人文教育中的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

賈靖林　楊玉輝　謝希俐　熊才平

【摘要】針對人文精神匱乏，人文教學(xué)的“工具性教育”弊端日益突出，提出利用虛擬展覽館促進(jìn)人文教育的發(fā)展。分析了虛擬展覽館設(shè)計(jì)的理論，利用虛擬現(xiàn)實(shí)等相關(guān)技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種基于Abnet的古代詩歌文化展覽館系統(tǒng)，并探討了其在人文教育中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】分布式虛擬現(xiàn)實(shí)；虛擬展覽館；人文教育

【中圖分類號】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【論文編號】1009—8097（2009）05—0073—03

一 問題的提出

當(dāng)前，人文教學(xué)的“工具性教育”弊端呈現(xiàn)突出。“工具性教育”是指把人培養(yǎng)成工具，把教育當(dāng)作工具來使用的一種觀念形態(tài)的教育思想。[1]學(xué)生對“工具性教育”往往采取消極與反抗的情緒，不利于學(xué)生的成長；教學(xué)中的“人文教育”的嚴(yán)重缺失,開始從潛在危機(jī)走向具體的社會精神缺陷。[2] [3]由于人文精神的匱乏，民族的文化認(rèn)同和歸屬感逐漸消失，不利于民族的發(fā)展。針對人文教育中存在的問題，我們應(yīng)當(dāng)探討如何利用成熟的條件和資源加以改進(jìn)。學(xué)校教育中的人文教育資源特別是詩歌、歷史文化資源容易用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展，因而提出利用虛擬展覽館開展詩歌人文教育。本文在分析基于ABnet的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上，依托建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，構(gòu)建分布式中國古代詩歌文化虛擬展覽館系統(tǒng)，并與多種現(xiàn)代教育技術(shù)媒體結(jié)合，結(jié)合傳統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)展覽館和多媒體放映館的特點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生身臨其境，以逼真的視、聽、觸覺為一體的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)生的主動性學(xué)習(xí)機(jī)制有效結(jié)合，提高學(xué)生的人文素養(yǎng)。

二 虛擬展覽館系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論分析

1 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality）是指利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，通過多種傳感設(shè)備使用戶投入到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互技術(shù)。[4]虛擬現(xiàn)實(shí)分為桌面虛擬現(xiàn)實(shí)（desktop virtual reality）、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)（immersive）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmented reality）型虛擬現(xiàn)實(shí)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)（distributed）等類型。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)是指在多個(gè)地理上相互獨(dú)立的用戶，實(shí)時(shí)的通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同分享一個(gè)虛擬空間，一起體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，使虛擬用戶達(dá)到一個(gè)更高的境界。桌面型的的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)方法很多，如：借助于Java進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊的Vrml語言設(shè)計(jì)的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)、利用VirTools Dev和Multi-user Sevre快速高效制作的多人連線應(yīng)用程序、利用Atomsphere服務(wù)器建立的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)等，它們在性能上各有其優(yōu)缺點(diǎn)。本文采用ABnet與Vrml語言構(gòu)建分布式虛擬現(xiàn)實(shí)，其中，ABnet[5]是由美國人Rick基于java開發(fā)三維多人在線聊天服務(wù)器。

2 虛擬展覽館系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)

虛擬展覽館系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)之所以產(chǎn)生，是由于一個(gè)主動的、自我調(diào)整的學(xué)習(xí)者在解決問題的過程中，從經(jīng)驗(yàn)和獲取經(jīng)驗(yàn)的環(huán)境中獲得意義，從而建構(gòu)個(gè)人意識。每個(gè)學(xué)習(xí)者都是在自己已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以其特殊的方式在特定的環(huán)境下建構(gòu)的。學(xué)習(xí)者獲取知識的多少取決于自身經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)有關(guān)知識的能力，而不是取決于學(xué)習(xí)者記憶和背誦教師講授內(nèi)容的能力。[6]建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的四大要素為：情境、協(xié)作、會話和意義建構(gòu)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬展覽館、虛擬博物館、網(wǎng)絡(luò)游戲等領(lǐng)域的應(yīng)用，體現(xiàn)了建構(gòu)主義的意義和思想。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指通過特殊的輸入設(shè)備和一些能實(shí)現(xiàn)三維圖形和三維音效的特殊輸出設(shè)備來模擬人和環(huán)境間的交互技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用圖形、聲音和圖像再造逼真的情境，使學(xué)習(xí)者身臨其境。在現(xiàn)代教育技術(shù)環(huán)境中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能構(gòu)造出最佳的課堂教學(xué)環(huán)境，將學(xué)生置身于其中，以求獲得最佳的教學(xué)效果。它能創(chuàng)造和展示各種趨于現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)情境，把抽象的學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)生活融合起來，激發(fā)學(xué)生的思維。它可以克服傳統(tǒng)班級授課制限制學(xué)生主動性和獨(dú)立性的缺點(diǎn)。用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)“構(gòu)筑”的課堂，學(xué)習(xí)者可以是一個(gè)或多個(gè)，教學(xué)模式可以多樣化，教學(xué)方法可以任意選擇，教學(xué)進(jìn)度可以多方控制。在教學(xué)過程中，學(xué)生可以同教師一起成為教學(xué)的設(shè)計(jì)者和控制者，使師生的主體性都得以發(fā)揮。

三 虛擬展覽館系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境及其實(shí)現(xiàn)

1 虛擬展覽館系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境

以Web為運(yùn)行平臺，采用瀏覽器/服務(wù)器（B/S）結(jié)構(gòu)在Web上進(jìn)行分布式展示和交互，系統(tǒng)接受來自客戶端可視化輸入和交互操作，并根據(jù)客戶端的不同請求以逼真視覺、震撼的立體聲、交互觸覺向?yàn)g覽者展示不同的虛擬效果。在服務(wù)器端配置IIS服務(wù)（支持論壇和個(gè)人空間）和AbnetServer服務(wù)（支持分布式虛擬展覽館）。在客戶端安裝相應(yīng)的三維瀏覽插件，如：BS Contact VRML-X3D、Complayer、Cortona。客戶端服務(wù)軟件，如AbnetClient.exe。瀏覽者利用Web通過相關(guān)的插件對虛擬展覽館進(jìn)行瀏覽和多人連線交互。

整個(gè)虛擬展覽館系統(tǒng)由三維展覽廳、二維論壇以及個(gè)人空間組成。展覽廳在3DMax建模的基礎(chǔ)上利用虛擬現(xiàn)實(shí)語言Vrml對各種模型進(jìn)行整合來實(shí)現(xiàn)，與以往Flash實(shí)現(xiàn)的二維虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境相比，具有更強(qiáng)大的沉浸性和音效性，給瀏覽者提供了一個(gè)更加接近現(xiàn)實(shí)的逼真環(huán)境。論壇和個(gè)人空間通過ASP、PHP等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，這方面的技術(shù)在國內(nèi)相當(dāng)成熟，與三維空間相結(jié)合從而使系統(tǒng)更加的完善，功能更強(qiáng)大。

2 虛擬展覽館系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

（1）展覽廳的設(shè)計(jì)

以時(shí)間為分割線把展覽廳分為東周春秋展覽館、漢朝展覽館、唐朝展覽館和宋朝展覽館四個(gè)部分。

按照朝代順序把中國歷史上眾多優(yōu)秀的詩歌文化都清晰的展現(xiàn)出來，符合人們的邏輯思維，更容易被學(xué)習(xí)者記憶和接受。展覽廳在三維虛擬空間里，通過相關(guān)的詩詞、雕塑、圖片、聲音、視頻以及相應(yīng)的發(fā)言平臺向?qū)W生展示中國古代詩歌文化所蘊(yùn)含的中華民族的優(yōu)良傳統(tǒng)和民族精神，從而使其在現(xiàn)代社會得到傳承和發(fā)展。在展覽廳里，學(xué)生可以自由的漫游，還可以看到其他同學(xué)，賦予展覽廳情感色彩，如同在真實(shí)的展覽廳里，逼真的虛擬場景充分體現(xiàn)了建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)的“情境”構(gòu)建。學(xué)生點(diǎn)擊相關(guān)的圖片、雕塑和詩歌，打開其詳細(xì)的網(wǎng)頁介紹，使知識的呈現(xiàn)更加的詳實(shí)。點(diǎn)擊圖片、雕塑和詩歌附近的按鈕，可以打開相應(yīng)的聲音介紹和視頻介紹，使知識更直觀化、形象化，容易為學(xué)生所獲取。在展覽廳下方設(shè)有“學(xué)生即時(shí)發(fā)言”板塊，學(xué)生在展覽廳里可以通過這個(gè)“即時(shí)發(fā)言”板塊進(jìn)行相互交流。

（2）論壇的設(shè)計(jì)

論壇主要用于學(xué)生之間的協(xié)作交流。學(xué)生可以在論壇里對不同的詩歌文化內(nèi)容板塊發(fā)表自己的觀點(diǎn)，利用論壇的文字、語音視頻和其他同學(xué)進(jìn)行交流，教師通過論壇組織學(xué)生進(jìn)行分組交流討論。論壇具有記錄功能，記錄學(xué)生在展覽廳點(diǎn)擊內(nèi)容的次數(shù)，根據(jù)次數(shù)在論壇的熱點(diǎn)知識庫中對內(nèi)容進(jìn)行排名，教師按照熱點(diǎn)知識的排名組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。論壇提供了相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，如電子書籍、教學(xué)課件等。論壇根據(jù)每個(gè)學(xué)生發(fā)表觀點(diǎn)或評論的次數(shù)給每個(gè)學(xué)生積分，學(xué)生憑積分可兌換自己需要的學(xué)習(xí)資源。此外，論壇系統(tǒng)具有一定的過濾功能，對學(xué)生的發(fā)言進(jìn)行檢索，防止不文明語言的出現(xiàn)。論壇形成了一套良好的評價(jià)反饋機(jī)制，充分體現(xiàn)行為主義的“刺激—反應(yīng)—強(qiáng)化”的聯(lián)結(jié)，學(xué)生在不斷的“刺激—反應(yīng)—強(qiáng)化”的過程中提高自己對詩歌文化學(xué)習(xí)。

（3）個(gè)人空間的設(shè)計(jì)

學(xué)生注冊后，系統(tǒng)會自動分配個(gè)人學(xué)習(xí)空間，為學(xué)生提供一個(gè)學(xué)習(xí)交流平臺，有利于學(xué)生展示自我，發(fā)表學(xué)習(xí)心得體會?？臻g會跟蹤記錄進(jìn)入個(gè)人空間的訪客，有利于回訪，由一個(gè)點(diǎn)向四面八方延伸，最大程度促進(jìn)資源共享。學(xué)生可以修改個(gè)人空間，如空間布局、背景圖案、空間形象、空間動畫重新裝飾、設(shè)計(jì)?？臻g系統(tǒng)提供相應(yīng)的優(yōu)秀學(xué)習(xí)資源供學(xué)生使用，但學(xué)生必須通過論壇積分才能獲得，這勢必會激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動機(jī)。此外，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的論壇積分給學(xué)生一定的權(quán)限，部分或全部獲得優(yōu)秀資源，但是有一定的使用時(shí)間限制，如同玩家在網(wǎng)絡(luò)游戲獲得游戲裝備，形成一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，促使學(xué)生積極主動去學(xué)習(xí)。

四 虛擬展覽館在人文教育中的應(yīng)用

首先，教師向?qū)W生介紹虛擬展覽館系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及其使用方法，然后組織學(xué)生由登錄用戶界面進(jìn)入虛擬展覽館。（如圖2所示）

教師在展覽館作為組織者、輔導(dǎo)者，扮演虛擬角色組織學(xué)生學(xué)習(xí)。學(xué)生進(jìn)入展覽館后，扮演虛擬角色進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。教師通過發(fā)言系統(tǒng)及時(shí)回答學(xué)生提出的問題。學(xué)生在展覽廳里通過文字、圖片、語音、視頻來獲得知識，學(xué)生之間通過發(fā)言系統(tǒng)、論壇進(jìn)行交流。在虛擬展覽廳的自主學(xué)習(xí)結(jié)束后，教師組織學(xué)生進(jìn)行討論。系統(tǒng)論壇自動記錄學(xué)生點(diǎn)擊內(nèi)容的次數(shù)并將內(nèi)容按點(diǎn)擊數(shù)由高到低自動排序。教師依據(jù)論壇信息對學(xué)生進(jìn)行分組，組織學(xué)生通過文字、圖片、語音、視頻等進(jìn)行交流討論。教師根據(jù)發(fā)帖的數(shù)量和質(zhì)量給學(xué)生加分，同時(shí)系統(tǒng)也會根據(jù)關(guān)鍵詞和發(fā)帖的數(shù)量自動給學(xué)生加分，最后由教師來對各小組作出點(diǎn)評，學(xué)生通過積分兌換精美的課件和各種優(yōu)秀的電子書籍。教師可以圍繞一個(gè)關(guān)于中國古代詩歌文化的主題給學(xué)生安排相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在個(gè)人空間發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)和個(gè)人的觀點(diǎn)，鼓勵學(xué)生通過學(xué)習(xí)獲得積分來設(shè)計(jì)自己的空間。教師定期對學(xué)生的空間從個(gè)性化風(fēng)格設(shè)計(jì)到內(nèi)容質(zhì)量進(jìn)行評比和檢查，對優(yōu)秀學(xué)生給與積分獎勵。從而使學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生主動性和創(chuàng)造性的發(fā)揮，形成了一個(gè)不斷循環(huán)的良好學(xué)習(xí)環(huán)境。

五 結(jié)束語

分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢曾經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)游戲中發(fā)揮的淋漓盡致，逼真地三維虛擬環(huán)境，震撼的立體聲音、強(qiáng)大的交互功能使玩家如癡如醉。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和教育需求的不斷提高，學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建顯得越來越重要。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在環(huán)境構(gòu)建上的獨(dú)特優(yōu)勢及強(qiáng)大虛擬交互功能、跨越時(shí)空的特性越來越受到教育界的關(guān)注。本文從視覺、聽覺和觸覺三個(gè)方面研究了基于ABnet的分布式虛擬展覽館在中國古代詩歌文化展覽中的多人在線技術(shù)、交互技術(shù)以及聲音和視頻的展示技術(shù)，與以往的基于HTML標(biāo)記語言構(gòu)建的網(wǎng)上展覽館相比，更加顯示出它的沉浸性和環(huán)境的逼真性，其三維立體音響功效也是二維展覽館所無法比擬的，甚至可以與現(xiàn)實(shí)展覽館相媲美。這將對傳統(tǒng)教育環(huán)境造成一定的沖擊，也為教育教學(xué)提供了新思路，分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與教育的結(jié)合必將對遠(yuǎn)程教育產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

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