3-D虛擬學習環(huán)境中學習模式探索

王雪燕 于瑞娜 王保偉 張超

山東師范大學傳播學院 濟南 250014

3-D虛擬學習環(huán)境中學習模式探索

王雪燕 于瑞娜 王保偉 張超

山東師范大學傳播學院 濟南 250014

3-D虛擬學習環(huán)境是一個三維空 間的情境教學環(huán)境，它 提供知識獲取工 具、交流工具，并能夠支持探索式學習、協(xié)作學習、體驗 式學習。試圖通過對三維虛擬學習環(huán)境的概念、特性的分析研究，總結出3-D虛擬學習環(huán)境中的學習模式。

3-D虛擬學習環(huán)境；學習模式；表征保真度；學習者交互

3-D虛擬技術在教育領域的應用和發(fā)展豐富了現(xiàn)有教育體系中的教與學的表現(xiàn)形式，具有廣泛的作用和影響。采用虛擬現(xiàn)實技術開發(fā)的三維虛擬學習環(huán)境，讓學習者能在接近真實的虛擬情境中完成有意義的知識建構。

1 “三維虛擬學習環(huán)境”概述

虛擬現(xiàn)實，也稱虛擬實境或靈境，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)。它利用計算機生成一個逼真的，具有視覺、聽覺、觸覺等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過使用各種交互設備，同虛擬環(huán)境中的實體相互作用，使之產生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進的數(shù)字化人機接口技術。

3-D虛擬環(huán)境可以被定義為：在三維空間上擴展人類的視覺信息，用其他的未能被觀察到的刺激物或是瞬時的變化來補充視覺信息，使得用戶可以與顯示數(shù)據交互的環(huán)境。從概念來看，3個維度、平穩(wěn)的瞬時變化和交互性是3-D虛擬學習環(huán)境區(qū)別于其他虛擬學習環(huán)境的最重要的特點。

2 3-D虛擬學習環(huán)境的特征

從教育學的觀點出發(fā)，3-D虛擬學習環(huán)境具備一套獨特的特征。

Hedberg和Alexander認為3-D虛擬學習環(huán)境最顯著的特征是學習者可以利用透明的交互界面控制虛擬世界中的對象。為了將該環(huán)境和其他的交互式多媒體區(qū)別開來，他們將該環(huán)境的特征描述為沉浸感、高保真度、高水平的學習者參與。

Whitelock、Brna、Holland等人的觀點與Hedberg和Alexander的觀點有一些一致。為了探索虛擬環(huán)境和概念學習的關系，他們提出一個理論框架。該框架包含3-D虛擬學習環(huán)境的3個特征或者稱為3個維度：表征保真度、即時控制、臨場感。在Hedberg和Whitelock的模型中，保真度都是其中指出的特征；Whitelock提出的即時控制和Hedberg等人提出的積極的學習者參與類似；Hedberg用“沉浸感”來概括環(huán)境的物理方面以及在該環(huán)境中的心理感受；而Whitelock用“臨場感”來概括環(huán)境的客觀特征和用戶的主觀體驗。

Hedberg和Whitelock關注的都是單用戶的虛擬環(huán)境，也就是說他們主要關注個人單獨與環(huán)境交互的方式。Brna拓展了起初的研究，提出包含社會因素的多用戶虛擬環(huán)境的框架。該框架包含Whitelock提出的3個要素以及社會保真度、即時討論、社會臨場感。

3 3-D虛擬學習環(huán)境中學習模式

密切關注環(huán)境的“沉浸感”屬性，會發(fā)現(xiàn)環(huán)境的表征保真度和交互類型帶來高水平的沉浸感和臨場感。因此，“沉浸感”不應當被看做虛擬環(huán)境獨特的屬性。Hedberg和Alexander也探討了“沉浸感”和虛擬環(huán)境的真實方面的依賴。同樣的，“臨場感”也不能被看做虛擬環(huán)境獨特的屬性，因為它是作為環(huán)境的保真度和交互能力的結果出現(xiàn)的。

與此同時，虛擬環(huán)境的“臨場感”常被用來描述用戶存在于某種環(huán)境中的感覺。該領域最新的研究熱點為“共同存在感”，即與地理位置相分離的用戶共同存在的感覺。在人機交互領域，共同存在感被認為是社會臨場感的延伸。由于虛擬環(huán)境的高保真度和真實性，并且可以為多個用戶提供相同的場景和非語言的交流設備，許多研究者認為3-D多用戶虛擬環(huán)境可以提供高水平的共同存在感。和“臨場感”一樣，“共同存在感”也是作為環(huán)境的多種特征產生的結果，而不應當看在3-D虛擬環(huán)境中，用戶通過具體的行為和社會交互創(chuàng)建自己的身份的方式是該環(huán)境使用的重要方面。在大多數(shù)的3-D虛擬環(huán)境中，用戶通過頭像提供一個可視化的形象。在完成任務或是深層次的交互時，頭像對于用戶達到高水平的心理沉浸感非常重要。Riva確定了“具體化”和“臨場感”的關系，以及“身份創(chuàng)建”和“感知”的關系。Dickey確認了用戶3個方面的體驗，可以促進身份的創(chuàng)建，包括臨場感（包括物理狀態(tài)及個人的社會印象）、表征（包括個人 圖1 3-D虛擬學習環(huán)境中學習模式頭像的視覺表征及確定的名字和描述）、具體化（包括用戶的行為及這些行為的社會定位）。盡管該環(huán)境中學習者可以創(chuàng)建他們的身份，仍然認為它不是3-D虛擬學習環(huán)境的一個獨特的特征。在某種程度上來說，它和臨場感和共同存在感更加的類似，它是該環(huán)境的表征保真度和學習者交互功能的結果。

通過以上的闡述，可以得到3-D虛擬學習環(huán)境的特征為“表征保真度”和“學習者交互”。身份創(chuàng)建、臨場感、共同存在感是學習者在3-D虛擬學習環(huán)境中的特殊體驗的特征。由此提出3-D虛擬學習環(huán)境中的學習模式。如圖1所示，在該模型中，表征保真度包含了單用戶和多用戶環(huán)境，以及Brna的社會保真度方面。同樣的，學習者交互包含個人、集體的交互行為，以及Brna的即時討論。

親身去經歷、去感受比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去交互與被動地觀看有著質的差別。所以三維虛擬學習環(huán)境會帶來嶄新的教育思維，解決以前無法解決的問題，為教育帶來一系列的重大變革。

[1]錢麗娜,孟祥斌.三維虛擬學習環(huán)境的分析研究[J].中國科教創(chuàng)新導刊,2009(29):34

[2]劉英杰.網絡三維虛擬學習環(huán)境情感交互設計研究[D].長春:吉林大學,2009

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10.3969 /j.issn.1671-489X.2011.06.114

作者：王雪燕，山東師范大學教育技術學2009級碩士研究生，研究方向為計算機教育應用。