基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的科技館現(xiàn)代教育應(yīng)用與挑戰(zhàn)

馮佳薪 馮帆 馮倩倩

摘要：近年以來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)得到了爆發(fā)式的增長(zhǎng)。尤其是在科技館現(xiàn)代教育領(lǐng)域，但虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科技館的現(xiàn)代教育中，意味著一系列的傳統(tǒng)教學(xué)觀念與教學(xué)法的優(yōu)化。教育者需要理性認(rèn)識(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用潛力，并且理性對(duì)待挑戰(zhàn)，合理的在科技館現(xiàn)代教育中應(yīng)用，提升教育實(shí)踐效果。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；VRSC Model；科技館現(xiàn)代教育；教學(xué)法

一、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的科技館現(xiàn)代教育應(yīng)用潛力

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科技館的教育中有較好的教育應(yīng)用潛力，并且在沉浸性、交互性以及想象性方面突破傳統(tǒng)教育教學(xué)的限制，可以更好的激發(fā)學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)情景學(xué)習(xí)和知識(shí)遷移的教學(xué)效果。

（一）激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)

對(duì)于學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)，其學(xué)習(xí)內(nèi)部動(dòng)機(jī)源于對(duì)于學(xué)習(xí)活動(dòng)本身所產(chǎn)生的愉悅感和滿意程度。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)展現(xiàn)個(gè)性化的特征以及豐富多彩的媒體形式，對(duì)于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)進(jìn)行合理把握，并且適當(dāng)為學(xué)習(xí)者帶來(lái)放松、愉悅的積極情緒，從而激發(fā)學(xué)習(xí)內(nèi)部動(dòng)機(jī)。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也就是通過(guò)創(chuàng)造逼真的場(chǎng)景，提供交互性更強(qiáng)的動(dòng)態(tài)設(shè)置，讓學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中顯示出較高的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與參與程度。不論是虛擬仿真校園、模擬飛行空間，還是數(shù)字博物館、數(shù)字科技館，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓學(xué)習(xí)者置身于解決真實(shí)問(wèn)題的情境中。學(xué)習(xí)者在虛擬現(xiàn)實(shí)中學(xué)習(xí)也伴隨著角色扮演的情景，從而更加鮮明的增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（二）促進(jìn)知識(shí)遷移，實(shí)現(xiàn)情景學(xué)習(xí)

學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)情境中，可以有效的將知識(shí)和情景進(jìn)行結(jié)合，從而促進(jìn)知識(shí)遷移。傳統(tǒng)的教育教學(xué)方式之所以受到詬病，很大程度上就是因?yàn)閭鹘y(tǒng)教育教學(xué)脫離了具體真實(shí)的教育情景，讓學(xué)生知識(shí)遷移能力沒(méi)有得到提升。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所提供的情景學(xué)習(xí)則致力于解決這種問(wèn)題，通過(guò)開展與生活情景十分相似的情形，來(lái)促進(jìn)學(xué)習(xí)的發(fā)生。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是支持情景學(xué)習(xí)的，可以提供十分豐富的感知線索和多通道反饋，幫助學(xué)習(xí)者構(gòu)建真實(shí)合理的情景模式，從而滿足學(xué)習(xí)者的需求。我國(guó)學(xué)者周明全認(rèn)為：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是促進(jìn)教育發(fā)展變革的重要技術(shù)之一，也可以將科技館的現(xiàn)代教育內(nèi)容具體化、可視化，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的沉浸感。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用進(jìn)展

經(jīng)過(guò)近年以來(lái)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科技館的現(xiàn)代教育應(yīng)用中，有以下幾種基本的創(chuàng)建學(xué)習(xí)環(huán)境類型：

（一）虛擬仿真科技館環(huán)境設(shè)計(jì)

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輔佐下，科技館的受眾們可以實(shí)現(xiàn)在真實(shí)世界中無(wú)法做到的事。例如可以通過(guò)觸碰按鈕來(lái)轉(zhuǎn)變虛擬情景中的季節(jié)，從而更為高效的觀察環(huán)境依據(jù)生命發(fā)展的各種變化；也可以讓學(xué)習(xí)者接觸到真實(shí)環(huán)境中操作不到的大型、高新機(jī)器。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科技館中的應(yīng)用為學(xué)生們創(chuàng)設(shè)了十分直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生們的理解和應(yīng)用也得到了很大程度的提升。同時(shí)這種虛擬仿真科技館的環(huán)境設(shè)計(jì)適合教師開展程序性知識(shí)的形象教學(xué)，學(xué)生們應(yīng)用學(xué)習(xí)的技能中也包含著許多行為序列的學(xué)習(xí)任務(wù)。

（二）建構(gòu)主義活動(dòng)的科技館設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的建構(gòu)主義實(shí)踐理論認(rèn)為：知識(shí)的建立和學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)以知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，讓學(xué)習(xí)者在一定的情境中利用必要的資料，通過(guò)意義建構(gòu)的方式獲取。學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)對(duì)于建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論來(lái)說(shuō)有著十分重要的應(yīng)用意義。在虛擬現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境中，通過(guò)對(duì)于學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，學(xué)生可以利用工具以及自身的經(jīng)驗(yàn)、興趣開展虛擬環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，或者進(jìn)一步在虛擬的環(huán)境中開展知識(shí)的構(gòu)建。例如科技館的教學(xué)項(xiàng)目“怪物卡車（monster truck）”中，學(xué)生們可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)為各個(gè)行星設(shè)計(jì)“怪物卡車”，并且“實(shí)際”的操作。要想完成一系列的操作，學(xué)生需要全面了解該星球的特征以及工程學(xué)的系列知識(shí)，這樣的教育教學(xué)方式極大程度上的提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，讓學(xué)生創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)到很多知識(shí)。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科技館教育應(yīng)用的挑戰(zhàn)

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用挑戰(zhàn)

在技術(shù)層面上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科技館的教育應(yīng)用中存在較多的應(yīng)用問(wèn)題，在Oculus VR、三星Gear VR、Google Cardboard等主流廠商的應(yīng)用中也存在技術(shù)挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下方面：首先虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分辨率不夠高，當(dāng)前時(shí)代大多數(shù)的VR頭顯所能提供的分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，也在一定程度上影響了理想中沉浸式學(xué)習(xí)的體驗(yàn)實(shí)現(xiàn)；并且大部分的VR設(shè)備現(xiàn)在還不能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線連接；其次缺乏一定的視覺或者觸覺的反饋。當(dāng)用戶穿戴上虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備之后不能夠察覺到現(xiàn)實(shí)世界中所發(fā)生的事情；除此之外，經(jīng)過(guò)研究表明，長(zhǎng)期使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的設(shè)備會(huì)讓用戶產(chǎn)生一系列的健康問(wèn)題；而最后，教育資源設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)門檻較高，普通的科技館很難像平時(shí)的展覽一樣開展虛擬現(xiàn)實(shí)資源的設(shè)計(jì)和發(fā)掘，雖然企業(yè)擁有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)資源的處理團(tuán)隊(duì)，但資源整合程度高低也取決于當(dāng)?shù)貙?duì)于科技館的現(xiàn)代發(fā)展重視程度和資金分配情況。

（二）科技館應(yīng)用教學(xué)方法挑戰(zhàn)

對(duì)于在虛擬環(huán)境下活動(dòng)的用戶來(lái)說(shuō)，有時(shí)候難以將注意力集中在應(yīng)有的學(xué)習(xí)活動(dòng)上，在虛擬世界中過(guò)多的功能和場(chǎng)景在一定程度上會(huì)影響學(xué)習(xí)者對(duì)于重要內(nèi)容的注意和理解。認(rèn)知負(fù)荷的控制缺乏，同時(shí)也缺乏有效的學(xué)習(xí)監(jiān)控、評(píng)估工具，在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)，科技館應(yīng)用的教育教學(xué)方法存在較大的空白，也難以辨別用戶在虛擬世界中學(xué)習(xí)的成效。

四、總結(jié)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新型的技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域，還是處在初級(jí)的階段，“VR+教育”依然需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的嘗試和創(chuàng)新，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科技館的現(xiàn)代教育中，意味著一系列的傳統(tǒng)教學(xué)觀念與教學(xué)法的優(yōu)化，仍舊需要相關(guān)部門理性對(duì)待挑戰(zhàn)并且不斷完善，為教育現(xiàn)代化貢獻(xiàn)更多力量。

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