VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境

史金倩 張雪超 尤春蘭 董方

摘要：本文通過(guò)分析VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，探討了如何打造一個(gè)集沉浸感、交互性、構(gòu)想感、智能化、趣味性于一體的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)習(xí)者和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境很好地融為一體，并在情境學(xué)習(xí)、協(xié)作和探究過(guò)程中，建構(gòu)個(gè)性化的知識(shí)體系。

關(guān)鍵詞：VR；MOOC；建構(gòu)主義；學(xué)習(xí)環(huán)境

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2016）20-0094-03

● 引言

建構(gòu)主義也稱為結(jié)構(gòu)主義，它是由瑞士學(xué)者讓·皮亞杰最早提出來(lái)的。皮亞杰認(rèn)為智慧本質(zhì)上是對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，智慧的適應(yīng)是一種能動(dòng)的適應(yīng)。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者基于原有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)生成意義、建構(gòu)理解的過(guò)程，而這一過(guò)程常常是在社會(huì)文化互動(dòng)中完成的，這種學(xué)習(xí)理念順應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代零存整取式的學(xué)習(xí)模式——“微”學(xué)習(xí)。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境是支持學(xué)習(xí)者進(jìn)行建構(gòu)性學(xué)習(xí)的各種學(xué)習(xí)資源的組合，這不僅包含物理場(chǎng)所（如課堂），還包括影響學(xué)習(xí)活動(dòng)的軟環(huán)境（如任務(wù)情景、協(xié)作會(huì)話、個(gè)人興趣、策略支持、認(rèn)知工具等）。

當(dāng)前，大規(guī)模在線開(kāi)放課程（MOOC）已初露鋒芒，世界各地?cái)?shù)以萬(wàn)計(jì)的學(xué)生可以在MOOC平臺(tái)上進(jìn)行資源分享和知識(shí)學(xué)習(xí)；同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)又能夠使學(xué)習(xí)客體主動(dòng)地參與，這與傳統(tǒng)教學(xué)中簡(jiǎn)單、被動(dòng)地接受知識(shí)有著本質(zhì)區(qū)別，且學(xué)習(xí)效果大相徑庭。所以說(shuō)，這些新的教育理念和技術(shù)的發(fā)展，為建構(gòu)主義充分運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐創(chuàng)造了有利的先決條件。

● VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)分析

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為“情境”“協(xié)作”“會(huì)話”“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的自主性與積極性，重視教學(xué)情境的設(shè)計(jì)。而MOOC教學(xué)模式能夠提供免費(fèi)優(yōu)質(zhì)的在線學(xué)習(xí)資源，打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式中因師資力量和固定課程體系造成的局限性，并有利于實(shí)現(xiàn)任何人根據(jù)自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)規(guī)劃去選擇任何知識(shí)。學(xué)生根據(jù)自己已有的知識(shí)及興趣愛(ài)好能夠主動(dòng)建構(gòu)新的知識(shí)，參與互動(dòng)，得到反饋，記錄學(xué)習(xí)進(jìn)度，最終達(dá)到學(xué)習(xí)目的，這不再像以往那樣將教師傳授的新知識(shí)生硬地搬到記憶中去。因此，可以說(shuō)MOOC為建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境提供了一個(gè)方便、自如的大規(guī)模自主式學(xué)習(xí)平臺(tái)。

然而和傳統(tǒng)教學(xué)比較，MOOC授課仍然沒(méi)有解決教學(xué)內(nèi)容展示的可視化問(wèn)題，即“情境”體驗(yàn)感缺失，而情境的創(chuàng)設(shè)是意義建構(gòu)的必要前提，情境的設(shè)計(jì)有助于將問(wèn)題擺放在實(shí)景空間。例如，設(shè)計(jì)一場(chǎng)軍事行動(dòng)，情境里應(yīng)包含所需的人員、物資、武器裝備、自然環(huán)境等，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)情境中的作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)及上級(jí)命令在控制臺(tái)上展開(kāi)操作。如果能夠在這樣的情境中去尋找或解決學(xué)習(xí)者帶入情境的問(wèn)題和任務(wù)，就會(huì)有利于問(wèn)題的解決，也有利于學(xué)生知識(shí)與能力的拓展和遷移。

VR技術(shù)的出現(xiàn)恰好能夠彌補(bǔ)MOOC的“情境”缺失問(wèn)題，它具有沉浸性、交互性、構(gòu)想性，參與者在虛擬環(huán)境中可以沉浸其中，進(jìn)出自如，自由交互，搭建理想的學(xué)習(xí)“情境”，并且VR技術(shù)能消除時(shí)間與空間造成的認(rèn)知阻斷，提供情境的上下文背景、操作空間。同時(shí)，VR技術(shù)所形成的視覺(jué)效果又能促進(jìn)學(xué)習(xí)共同體中成員之間的互動(dòng)與交流，驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)者共同自主學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)線上線下、課內(nèi)課外混合學(xué)習(xí)，虛實(shí)結(jié)合的沉浸式或半沉浸式學(xué)習(xí)。另外，VR技術(shù)還具有隨時(shí)隨地、同時(shí)異地或異時(shí)異地的移動(dòng)學(xué)習(xí)等模式。這些是經(jīng)典建構(gòu)主義學(xué)習(xí)方式所不能達(dá)到的。

● VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)

1.多媒體融合技術(shù)

基于MOOC與VR的課程幾乎融合了當(dāng)前所有的多媒體類型，既有傳統(tǒng)的圖、文、音、像，又有形象直觀的三維模型，因此，它的制作并不是“一個(gè)人的戰(zhàn)斗”，需要專業(yè)攝像團(tuán)隊(duì)、制作團(tuán)隊(duì)、授課教師和學(xué)生志愿者共同參與、相互合作才能完成。在制作過(guò)程中，常用的工具包括Maya、Premiere、Viewpoint、After Effect、Edius等，其中Autodesk Maya是美國(guó)Autodesk公司出品的世界頂級(jí)的三維動(dòng)畫軟件，應(yīng)用對(duì)象是專業(yè)的角色動(dòng)畫、特技等，功能完善、靈活易用。Adobe Premiere由Adobe公司推出，是一款常用的視頻編輯軟件，有較好的兼容性。Viewpoint技術(shù)是生成3D照片影像的工具，具備流暢的互動(dòng)功能，能夠真切地模擬事物。After Effect、Edius、Premiere都是專業(yè)視頻制作軟件，可進(jìn)行后期特效加工，或高清視頻剪輯。

2.VR技術(shù)

VR技術(shù)是搭建理想建構(gòu)主義學(xué)習(xí)“情境”的主要技術(shù)，也是建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室、搭建MOOC后臺(tái)VR會(huì)話中心的核心技術(shù)。VR技術(shù)是仿真技術(shù)與多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，可以創(chuàng)建虛擬的計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境，并使用戶沉浸到該環(huán)境中。完整的虛擬現(xiàn)實(shí)體系包含輸入處理器、模擬處理器、渲染處理器和虛擬世界數(shù)據(jù)庫(kù)。模擬處理器是虛擬現(xiàn)實(shí)的核心程序，用于控制交互、對(duì)象動(dòng)作和決定虛擬世界的狀態(tài)；渲染處理技術(shù)將模擬的真實(shí)感覺(jué)傳遞給用戶，提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)的感官享受；虛擬世界數(shù)據(jù)庫(kù)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)的主體部分，包括描述對(duì)象動(dòng)作的腳本，記錄用戶信息，對(duì)燈光效果、程序的控制等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)交互和協(xié)作，還能讓用戶產(chǎn)生沉浸感。

3.通信感知技術(shù)

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下的VR+MOOC學(xué)習(xí)方式，注重的是多人在線實(shí)時(shí)交互學(xué)習(xí)，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信和實(shí)時(shí)感知提出了更高的要求。首先，必須建立多用戶通信環(huán)境，通常借助Java語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)多用戶并發(fā)通信，用戶借助Web瀏覽器通過(guò)Java圖形界面引入虛擬場(chǎng)景。其次，必須實(shí)現(xiàn)面向協(xié)同學(xué)習(xí)的協(xié)作感知，通過(guò)協(xié)同感知技術(shù)獲取各種感知信息，使所有群體成員可以使用虛擬實(shí)驗(yàn)室和聊天室等工具直觀、形象、快速地感知他人意圖。

4.分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

分布式虛擬現(xiàn)實(shí)（DVR）技術(shù)，是VR技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其目標(biāo)是建立一個(gè)可供異地多用戶同時(shí)參與的分布式虛擬環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，位于不同物理位置的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其用戶，可以不受各自的時(shí)空限制，在一個(gè)共享虛擬環(huán)境中實(shí)時(shí)交互、協(xié)同工作，是一種可供異地多用戶同時(shí)參與的分布式虛擬環(huán)境。它除了具備VR技術(shù)特征外，還具有共享的虛擬空間、偽實(shí)體的行為真實(shí)感、支持實(shí)時(shí)交互、共享時(shí)鐘、多個(gè)用戶以多種方式進(jìn)行通信等五大特性。

● VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的基本思路

1.運(yùn)用VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)情境

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下，情境創(chuàng)設(shè)是教學(xué)設(shè)計(jì)的最重要內(nèi)容，“情境”是指典型的場(chǎng)景，“情”是外在的事物（客體）引發(fā)的學(xué)生（主體）內(nèi)在的主觀體驗(yàn)，“境”是指為了達(dá)到一定的目的而創(chuàng)設(shè)的能觸發(fā)主體主觀體驗(yàn)的客觀事物。由于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主搜集并分析有關(guān)資料，所以要求各種教學(xué)信息資源要毫無(wú)保留地向?qū)W生開(kāi)放。MOOC作為大規(guī)模開(kāi)放性在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，其信息資源具備開(kāi)放性和多元性，可以作為新型趣味式教育信息庫(kù)，負(fù)責(zé)向?qū)W生提供要學(xué)習(xí)的知識(shí)和教學(xué)材料。

VR通過(guò)三維建模、場(chǎng)景建立，幫助創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境和任務(wù)情境，并與MOOC緊密結(jié)合，不僅能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者描述MOOC所提出的問(wèn)題產(chǎn)生的背景，以及與問(wèn)題有關(guān)的各種因素，如自然、社會(huì)文化等，有利于控制、定義問(wèn)題，還能夠提供高質(zhì)量的視頻和虛擬場(chǎng)景，使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣意想不到的鍛煉機(jī)會(huì)，另外也可以吸引學(xué)習(xí)者體驗(yàn)新技術(shù)，并一定程度上拉動(dòng)MOOC的“回頭率”，解決當(dāng)前MOOC難以突破的交互性弱、參與度低的困境。

2.搭建MOOC后臺(tái)VR會(huì)話中心體現(xiàn)新型協(xié)作關(guān)系

協(xié)作貫穿于整個(gè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的始終，教師與學(xué)生之間的協(xié)作、學(xué)生與學(xué)生之間的協(xié)作對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中的自我反饋和學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)以及意義的最終建構(gòu)都有十分重要的作用。MOOC無(wú)法實(shí)現(xiàn)學(xué)生和教師之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)，所以必須通過(guò)建立MOOC后臺(tái)VR會(huì)話中心，為廣大學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)在線探索學(xué)習(xí)的公共平臺(tái)。在后臺(tái)虛擬中心，每位學(xué)習(xí)者都有一個(gè)可以完全操控的虛擬人物作為其代表，在學(xué)習(xí)部分課程后，學(xué)習(xí)者可以自主進(jìn)入相應(yīng)的會(huì)話中心與虛擬代表（可以是學(xué)生也可是教師）展開(kāi)實(shí)時(shí)交流，虛擬教師可以在仿真的環(huán)境下，通過(guò)遠(yuǎn)程操作，直觀地解答相應(yīng)的問(wèn)題。學(xué)習(xí)者之間也可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的學(xué)習(xí)會(huì)話，通過(guò)探討學(xué)習(xí)的模式對(duì)現(xiàn)有的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行鞏固與拓展，彌補(bǔ)現(xiàn)有MOOC教學(xué)模式中實(shí)時(shí)性弱、交互性弱的缺點(diǎn)。

3.利用VR實(shí)驗(yàn)室拓展實(shí)踐增強(qiáng)意義建構(gòu)

意義建構(gòu)是學(xué)習(xí)過(guò)程的最終目標(biāo)，是學(xué)習(xí)者自我完成，別人無(wú)法代替的。擴(kuò)展認(rèn)知工具是幫助學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu)的途徑。在這里，利用VR技術(shù)，建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，可以模擬再現(xiàn)那些需要很大投入、在課堂上難以實(shí)現(xiàn)的事物，如裝備維修操作或生物解剖等。當(dāng)學(xué)生通過(guò)MOOC學(xué)習(xí)某種機(jī)械裝置，需要了解機(jī)械的內(nèi)在結(jié)構(gòu)及工作原理時(shí)，就可以進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，觀看機(jī)器的工作原理和各個(gè)零件的運(yùn)行狀態(tài)，甚至還有模仿故障時(shí)的表現(xiàn)。在虛擬實(shí)驗(yàn)室，教師可以為學(xué)生設(shè)計(jì)真實(shí)的任務(wù)，在虛擬實(shí)驗(yàn)室完成，完成任務(wù)的過(guò)程就是知識(shí)獲取與思維訓(xùn)練相結(jié)合的過(guò)程。

● 結(jié)束語(yǔ)

以往傳統(tǒng)的建構(gòu)主義環(huán)境主要注重教學(xué)場(chǎng)所，教師、學(xué)生、教材、多媒體設(shè)備是學(xué)習(xí)的基本要素，課程大多在課堂上通過(guò)教師授課和引導(dǎo)完成，而VR+MOOC以“沉浸（Immersion）”“交互（Interaction）”和“想象（Imagination）”三個(gè)“I”為主打效果，旨在打造一個(gè)集沉浸感、交互性、構(gòu)想感、智能化、趣味性于一體的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境，反映了MOOC結(jié)合VR在塑造建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的關(guān)鍵特性。在情境學(xué)習(xí)、協(xié)作和探究過(guò)程中，VR+MOOC鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)興趣進(jìn)行知識(shí)的連通與重構(gòu)，建構(gòu)個(gè)性化的知識(shí)體系。