虚拟现实 (VR) 与增强现实 (AR)

“沉浸式”并不指某一种设备、教学方法或治疗方式。

虚拟现实（VR）呈现模拟环境，通常通过头显取代周围视野。增强现实（AR）在对实体世界的视野中加入数字信息。它可以显示在手机、平板电脑或头戴式显示设备上。扩展现实（XR）是涵盖这些方式的统称。¹

“混合现实”在不同产品中的用法并不一致；它通常强调空间锚定，以及数字对象与周围环境之间的交互。看到房间可能依靠透明光学技术或摄像头画面。这两种方式都不能保证视野无遮挡且完全准确。

硬件质量很重要，但没有任何通用的分辨率或延迟数值能够描述所有头戴设备。对于特定任务而言，佩戴贴合度、追踪、文字可读性、移动设计以及应用本身，可能比醒目的规格参数更重要。桌面模拟也可能在研究论文中被称为“VR”，因此务必确认参与者实际使用了什么。

两个有用的概念是 临场感，即身处所描绘环境中的感觉；以及 能动性，即认为自己的行为会影响事件的感觉。以研究为依据的 CAMIL 模型提出，这些特征可能影响兴趣、动机、认知负荷和自我调节。它是理解学习的框架，并不能证明沉浸感会自动带来更好的学习效果。²

沉浸感也可能与任务争夺注意力。学习者可能会把注意力放在穿行于场景、操作控制器或欣赏周围环境上。即使底层信息不准确或解释不充分，逼真的体验仍可能让人觉得很重要。

以一个虚拟历史遗址为例。它可能帮助学习者理解规模和地理位置，但令人信服的重建仍应说明哪些内容有文献记录、哪些是推断，以及哪些属于艺术诠释。视觉上的真实感并不能取代对资料来源的辨析能力。

一项涵盖35项实验的元分析发现，与沉浸感较低或传统的对照方式相比，基于头戴设备的沉浸式 VR 在学习方面平均具有小幅优势。这个平均结果涵盖了不同的课程、学习者和研究设计；它并不意味着下一间教室一定会获得同样的提升。³

一项独立的系统综述指出了反复出现的局限：干预时间较短、对知识保持情况的评估有限，以及结果测量不一致。两项综述涵盖的都是较早一代研究，但其核心评估问题仍然有参考价值。⁴

问问比较的对象究竟是什么

额外练习、更好的反馈、设计更周全的课程或更多教师关注，都可以独立于沉浸感改善结果。将 XR 活动与一个可信的替代方案进行比较，并为学习者提供相近的时间和支持。一个引人入胜且设计良好的桌面课程，比什么都不做更能提供有意义的比较。

良好的教学并不是从戴上头戴设备时才开始的。在一项媒体与教学方法的随机实验中，准备性教学提高了沉浸式条件下的即时知识和迁移得分。为学习者提供一张心理地图，有助于他们减少花在理解环境所展示内容上的精力。⁸

另一项实验通过将分段式 VR 观看与书面摘要结合起来，改善了学习效果。由于重新设计同时改变了这两项功能，因此无法证明是哪一项单独带来了益处。但它支持一项实用原则：创造暂停、组织和解释的机会。⁹

1. 开始前：明确学习目标解释相关概念和控件。展示成功的标准、如何暂停，以及有哪些非头戴设备选项可用。
2. 进行中：让操作更有目的让学习者比较、预测、检查或测试某些内容。移除会分散对问题注意力的视觉装饰。
3. 活动之间：理解其意义邀请学习者进行简短解释、绘图或讨论。利用误解来指导下一项活动，而不是把完成任务视为已经理解。
4. 之后：检验能否迁移到场景之外使用一个新的问题或实体任务，并在之后再次回到这一概念。记录学习成果以及参与过程中遇到的任何困难。

示例：理解一台旋转机器

先从一张标注主要部件的示意图开始。在模拟环境中，让学习者预测某个部件改变速度后会发生什么，然后观察结果。摘下头显后，让他们使用另一张示意图解释其运行机制。之后可以提出一个问题，检验他们在没有原始视觉线索的情况下是否仍能理解这一解释。

这是一个教学示例，而不是经过验证的干预。它的价值在于明确目标和评估方式。同样的方法也可以使用实体模型或桌面动画；只有当 XR 的空间或互动功能能带来有用的额外价值时，才应选择 XR。

一次具有治疗作用的体验需要临床依据、合适的参与者、经过验证的方案，以及在情况不顺利时采取应对措施的方法。

VR 可以让某些情境更容易安排和调整。例如，在治疗恐高时，来访者可以体验经过精心设计的与高度有关的场景，而不必一开始就置身于真实的高处。目标是在模拟环境之外获得有益的学习并增加行动自由，而不只是忍受模拟环境中的不适。

恐高：针对特定干预的证据

一项涉及 100 名成年人的 2018 年随机试验发现，与常规护理相比，自动化、由虚拟化身引导的 VR 认知治疗项目能显著减轻恐惧，而且四周后效果仍然明显。但对照组并不是同样高强度的治疗师实施的治疗。这项研究支持这一经过专门设计的干预，并不能证明任何令人害怕的 VR 体验都具有治疗作用。¹⁰

焦虑性回避：一个不同的临床目标

gameChange 试验研究了 346 名患有精神病性障碍且因焦虑而难以外出的人。在常规护理基础上增加支持性 VR 治疗后，六周时回避和痛苦程度的平均改善幅度较小；到 26 周时，整个样本在主要自我报告结果上的差异并不显著。其目标是减少焦虑性回避，而不是治愈精神病性障碍。¹¹

放松的自然场景可能令人愉悦，但平静的体验并不自动等同于治疗焦虑障碍或创伤相关困难。同样，沉浸式技术无法取代支持性关系，也无法解决现实环境中的不安全处境。

在临床使用前，应询问该计划针对什么病情、有哪些证据支持、由谁负责监督照护，以及有哪些替代方案。参与和停止都应继续是有意义的选择，而不应成为检验配合程度的测试。¹²

不同的临床应用出于不同原因使用沉浸式体验。手术过程中的分散注意力体验，与持续数周的疼痛管理课程并不是同一种干预。卒中后的运动练习又提出了不同的问题。把它们合并成“VR 有效”这一笼统主张，会丢失重要信息。

慢性疼痛：训练技能，而非虚拟治愈

2021 年，美国 FDA 授权 EaseVRx 上市。这是一种特定的处方沉浸式系统，为患有慢性中重度下背痛的成年人提供辅助性行为治疗。其预期结果涉及疼痛及其对日常生活的影响，而不是修复潜在的脊柱疾病。这是对特定医疗器械的授权，并不等于批准了 VR 整体。¹³

一项针对该治疗计划、为期八周的随机研究发现，与假 VR 相比，多个疼痛及其对生活影响的结果有所改善。假 VR 组也有所改善。该研究纳入的是经过筛选的样本，并获得了制造商资助，因此不应将从基线到随访的百分比变化呈现为该治疗的比较效果，或对每位患者的承诺。¹⁴

卒中康复：究竟是什么在发挥作用？

2025 年的 Cochrane 综述发现，与相同治疗量的替代疗法相比，虚拟现实（VR）在某些结果上带来了小幅益处，但不同结果的不确定性各异。在常规康复中加入 VR 可能改善手臂功能，但也增加了练习时间。纳入的系统大多是非沉浸式的，只有少数研究测试了现代头戴式设备提供的沉浸式体验。¹⁵

AR提供了各种可能性，但不能完全取代现实视野。一项针对30名卒中后患者的小型试验报告称，在总治疗时间相同的情况下，使用基于手机的AR方案两周后，部分指标有所改善。这是有希望的早期证据，但不能证明能够带来持久恢复，也不能证明其优于所有康复需求。¹⁶

在家使用仍需要护理计划

远程提供服务可能减少出行，但仍需要合适的空间、可用的设备、清晰的说明，以及出现问题时获得帮助的途径。请询问哪些动作适合进行、如何评估进展，以及何时联系护理团队。不应想当然地认为消费级健身或放松应用可以替代处方康复。¹²

如果有人感到恶心、疲劳不适，或担心跌倒，那么即使软件仍在运行，这种体验也不能算成功。

晕动症有多种诱因

沉浸式使用期间或之后可能出现恶心、头晕、头痛和迷失方向感。视觉运动与身体运动之间的不匹配是一个重要原因，此外还涉及显示行为、运动设计和个体易感性等因素。不存在适用于所有用户和应用的单一发生率数据。¹⁷

固定的视点、可预测的移动，以及避免不必要模拟加速的控制方式，可能会提高部分人的耐受性。但这些都无法保证舒适。参与者若提前停止，仍必须计入评估；排除这些人可能会让应用看起来比实际更易用。

眼睛、对焦与佩戴贴合度

在许多立体显示器中，眼睛会朝向呈现出的深度进行会聚，同时对焦于显示器的光学距离。关于这种会聚—调节冲突的研究表明，深度线索与对焦线索不匹配可能导致视觉不适。其影响取决于显示器和观看条件。¹⁸

长时间观看可能导致眼睛疲劳和干涩。这些症状不应被误认为是永久性眼损伤的证据，但仍是调整使用方式或停止使用的理由。持续存在的视觉症状应由眼科专业人员评估。¹⁹

房间依然存在

清理可用区域，检查线缆和佩戴贴合度，并在适当时考虑坐着使用。头戴设备不是防护装备。边界图形或摄像头视图并不能消除碰撞风险，佩戴不合适或设备过重也可能造成不适。请遵循特定设备的说明，不要自行添加未经批准的配重或配件。²⁰

有相关视觉、平衡、神经系统或肌肉骨骼疾病的人，在使用前可能需要获得个性化建议。正确的选择取决于个人、硬件和内容，而不仅仅是年龄。

一项针对14岁以下儿童使用头戴式虚拟现实设备的2024年系统综述发现，关于短时间、受监督体验所造成危害的证据有限，但不良影响的报告也存在不足且不一致。该综述呼吁加强对重复接触的研究。这既不能证明其长期安全，也不能证明所有儿童使用虚拟现实都有害。²²

对于儿童，应考虑设备适配度、内容、监管以及表达不适的能力。遵循制造商当前的年龄指导和相关账户规则；达到年龄要求并不能解决所有发育或安全问题。美国儿科学会还强调家庭讨论、适龄内容、适当休息，以及避免挤占其他重要活动。²³

无障碍不是一个开关

有些人可能需要字幕、高对比度、精细手部动作的替代方式、可调节的触达距离或坐姿交互。另一些人可能需要更低的音量、更简单的视觉场景，或无需通过注视进行选择即可操作控件的方式。W3C 的《XR 无障碍用户需求》描述了这类需求中的多种情况；它是一份指导文件，并不保证某一特定产品能够满足这些需求。²⁴

例如，“看向按钮来选择它”对一个人来说可能很方便，对另一个人来说却可能令人疲劳或难以可靠操作。有意义的替代输入方式比笼统声称界面直观更重要。字幕也需要保持易读，不能迫使用户做出不舒服的头部动作。

共享空间中的社交安全

实时语音、手势和具身化化身可能会让不受欢迎的互动显得格外具有侵扰性。澳大利亚电子安全专员建议提供易于使用的退出、静音、屏蔽和举报控件，同时配备个人边界设置及安全设计措施。责任不应仅由遭受骚扰的人承担。²⁵

在进入不熟悉的共享环境前，请找到相关控制项，并决定谁可以联系你。个人边界可以限制某些互动，但无法防止所有形式的言语虐待、录制或不受欢迎的接触。学校和诊所应了解谁可以进入会话，以及事件将如何处理。

运动数据可能具有识别性

一项涉及超过 55,000 名 VR 用户的 2023 年研究显示，在使用参与者此前的录音进行训练后，头部和手部运动可以在已登记的数据集中识别出个人。它并不能在全球范围内识别任意陌生人。重要的启示更为有限：去掉一个显眼的姓名，并不一定能让详细的运动数据实现匿名化。²⁶

眼动追踪很有用——但它不是读心术

注视可以帮助控制界面或支持特定任务的研究，但其含义取决于具体情境。例如，瞳孔反应既受光照影响，也受情绪唤醒影响。一次测量并不能唯一标记某种情绪，更不能直接获取某人的信念或意图。²⁷

并非每台设备都会收集所有类型的数据。为呈现体验而必需的跟踪仍可能涉及敏感信息；WebXR 规范明确讨论了隐私、权限以及退出沉浸式内容的方式。但这并不意味着每个已安装的 XR 应用都实现了相同的保护措施。²⁸

旁观者同样需要考虑。配备摄像头的智能眼镜不一定是 AR 显示设备，但它们说明了录制行为可能变得不易被附近的人察觉。在录制或分享课堂、临床或私人空间内容前，应让录制行为明显可见，并考虑征得他人的许可。²⁹

在欧盟，可识别的扩展现实（XR）数据可能受数据保护法约束。用于唯一识别个人的生物特征数据受到特殊类别保护；健康信息和其他敏感信息也可能分别属于受保护范围。并非所有原始注视或动作读数都会自动属于该类别。处理方式和目的很重要，同时还应遵循数据最小化原则和通过设计实现保护的原则。³⁰

在购买一批头戴式设备之前，先确定一项任务、一个合适的应用和一个值得改善的结果。

对于学校，问题可能是空间课程是否能改善学生对陌生图表的讲解。对于诊所，问题可能是某个明确的项目是否能改善相关功能性结果，并且患者能够接受。“大家都喜欢”是有用的反馈，但并不是完整的评估。

1. 明确目的和替代方案说明为什么考虑使用扩展现实（XR），以及原本会采用什么方案。明确活动面向谁，以及谁可能需要不同的途径。
2. 检查确切的应用审查内容准确性、控制方式、数据处理实践和支持性证据。记录正在评估的版本；仅凭熟悉的设备名称是不够的。
3. 开展有支持的试用向参与者进行简要说明，检查适配性和空间，提供明确的退出方式，并记录不适感或使用障碍以及成功之处。
4. 在扩大规模前进行审查将有意义的结果与替代方案进行比较。计算设置、监督、维护和支持所需的时间。如果收益不足以抵消负担，就调整或停止推广。

为设备周边的工作预留预算

许可证、账户管理、充电、清洁、存放、替换部件、技术支持和员工准备都会影响实际成本。有些应用可以离线运行，另一些则依赖网络服务。请检查具体系统，不要想当然地认为始终需要宽带，也不要认为下载的应用可以无限期使用。

共享设备同样需要符合制造商说明的清洁流程。应决定由谁重置账户、检查配件，并确保下一位参与者不会看到上一位人员的信息。这些运营细节可能决定一堂原本很好的课程或一种治疗是否切实可行。

将变更日志纳入计划

软件更新可能会改变交互方式、内容、权限或所收集的数据。在应用恢复使用前，应决定由谁审查重大变更。对于临床系统，请遵循适用的说明和治理流程；针对一个项目的证据不应在未经说明的情况下被视为对另一个项目的认可。

更轻的设备、更清晰的显示效果和更灵活的控制方式，都是值得追求的目标。同样值得追求的，还有需要更少传感器、对身体差异作出更少假设，并且脱离单一供应商生态后仍然有用的体验。一个不那么炫目、却能让更多人舒适使用的系统，可能才是更重要的进步。

研究重点包括持久学习、向真实场景迁移、与优质替代方案的比较、不良影响报告，以及不同人群反复使用后的结果。在教育和儿童安全研究中，短期研究和不完整的后续随访已经限制了可得出的结论。^{4, 22}

开放、易于使用的交互方式和可信的数据处理，值得与视觉保真度受到同等重视。WebXR 等标准化工作解决了这套基础设施的部分问题，但仅凭一项规范并不能带来安全且包容的体验。²⁸

教育信息，不构成个体化的临床或法律建议。医疗 XR 应结合适当的专业护理和设备说明进行考虑。对于健康状况、持续性症状或临床部署，请寻求合格的专业建议，并审查适用于相关场景的隐私和安全保护要求。

证据与背景

来源和延伸阅读

这些来源区分了具体试验、研究综述、理论模型和官方指导。积极结果适用于所研究的干预和结果，而不是每一种 XR 产品。外部链接将在新标签页中打开。

1. 美国食品药品监督管理局。医疗器械中的增强现实和虚拟现实。定义、用途以及特定设备的益处和风险。
2. Makransky G、Petersen GB。沉浸式学习的认知情感模型（CAMIL）。《教育心理学评论》（2021）。基于研究的理论模型。
3. Wu B、Yu X、Gu X。使用头戴式显示器进行沉浸式虚拟现实对学习表现的有效性：一项元分析。《英国教育技术杂志》（2020）。
4. Hamilton D 等。沉浸式虚拟现实作为教育教学工具。《教育计算机杂志》（2021）。对学习成果和实验设计的综述。
5. Makransky G、Terkildsen TS、Mayer RE。在科学实验室模拟中加入沉浸式虚拟现实会带来更强的临场感，但学习效果更差。《学习与教学》（2019）。
6. Makransky G、Mayer RE。在沉浸式虚拟现实中进行虚拟实地考察的益处。《教育心理学评论》（2022）。气候课程中的格陵兰实地考察。
7. Zingg L 等。在解剖学学习中使用基于全息图的增强现实：TEACHANATOMY 随机试验。《学术医学》（2025）。
8. Meyer OA、Omdahl MK、Makransky G。研究通过沉浸式虚拟现实和视频学习时预先培训的影响。《计算机与教育》（2019）。
9. Parong J、Mayer RE。沉浸式虚拟现实中的学习科学。《教育心理学杂志》（2018）。分段与总结实验。
10. Freeman D 等。使用沉浸式虚拟现实进行自动化心理治疗以治疗恐高症。《柳叶刀·精神病学》（2018）。随机试验。
11. Freeman D 等。使用自动化虚拟现实疗法治疗精神病患者的广场恐惧性回避和痛苦（gameChange）。《柳叶刀·精神病学》（2022）。
12. 美国食品药品监督管理局。增强现实和虚拟现实医疗器械：需要考虑的问题。患者和医疗服务提供者决策指南。
13. 美国食品药品监督管理局。EaseVRx De Novo 授权（2021年；PDF）。特定处方适应症和已识别风险。
14. Garcia LM 等。针对慢性下腰痛的为期八周居家行为技能虚拟现实项目：随机安慰剂对照试验。《医学互联网研究杂志》（2021年）。
15. Laver KE 等。虚拟现实用于卒中康复。《Cochrane系统综述数据库》（2025年更新；DOI以 pub5 结尾）。干预措施大多为非沉浸式。
16. Li C 等。用于卒中后上肢功能和认知训练的手机增强现实。《JMIR严肃游戏》（2021年）。小规模、短期随机试验。
17. Biswas N、Mukherjee A、Bhattacharya S。“你感觉不适吗？”虚拟现实晕动症的系统性文献综述。《ACM计算综述》（2024年）。
18. Hoffman DM 等。辐辏—调节冲突会妨碍视觉表现并导致视觉疲劳。《视觉杂志》（2008年）。
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21. Apple。使用 Apple Vision Pro 时出现晕动症。症状、停止使用和恢复指导。
22. Bexson C、Oldham G、Wray J。儿童使用虚拟现实的安全性：系统综述。《欧洲儿科学杂志》（2024年）。
23. 美国儿科学会。虚拟现实与儿童（2026年）。家庭指导与证据空白。
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25. 电子安全专员办公室。沉浸式技术（2025年立场文件与指南）。具身交互、用户控制与安全设计。
26. Nair V 等。根据头部与手部运动数据对5万多名虚拟现实用户进行唯一识别。USENIX 安全会议（2023年）。
27. Pan J 等。情绪唤起对瞳孔大小的影响取决于亮度。《科学报告》（2024年）。
28. 万维网联盟。WebXR 设备 API（候选建议稿，2026年6月9日）。隐私、权限与沉浸式会话控制。
29. 电子安全专员办公室。智能眼镜与网络安全：摄像头消失之时（2026年）。录制与旁观者隐私。
30. 欧盟。《通用数据保护条例》（2016年），第4、5、9、25和32条。数据类别、数据最小化与安全保障措施。