“綜合應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化技術(shù)手段，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的吸引力和教學(xué)有效度”。2018年，教育部已先后出臺(tái)《教師教育振興行動(dòng)計(jì)劃（2018~2922年）》和《教育部辦公廳關(guān)于開(kāi)展國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》兩項(xiàng)相關(guān)政策，加速推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)在教育教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面的應(yīng)用。我國(guó)政府對(duì)教育信息化建設(shè)的重視，極大地促進(jìn)了VR技術(shù)在教育行業(yè)的落地。1.2VR技術(shù)與教育融合的優(yōu)勢(shì)突出。VR技術(shù)改變傳統(tǒng)教學(xué)方式，創(chuàng)造了全新的學(xué)習(xí)環(huán)境。以互聯(lián)網(wǎng)、便攜式智能手機(jī)與電腦、聲像視頻多媒體工具等為代表的信息技術(shù)，在很大程度上打破了時(shí)空地域的界限[7]。VR技術(shù)從根本上營(yíng)造出全新的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可以按需選擇，并能夠無(wú)限次地重復(fù)使用，并通過(guò)環(huán)境反饋檢測(cè)學(xué)習(xí)成果[8]。VR學(xué)習(xí)環(huán)境還能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，做到“寓學(xué)于樂(lè)”[9]。虛擬現(xiàn)實(shí)教育除了在普通教學(xué)上具有一定優(yōu)勢(shì)外，在特殊教育和職業(yè)教育中也有很大的優(yōu)勢(shì)。VR技術(shù)的仿真環(huán)境可以提高特殊兒童教學(xué)和訓(xùn)練的安全系數(shù)，增加特殊兒童學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的信心[10]。在職業(yè)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)中，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育在使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)學(xué)員產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)中存在的危險(xiǎn)[11]。可見(jiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)教育不僅可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)工具和教學(xué)方式的不足，還可使學(xué)生在虛擬教學(xué)環(huán)境中進(jìn)行一些難以實(shí)操或危險(xiǎn)系數(shù)較高的訓(xùn)練。1.3VR教育應(yīng)用現(xiàn)狀分析。目前，我國(guó)已有很多企業(yè)在從事虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育產(chǎn)品的研究與生產(chǎn)。例如：在K12教育方面，微視酷研發(fā)的IES沉浸式教育系統(tǒng)已成功應(yīng)用于北京中關(guān)村二小等知名小學(xué)的高年級(jí)教學(xué)；在職業(yè)教育方面，新島科技采用VR技術(shù)建立的智慧教室，可將企業(yè)的真實(shí)場(chǎng)景以全方位、動(dòng)態(tài)的形式再現(xiàn)，還可與外界進(jìn)行互動(dòng)交流[12]。

2VR教育專利動(dòng)態(tài)分析

本文使用法國(guó)QUESTEL公司的Orbit專利檢索數(shù)據(jù)庫(kù)，使用“虛擬現(xiàn)實(shí)/VR/虛擬仿真”and“教育/教室/教學(xué)/培訓(xùn)/訓(xùn)練/學(xué)生/學(xué)員”為檢索式的關(guān)鍵詞，同時(shí)使用包含對(duì)應(yīng)的英文檢索詞，檢索時(shí)間截止到2018年6月30日。對(duì)初步檢索結(jié)果進(jìn)行了IPC分類號(hào)檢驗(yàn)和人工去燥，最終確定VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的相關(guān)專利共計(jì)574項(xiàng)。其中，發(fā)明專利344項(xiàng)。2.1發(fā)展態(tài)勢(shì)分析。一般而言，專利申請(qǐng)量越多，越有利于高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[13]。VR技術(shù)早在20世紀(jì)80年代就被一些歐美國(guó)家用于教育行業(yè)，但由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)水平有限，并沒(méi)有引起關(guān)注。2012年之前，VR教育專利申請(qǐng)量一直處于平緩期，2012年Face-book天價(jià)收購(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備制造商O(píng)culus，引起業(yè)內(nèi)極大轟動(dòng)。2016年被認(rèn)為是虛擬現(xiàn)實(shí)的元年，資本與企業(yè)掀起了VR產(chǎn)業(yè)的高潮，VR教育專利申請(qǐng)量出現(xiàn)井噴，實(shí)現(xiàn)三位數(shù)的飛躍；由于專利的公開(kāi)有18個(gè)月的滯后期，預(yù)計(jì)2017年VR教育專利數(shù)量最終或?qū)⒍嘤?00項(xiàng)，而2018年的專利數(shù)據(jù)暫不具有參考意義。綜上分析，VR教育專利申請(qǐng)正處于快速發(fā)展階段。2.2法律狀態(tài)。VR教育專利中，處于申請(qǐng)中的專利最多，占到了52%；其次是授權(quán)專利，占比28%；放棄、撤銷和過(guò)期專利分別占比12%、5%和3%。從專利法律狀態(tài)可以看出，VR教育專利多處于申請(qǐng)階段，獲權(quán)專利相對(duì)較少，專利布局還有很大空間。2.3專利權(quán)人分析。目前，VR教育專利領(lǐng)域沒(méi)有壟斷企業(yè)出現(xiàn)。VR教育專利權(quán)人數(shù)量眾多，但擁有的專利量都不多。圖2展示了VR教育專利排名前13位的專利權(quán)人。VR教育專利數(shù)量最多的專利權(quán)人是國(guó)家電網(wǎng)，共有14項(xiàng)，占VR教育專利總量的2.4%，主要為面向職業(yè)教育的工作技能訓(xùn)練和安全教育培訓(xùn)方面的教學(xué)裝置或系統(tǒng)；其次是林肯環(huán)球和河南理工大學(xué)，分別有7項(xiàng)專利，主要為職業(yè)教育或培訓(xùn)的儀器、裝置、系統(tǒng)和使用方法等，排在第三位的分別是武漢凱迪奧、日本電電公社（NTT）和安徽偉合電子，分別有5項(xiàng)專利。從專利權(quán)人類型上可以看出，VR教育專利以企業(yè)和高校為主，前十三位中企業(yè)專利權(quán)人有10位，而高校僅有3位。縱觀574項(xiàng)VR教育專利，高校類專利權(quán)人也僅有105位，占VR教育專利總量的18.2%。2.4全球?qū)＠季址治觥R教育專利公開(kāi)國(guó)涉及27個(gè)國(guó)家或地區(qū)，中國(guó)成為國(guó)內(nèi)外專利權(quán)人布局的主要國(guó)家。從圖3可以看出，有68%的VR教育專利將中國(guó)設(shè)為了公開(kāi)國(guó)。可見(jiàn)，中國(guó)VR教育市場(chǎng)得到全球企業(yè)的重視，如：林肯環(huán)球7項(xiàng)VR教育專利中有4項(xiàng)在我國(guó)申請(qǐng)。我國(guó)VR教育專利數(shù)量領(lǐng)先于其他國(guó)家，這也體現(xiàn)了我國(guó)對(duì)教育信息化改革的重視程度[14]。2.5技術(shù)領(lǐng)域分析VR教育企業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)集中在控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。VR教育專利中有560項(xiàng)涉及控制領(lǐng)域，116項(xiàng)涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。而虛擬現(xiàn)實(shí)本身就是通過(guò)傳感器控制和圖形圖像學(xué)、仿真等一系列計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的虛擬環(huán)境。近年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備性能已提升很多，但還有一些痛點(diǎn)仍沒(méi)有解決，例如重量導(dǎo)致的壓迫感、屏幕分辨率低導(dǎo)致的紗窗效應(yīng)、眩暈感等。在VR教育專利中涉及解決以上問(wèn)題的專利較少，材料/冶金領(lǐng)域僅有2項(xiàng)，視聽(tīng)技術(shù)有19項(xiàng)，光學(xué)技術(shù)有43項(xiàng)。

3VR教育專利現(xiàn)狀的不足及對(duì)策分析

從專利權(quán)人數(shù)量來(lái)看，VR教育專利權(quán)人眾多且專利量較少。這說(shuō)明VR教育行業(yè)還處于發(fā)展的初期階段。加之，現(xiàn)階段VR教育專利多處于申請(qǐng)階段，專利布局空間大等特點(diǎn)，建議我國(guó)VR教育企業(yè)加大新產(chǎn)品和新技術(shù)研發(fā)力度，盡早進(jìn)行專利布局。從專利權(quán)人類型來(lái)看，高校類申請(qǐng)者遠(yuǎn)低于企業(yè)類。高校作為科技創(chuàng)新和技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的重要力量之一[15]，具有科研人才和團(tuán)隊(duì)、科研經(jīng)費(fèi)、儀器設(shè)備和科研環(huán)境等先天優(yōu)勢(shì)。然而，這些優(yōu)勢(shì)并沒(méi)有在VR教育專利研究中充分體現(xiàn)出來(lái)。另外，高校作為VR教育的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一，最了解用戶的需求和現(xiàn)階段VR教育產(chǎn)品中的不足。建議高校聯(lián)合企業(yè)，進(jìn)行學(xué)校需求調(diào)研，共同研發(fā)針對(duì)不同教育階段、各類學(xué)科的VR教育系統(tǒng)或解決方案，有效推動(dòng)我國(guó)VR技術(shù)與教育行業(yè)的深入融合。從專利全球布局的角度來(lái)看，我國(guó)VR教育專利權(quán)人在國(guó)外的專利布局甚少。擁有VR教育專利數(shù)量最多的國(guó)家電網(wǎng)，其僅在國(guó)內(nèi)進(jìn)行了專利布局；同樣河南理工大學(xué)、武漢凱迪奧等也均未在國(guó)外進(jìn)行專利布局。而林肯環(huán)球則對(duì)一些有價(jià)值的專利選擇了十多個(gè)國(guó)家為專利公開(kāi)國(guó)。有研究顯示：我國(guó)專利權(quán)人在海外進(jìn)行專利布局存在一定困難，如：在國(guó)外申請(qǐng)專利比在自己國(guó)家昂貴[16]，缺乏專業(yè)的專利申報(bào)人才，以及企業(yè)缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)戰(zhàn)略意識(shí)等[6]。建議我國(guó)VR教育企業(yè)借鑒國(guó)外企業(yè)專利布局的方法和策略，根據(jù)自身未來(lái)海外市場(chǎng)開(kāi)拓計(jì)劃，提前謀劃布局，避免海外專利糾紛。從專利技術(shù)領(lǐng)域來(lái)看，VR教育專利集中在控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。VR技術(shù)應(yīng)用于教育行業(yè)也還存在一些問(wèn)題，例如：影響學(xué)校采購(gòu)的成本問(wèn)題、佩帶過(guò)程的舒適感、使用時(shí)師生間的課堂互動(dòng)等等，而涉及解決這些問(wèn)題的VR教育專利也較少。因此，建議VR教育企業(yè)應(yīng)更多的從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、降低成本以及用戶需求和體驗(yàn)等角度進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，并對(duì)創(chuàng)新成果盡早申請(qǐng)專利保護(hù)，讓VR技術(shù)在教育行業(yè)早日得到普及。

作者:任莎莎 單位:北京市電子科技情報(bào)研究所