虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實復(fù)合性教學(xué)環(huán)境設(shè)計

李亮　朱津津　祝凌宇

摘要：虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實作為目前教育技術(shù)應(yīng)用的新興手段，在目前的教學(xué)資源設(shè)計過程中得到了大量的應(yīng)用;該文主要根據(jù)目前虛擬現(xiàn)實以及移動增強(qiáng)現(xiàn)實在具體教學(xué)中的應(yīng)用成果，從教學(xué)環(huán)境、知識結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)者關(guān)系等方面比較了虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實的不同特點，并進(jìn)一步結(jié)合高校學(xué)生安全教育的教學(xué)場景需求，分析虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實在教學(xué)資源設(shè)計過程中的核心設(shè)計手段和重點展現(xiàn)內(nèi)容，以虛擬現(xiàn)實結(jié)合增強(qiáng)移動現(xiàn)實，分析面向于高校安全防火教育的復(fù)合型教學(xué)資源的設(shè)計方法，為虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)資源設(shè)計中的融合性應(yīng)用提出了具體的方法。相對于傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實或者是移動增強(qiáng)現(xiàn)實獨立的教學(xué)手段來說，復(fù)合性教學(xué)環(huán)境在教學(xué)內(nèi)容的展現(xiàn)以及教學(xué)交互上具有更好的效果。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實;移動增強(qiáng)現(xiàn)實;自然場景;復(fù)合性教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、引言

近年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用，給教學(xué)組織、教育技術(shù)應(yīng)用帶來了巨大的變革。在此背景下，移動增強(qiáng)現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實作為目前教育技術(shù)的新興交互手段，在教學(xué)過程中的應(yīng)用將會越來越普遍。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，這種模擬環(huán)境是一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，能夠使用戶沉浸到特定環(huán)境中。移動增強(qiáng)現(xiàn)實（Mobile Augmented Reality，MAR）技術(shù)，是借助于智能移動端，實時的計算位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界與現(xiàn)實世界融合并進(jìn)行互動。基于移動增強(qiáng)現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實的教育，是一種將認(rèn)識世界、感知世界、構(gòu)建知識緊密融合在一起的教育，也是一種無技術(shù)痕跡的教育，這樣的教育真正體現(xiàn)了技術(shù)為教育服務(wù)的思想。因為AR/VR支撐的學(xué)習(xí)情境可以超出人和知識本體的描述，超出人的視覺觀察點，所以能夠讓學(xué)習(xí)者更全面地觀察事物，大大提高了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)新事物的積極性。進(jìn)人AR/VR情境，在學(xué)習(xí)的路線由教師通過問題進(jìn)行設(shè)計的前提下，學(xué)習(xí)者可以按照個人的意愿進(jìn)行體驗。在這種情況下的教學(xué)過程中，學(xué)習(xí)者走哪條路徑體現(xiàn)了教學(xué)的意志和策略。學(xué)習(xí)者的觀測點、視點思維，在特殊處境下的創(chuàng)意以及導(dǎo)航漫游留下的學(xué)習(xí)軌跡，都為大數(shù)據(jù)提供了以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)個性化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。虛擬現(xiàn)實、移動增強(qiáng)現(xiàn)實與傳統(tǒng)教學(xué)資源相比具有以下優(yōu)勢。

（一）更深的沉浸感

虛擬現(xiàn)實、移動增強(qiáng)現(xiàn)實與傳統(tǒng)教學(xué)資源相比，最突出的優(yōu)勢就是其所構(gòu)建的沉浸感學(xué)習(xí)環(huán)境，通過這一環(huán)境的構(gòu)建，學(xué)習(xí)者能夠?qū)⒅饕ν度氲綄W(xué)習(xí)場景中來，通過虛擬構(gòu)建或者是信息加工的學(xué)習(xí)對象進(jìn)行有效學(xué)習(xí)，將所要學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容從平面轉(zhuǎn)化為立體的知識內(nèi)容，使學(xué)習(xí)者具有更強(qiáng)的真實感。

（二）豐富的交互手段

在虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實教學(xué)中，交互手段將會更加豐富，可以通過用戶動作行為、設(shè)備的圖像采集以及其他多樣化的交互手段，與教學(xué)內(nèi)容之間產(chǎn)生交互，并通過交互響應(yīng)獲取相關(guān)的知識內(nèi)容，與傳統(tǒng)的教學(xué)資源點擊響應(yīng)的單一化互動手段相比，具有更強(qiáng)的互動感。

（三）更強(qiáng)的教學(xué)目的性

在虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實教學(xué)組織中，相關(guān)內(nèi)容的呈現(xiàn)更多體現(xiàn)在教學(xué)組織者在一定的教學(xué)目的中對于學(xué)習(xí)對象、學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，這與傳統(tǒng)的教學(xué)手段相比更加體現(xiàn)教學(xué)組織者的教學(xué)目的。

綜上所述，虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實相對于傳統(tǒng)的教學(xué)資源上，為用戶提供了更深的沉浸環(huán)境、豐富的交互手段。值得注意的是，由于虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實在教學(xué)環(huán)境構(gòu)建上是不同的，也將會影響其在實際教學(xué)組織上的不同。因此，本文從教學(xué)環(huán)境、知識結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)者關(guān)系等方面比較虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實的不同特點，進(jìn)一步提出了提出虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實在教學(xué)設(shè)計上的注意點，并在分析和設(shè)計的基礎(chǔ)上對于高校防火安全教育提出了相關(guān)復(fù)合性設(shè)計思路。

二、教學(xué)環(huán)境分析

虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實在教學(xué)應(yīng)用的過程中，實質(zhì)性的區(qū)別在于教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建上，如表1所示，這一個根本性的區(qū)別也將會影響虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實的教學(xué)組織和教學(xué)應(yīng)用等多個方面。

（一）虛擬現(xiàn)實教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建

虛擬現(xiàn)實教學(xué)，顧名思義是教學(xué)組織者通過計算機(jī)構(gòu)建一個虛擬仿真的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過學(xué)習(xí)者在虛擬的環(huán)境中與學(xué)習(xí)對象的交互，獲取學(xué)習(xí)內(nèi)容的過程。虛擬現(xiàn)實的教學(xué)環(huán)境是完全虛構(gòu)的，教學(xué)組織者將會根據(jù)所要進(jìn)行的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的，設(shè)定虛擬現(xiàn)實的教學(xué)應(yīng)用場景、學(xué)習(xí)對象以及所攜帶的教學(xué)知識內(nèi)容和交互;在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的過程中，通過虛擬現(xiàn)實專用設(shè)備，在虛擬化構(gòu)建的學(xué)習(xí)場景中與構(gòu)建的學(xué)習(xí)對象進(jìn)行交互響應(yīng)，獲取相應(yīng)的學(xué)習(xí)知識內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實教學(xué)環(huán)境具有如下的特點：

1.人工性

虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境首先是人工的，有目的性的。在學(xué)習(xí)場景的構(gòu)建上，虛擬現(xiàn)實所構(gòu)建的學(xué)習(xí)環(huán)境是完全依照教學(xué)組織者根據(jù)對于學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的的理解，結(jié)合自身對于教學(xué)過程的認(rèn)識，通過交互手段承載所需要的教學(xué)內(nèi)容來構(gòu)建的，這樣的場景構(gòu)建具有非常明確的教學(xué)目的性。

2.有限性

由于虛擬現(xiàn)實的學(xué)習(xí)環(huán)境是人工構(gòu)建的，因而，在教學(xué)環(huán)境中所承載的知識內(nèi)容將全部來自于教學(xué)組織者的教學(xué)設(shè)計。在知識內(nèi)容上一方面具有組織化的特性，另一方面，在傳遞的知識內(nèi)容上也存在著有限性的情況。

3.封閉性

虛擬現(xiàn)實的學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建上更加強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者沉浸學(xué)習(xí)的特性，在教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建上通過一個較為封閉的學(xué)習(xí)環(huán)境提升學(xué)習(xí)者的專注度，但是學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建上也將學(xué)習(xí)者與自然環(huán)境、與其他學(xué)習(xí)者進(jìn)行了分割，學(xué)習(xí)者將會在一個較為封閉的學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)行知識內(nèi)容的交互學(xué)習(xí)。

（二）移動增強(qiáng)現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建

移動增強(qiáng)現(xiàn)實學(xué)習(xí)是指借助于智能移動設(shè)備的圖像采集、圖像處理等設(shè)備，在一定的學(xué)習(xí)場景下，學(xué)習(xí)者與通過有目的性信息加工的學(xué)習(xí)對象進(jìn)行交互，獲取相應(yīng)的知識內(nèi)容。移動增強(qiáng)現(xiàn)實的教學(xué)環(huán)境構(gòu)建是虛擬與真實相結(jié)合的，教學(xué)組織者通過智能移動端，對自然或人工的教學(xué)對象進(jìn)行知識內(nèi)容構(gòu)建。學(xué)習(xí)者在一定的教學(xué)環(huán)境下，借助于智能移動終端對學(xué)習(xí)對象的識別，獲取相應(yīng)的知識內(nèi)容。移動增強(qiáng)現(xiàn)實所構(gòu)建的教學(xué)環(huán)境，具有如下的特點：

1.自然性

對移動增強(qiáng)現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建，教學(xué)組織者可以借助于自然存在的或者是人工創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)對象進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建，特別是基于自然存在的學(xué)習(xí)對象的利用，將會使學(xué)習(xí)過程與自然情景更好的融合，通過學(xué)習(xí)者在自然環(huán)境中的學(xué)習(xí)感知獲取更加具有價值的知識內(nèi)容，也在一定程度上賦予了移動增強(qiáng)現(xiàn)實教學(xué)環(huán)境更強(qiáng)的自然屬性。

2.開放性

移動增強(qiáng)現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實不同，在教學(xué)環(huán)境構(gòu)建上需要借助于外部的學(xué)習(xí)對象，觸發(fā)學(xué)習(xí)內(nèi)容的交互，對于學(xué)習(xí)者來說，學(xué)習(xí)環(huán)境將會受到外界的諸多影響，包括學(xué)習(xí)對象的自然屬性，在具體的學(xué)習(xí)場景之下其他對象的信息屬性以及其他人所帶來的社會屬性等多種影響，將會對學(xué)生沉浸式的學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生一定的影響。

3.復(fù)雜性

在移動增強(qiáng)現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境開放性屬性前提下，學(xué)習(xí)目標(biāo)環(huán)境所帶來的其他對象信息、社會屬性信息以及學(xué)習(xí)對象的其他屬性信息，將構(gòu)建一個具有一定冗余性、多維度的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的過程中對于這個復(fù)雜性的學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行有效的篩選和分析，獲取包含符合學(xué)習(xí)目的和其他與環(huán)境相關(guān)的知識內(nèi)容。

綜合以上幾個方面，在教學(xué)環(huán)境上，移動增強(qiáng)現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實相比較，虛擬現(xiàn)實具有更強(qiáng)的教學(xué)目的，而對于移動增強(qiáng)現(xiàn)實來說，開放性的學(xué)習(xí)環(huán)境，給學(xué)習(xí)者更多的學(xué)習(xí)空間，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者對于學(xué)習(xí)環(huán)境的感知。因此，在移動增強(qiáng)現(xiàn)實教學(xué)環(huán)境中，對于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)向?qū)葹橹匾?h3>三、知識體系分析

在虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實教學(xué)中，各個知識內(nèi)容之間的結(jié)構(gòu)將會影響到教學(xué)組織和教學(xué)設(shè)計的策略，進(jìn)而也將會影響到教學(xué)效果。因而需要對于虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實教學(xué)所呈現(xiàn)的知識結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行分析，進(jìn)而確定在教學(xué)設(shè)計上的側(cè)重點。

（一）知識表現(xiàn)形式上的不同

虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)由于其構(gòu)建的過程是依據(jù)于教學(xué)者對于教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容的理解所形成的知識體系結(jié)構(gòu)，因而在知識內(nèi)容上，教學(xué)者可以有目的性的將所需要傳遞的知識內(nèi)容，通過教學(xué)引導(dǎo)、教學(xué)講解以及教學(xué)總結(jié)等流程化的手段向?qū)W習(xí)者傳。同時，教學(xué)組織者可以根據(jù)知識內(nèi)在結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行組織，學(xué)習(xí)者在接收的過程中也將會更加具有條理性，學(xué)習(xí)過程也將會更加清晰，如圖1所示。同時，虛擬現(xiàn)實的知識內(nèi)容相對連貫、密集，在短時間將會傳遞給學(xué)習(xí)者大量的信息;這一連續(xù)性、密集型的知識結(jié)構(gòu)特點，使學(xué)習(xí)者需要在短時間內(nèi)理解大量的學(xué)習(xí)內(nèi)容，獲取和掌握相關(guān)的知識，對于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)壓力和學(xué)習(xí)儲備要求較高。

而移動增強(qiáng)現(xiàn)實在學(xué)習(xí)運(yùn)用中，學(xué)習(xí)者在大部分情況下處在一個相對開放性的自然環(huán)境中，在知識結(jié)構(gòu)上更加依賴于學(xué)習(xí)對象的自然屬性。在一般的情況下，各個學(xué)習(xí)對象之間在表層上是相對獨立的，因而，在知識結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)的是離散分布狀態(tài)，知識內(nèi)容面向?qū)W習(xí)者相對獨立。雖然這使得學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的過程中具有更強(qiáng)獨立性，但也會使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的過程中出現(xiàn)知識點遺漏、學(xué)習(xí)盲目等問題，在一定程度上影響整體學(xué)習(xí)環(huán)境信息傳遞的完整性。同時，受到教學(xué)環(huán)境復(fù)雜性的影響，在移動增強(qiáng)現(xiàn)實學(xué)習(xí)中，其傳遞的知識內(nèi)容將會呈現(xiàn)復(fù)雜性和冗余性的特征。與傳統(tǒng)的教學(xué)形式相比，雖然借助于移動終端的交互特性構(gòu)建了一定程度的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境，但是在外部環(huán)境的影響下，學(xué)習(xí)者除了關(guān)注事先預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)對象所傳遞的學(xué)習(xí)知識之外，同時學(xué)習(xí)者還將會受到學(xué)習(xí)對象其他自然屬性以及周邊環(huán)境所傳遞的信息影響，這些信息一部分與預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)信息相符合，會為學(xué)習(xí)者提供更加有效的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但另外大量的冗余信息也將會給學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的過程中造成困惑，影響學(xué)習(xí)效果。

（二）知識傳遞手段的不同

虛擬現(xiàn)實的知識來源于教學(xué)組織者在教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)過程中人工賦予學(xué)習(xí)對象的知識信息。在知識的傳遞上，虛擬現(xiàn)實依賴于教學(xué)者對于教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的的理解基礎(chǔ)上所構(gòu)建虛擬化的學(xué)習(xí)場景，借助于學(xué)習(xí)對象或虛擬過程，主動地向?qū)W習(xí)者傳遞信息內(nèi)容，在知識傳遞的模式上，更加類似于傳統(tǒng)課堂的“教”的過程，為用戶提供知識內(nèi)容。

移動增強(qiáng)現(xiàn)實的知識來源于學(xué)生主動、自發(fā)地尋找學(xué)習(xí)對象并獲取學(xué)習(xí)對象的相關(guān)知識信息。在知識的傳遞上，移動增強(qiáng)現(xiàn)實由學(xué)習(xí)者主動的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)對象，并借助于教學(xué)者對于學(xué)習(xí)對象基于教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的的信息加工，獲取相關(guān)的知識內(nèi)容的過程。在知識傳遞模式上，更加類似于傳統(tǒng)教學(xué)課堂的“學(xué)”的過程。

在知識傳遞模式上，虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實之間的“教”與“學(xué)”的區(qū)別，直接影響了其各自在知識內(nèi)容交互呈現(xiàn)和傳遞手段上的不同。如何“教”的明白、“學(xué)”的清楚，將會直接影響各自知識傳遞的有效性。

四、學(xué)習(xí)主體關(guān)系的分析

虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實在教學(xué)環(huán)境上的不同點，也就影響在具體的教學(xué)組織過程中對于知識呈現(xiàn)、交互、傳遞等方式的不同，這些不同點的分析，將會在實際的虛擬現(xiàn)實教學(xué)資源和移動增強(qiáng)現(xiàn)實教學(xué)資源的設(shè)計上提供更加有效的幫助。

（一）學(xué)習(xí)者之間的關(guān)系不同

虛擬現(xiàn)實的學(xué)習(xí)環(huán)境強(qiáng)調(diào)的是學(xué)習(xí)者的沉浸感學(xué)習(xí)狀態(tài)，通過虛擬環(huán)境的構(gòu)建，以虛擬現(xiàn)實設(shè)備構(gòu)建一個個體的、虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中大部分是通過個體化的學(xué)習(xí)和感知，在學(xué)習(xí)環(huán)境下強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的個體化學(xué)習(xí)能力。

移動增強(qiáng)現(xiàn)實是在真實的環(huán)境下通過相應(yīng)的設(shè)備對信息加工所構(gòu)建的學(xué)習(xí)環(huán)境，在真實環(huán)境下，必然會涉及學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)者之間的社會化關(guān)系。在這一開放性的學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)習(xí)者之間可以通過面對面的互助、競爭、討論等社會化學(xué)習(xí)手段，通過社會化的學(xué)習(xí)場景，使得學(xué)習(xí)手段上更加豐富。

在學(xué)習(xí)者之間的關(guān)系中，“個體化”學(xué)習(xí)與“集體化”學(xué)習(xí)上的不同，在教學(xué)組織中，對于協(xié)作化學(xué)習(xí)以及自主化學(xué)習(xí)的應(yīng)用設(shè)計上，將會影響到學(xué)習(xí)效果，具體區(qū)別如圖2所示。

（二）學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的地位

虛擬現(xiàn)實在教學(xué)組織的過程中，教學(xué)者更多的是作為主導(dǎo)性的角色出現(xiàn)的。教學(xué)者通過對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，在一定學(xué)習(xí)目的的驅(qū)動下構(gòu)建虛擬的學(xué)習(xí)組織過程，學(xué)生在該學(xué)習(xí)場景下進(jìn)行學(xué)習(xí)，雖然學(xué)生在該學(xué)習(xí)組織過程中是主體地位，但是在內(nèi)容獲取上更多的是對于教學(xué)組織者的主導(dǎo)性行為響應(yīng)。

移動增強(qiáng)現(xiàn)實在教學(xué)組織的過程中，學(xué)生更多的是作為主導(dǎo)性的角色出現(xiàn)的;教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合教學(xué)環(huán)境構(gòu)建了一定的知識內(nèi)容，但是在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中，這些知識內(nèi)容更多的是對于學(xué)生學(xué)習(xí)過程啟發(fā)性的作用，學(xué)生借助于這些信息加工工具，對自然學(xué)習(xí)對象進(jìn)行感知性的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的成果更多的依賴于學(xué)生的感知能力以及學(xué)生自身的學(xué)習(xí)動力等多方面因素。

學(xué)習(xí)者在虛擬現(xiàn)實以及移動增強(qiáng)現(xiàn)實中不同的地位，將會給教學(xué)組織帶來不同的影響。如何在不同的角色中對知識內(nèi)容有效的組織，使學(xué)習(xí)的過程更加具有歸屬感，將會直接影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性。

在教學(xué)組織過程中，學(xué)習(xí)者之間不同的關(guān)系與地位，也為教學(xué)者在教學(xué)設(shè)計上提出了不同的關(guān)注點，只有通過對于這些關(guān)注點的把握，才可以更加有效的對于虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實教學(xué)資源的設(shè)計提供有效的幫助。

五、教學(xué)設(shè)計分析

虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實在學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建上的不同、知識特性以及學(xué)習(xí)者關(guān)系特性上的區(qū)別，也影響了虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實在教學(xué)資源開發(fā)過程中教學(xué)手段設(shè)計的方法和應(yīng)用。針對于不同的教學(xué)內(nèi)容，選擇適合的手段進(jìn)行知識內(nèi)容的呈現(xiàn)以及多種手段的復(fù)合應(yīng)用，才能夠在教學(xué)過程中，更好的發(fā)揮教學(xué)資源的效果。

（一）虛擬現(xiàn)實教學(xué)設(shè)計

虛擬現(xiàn)實在教學(xué)組織上，其最大的特點是沉浸式學(xué)習(xí)以及完整的教學(xué)理念的體現(xiàn)。因此，虛擬現(xiàn)實在實際應(yīng)用過程中，更多的是對于系統(tǒng)化、體系化的知識內(nèi)容的構(gòu)建。在教學(xué)虛擬場景中，采用過程性、演進(jìn)性的方法，在沉浸化的學(xué)習(xí)環(huán)境中構(gòu)建相關(guān)的學(xué)習(xí)場景。學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)場景中，以身臨其境的感覺獲取相關(guān)的知識內(nèi)容。

在教學(xué)設(shè)計上，主要強(qiáng)調(diào)的是幾點：

1.沉浸化的虛擬情境創(chuàng)設(shè)

沉浸化是虛擬現(xiàn)實最核心的交互優(yōu)勢。通過虛擬場景，學(xué)習(xí)者可以感受到在現(xiàn)實世界中無法感受到的學(xué)習(xí)環(huán)境，特別是針對于不可逆的學(xué)習(xí)環(huán)境的模擬上發(fā)揮著更大的作用。因而在虛擬現(xiàn)實的教學(xué)設(shè)計中，更加強(qiáng)調(diào)對于抽象化學(xué)習(xí)場景的設(shè)計，為學(xué)習(xí)者營造一個形象、封閉的環(huán)境，在這個環(huán)境中以適合的教學(xué)設(shè)計，讓學(xué)習(xí)者將更多的精力投入到學(xué)習(xí)中，真正融入到虛擬世界中，將現(xiàn)實環(huán)境中無法構(gòu)建的環(huán)境遷移到學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者通過對虛擬世界的感知獲取知識。因而，在虛擬現(xiàn)實的教學(xué)設(shè)計中，如何構(gòu)建一個近似真實、具有良好沉浸性的虛擬教學(xué)環(huán)境是教學(xué)設(shè)計的關(guān)鍵。

2.教學(xué)過程的完整性

虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境突出的是“教”的過程。通過在虛擬環(huán)境中，學(xué)生對于虛擬事件的響應(yīng)、虛擬對象的交互等操作，來獲取知識內(nèi)容;在獲取內(nèi)容的同時，需要讓學(xué)習(xí)者了解相關(guān)的知識內(nèi)容與學(xué)習(xí)目的之間的關(guān)系。因而在虛擬教學(xué)設(shè)計中，首先需要交代學(xué)習(xí)者通過虛擬現(xiàn)實的學(xué)習(xí)，掌握哪些知識，學(xué)會哪些技能，讓學(xué)習(xí)者帶著問題進(jìn)入虛擬現(xiàn)實的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí);同時，設(shè)置必要性的回顧性環(huán)節(jié)，將學(xué)習(xí)者在虛擬環(huán)境中的學(xué)習(xí)、交互過程能夠以一定的形式在教學(xué)總結(jié)中進(jìn)行再現(xiàn)，采用回顧性的學(xué)習(xí)教學(xué)手段，去彌補(bǔ)學(xué)習(xí)者在虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)中由于緊湊性知識結(jié)構(gòu)所造成的知識內(nèi)容遺忘的問題。

（二）移動增強(qiáng)現(xiàn)實教學(xué)設(shè)計

移動增強(qiáng)現(xiàn)實學(xué)習(xí)，個人在研究上認(rèn)為其最大的優(yōu)勢在對于真實、自然的情景的應(yīng)用。借助于智能移動終端的便攜性以及信息的有目的性架構(gòu)，可以在學(xué)習(xí)對象的真實環(huán)境下，構(gòu)建與學(xué)習(xí)目的相符的學(xué)習(xí)場景，讓學(xué)習(xí)者在對于自然學(xué)習(xí)對象的自我感知的前提下，結(jié)合教學(xué)者對于教學(xué)內(nèi)容的加工，以自主化、探索化的手段，加深學(xué)習(xí)者對于學(xué)習(xí)對象的認(rèn)識以及學(xué)習(xí)對象與周邊對象之間的關(guān)系的理解，提升學(xué)習(xí)者的認(rèn)識水平。

在移動增強(qiáng)現(xiàn)實的教學(xué)設(shè)計上，需要注意以下幾個方面：

1.對于離散性知識內(nèi)容的有效約束

移動增強(qiáng)現(xiàn)實的離散性知識內(nèi)容的特性在實際的教學(xué)中會造成學(xué)習(xí)者出現(xiàn)知識內(nèi)容遺漏等問題，這在設(shè)計的教學(xué)中會影響學(xué)習(xí)效果。因此，在教學(xué)設(shè)計上，需要盡量將離散的教學(xué)內(nèi)容以一定的形式約束，比如采用任務(wù)或結(jié)構(gòu)化的形式，使學(xué)習(xí)者明晰在學(xué)習(xí)的過程中，哪些知識內(nèi)容已經(jīng)完成學(xué)習(xí)，哪些知識內(nèi)容尚未學(xué)習(xí)。使離散化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，在發(fā)揮自由特點的同時，不會造成由于知識遺漏所產(chǎn)生的不良影響。

2.對于自然學(xué)習(xí)對象的有效利用

對于自然對象的利用是移動增強(qiáng)現(xiàn)實學(xué)習(xí)過程中的一個重要特性，在移動增強(qiáng)現(xiàn)實的教學(xué)設(shè)計過程中，本文認(rèn)為應(yīng)該盡量的以真實環(huán)境下的自然對象作為學(xué)習(xí)對象進(jìn)行相關(guān)的知識傳遞，通過自然對象與復(fù)合屬性以及與其他對象之間的關(guān)系，為用戶傳遞復(fù)合型的信息內(nèi)容，通過學(xué)習(xí)者對于復(fù)合信息的分析以及理解，逐層次建立學(xué)習(xí)者對于學(xué)習(xí)對象的信息模型，并在分析過程中加深學(xué)習(xí)者對于學(xué)習(xí)對象的認(rèn)識，更加強(qiáng)調(diào)的是學(xué)習(xí)者自我探索化的學(xué)習(xí)方式，感知學(xué)習(xí)環(huán)境，之后在學(xué)習(xí)環(huán)境下，通過一定的手段對于學(xué)習(xí)對象所攜帶的知識信息進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)，構(gòu)建完整的知識體系。

3.對于社會化屬性的應(yīng)用

學(xué)習(xí)者之間的溝通、協(xié)作對于移動增強(qiáng)現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建具有重要的作用。移動增強(qiáng)現(xiàn)實的開放性的學(xué)習(xí)環(huán)境，對于沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建與虛擬現(xiàn)實相比存在著一定的不足，而通過社會化學(xué)習(xí)的相關(guān)手段，以學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)者之間基于學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的溝通、協(xié)作和對抗等手段，將學(xué)習(xí)者的注意力吸引到學(xué)習(xí)內(nèi)容上來，彌補(bǔ)在開放性學(xué)習(xí)環(huán)境下其他因素對于學(xué)習(xí)注意力的分散所帶來的影響，揚(yáng)長避短，提高移動增強(qiáng)現(xiàn)實的學(xué)習(xí)效果。

六、虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實的協(xié)同設(shè)計

上文對虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實在教學(xué)設(shè)計中的優(yōu)勢進(jìn)行了分析。如果在教學(xué)資源的設(shè)計中，將虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)在智能移動端協(xié)同使用，發(fā)揮各自在相關(guān)知識內(nèi)容傳遞和教學(xué)組織上的優(yōu)勢，將會產(chǎn)生更好的效果。下面，將會以面向于高校的防火安全教育內(nèi)容為例，通過結(jié)合實際的分析與設(shè)計，明確虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實的復(fù)合教學(xué)資源設(shè)計思路。

在高校學(xué)生防火安全教育內(nèi)容上，主要包括防火安全知識、滅火工具使用以及火災(zāi)逃生三個部分。三個部分內(nèi)容在知識內(nèi)容結(jié)構(gòu)以及教學(xué)要求上存在著不同，這些不同點也就決定了在教學(xué)交互手段上的不同，如表2所示。因而，下面將會針對于防火安全教育的內(nèi)容，分別分析不同的內(nèi)容在教學(xué)交互手段的應(yīng)用方法。

（一）基于移動增強(qiáng)現(xiàn)實的防火安全知識教育

防火安全知識主要包括對于學(xué)生在用電、火種等方面的安全教育，通過教育熟悉火災(zāi)防范知識。防火安全知識與學(xué)生切身相關(guān)，學(xué)習(xí)者對于靜止化的學(xué)習(xí)對象所潛在的安全風(fēng)險直接影響到學(xué)生的人身安全。因而在設(shè)計上，應(yīng)用移動增強(qiáng)現(xiàn)實，對于自然學(xué)習(xí)對象的有效利用，通過智能移動終端的對象識別技術(shù)，對于學(xué)習(xí)對象進(jìn)行識別，觸發(fā)相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過對于學(xué)習(xí)對象的加工，讓學(xué)習(xí)者進(jìn)行相關(guān)的知識內(nèi)容學(xué)習(xí)，給學(xué)習(xí)者更加形象生動的知識內(nèi)容。同時防火安全知識教學(xué)在學(xué)習(xí)對象上較為分散，學(xué)習(xí)對象之間在表層無明顯的關(guān)聯(lián)，因而在教學(xué)設(shè)計上，需要通過學(xué)習(xí)任務(wù)的形式，對于離散的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行約束，在學(xué)習(xí)過程中明確學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)任務(wù)以及學(xué)習(xí)進(jìn)程反饋，避免學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的遺漏。

（二）基于移動增強(qiáng)現(xiàn)實的滅火工具使用教育

滅火工具使用的學(xué)習(xí)主要是讓學(xué)習(xí)者掌握在火災(zāi)來臨時，通過對于簡單滅火工具的使用，達(dá)到對于小型火災(zāi)的救援工作要求。在知識內(nèi)容上，需要讓學(xué)習(xí)者理解各個滅火工具的基本屬性，以及其適用的場合，使學(xué)習(xí)者掌握在不同的火災(zāi)發(fā)生情況下，選擇適當(dāng)?shù)臏缁鸸ぞ摺５?，由于部分滅火工具存在著操作不可逆性（如滅火器等），因而，需要借助于移動增?qiáng)現(xiàn)實的沉浸感、豐富交互手段，為學(xué)習(xí)者營造一個真實的工具交互場景，如圖3所示。

在教學(xué)交互設(shè)計上，首先通過教學(xué)組織者的安排，在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中觸發(fā)相應(yīng)的火災(zāi)場景。學(xué)習(xí)者對于火災(zāi)發(fā)生情況進(jìn)行甄別，判斷采用何種滅火工具。在選擇滅火工具后，學(xué)習(xí)者借助于移動增強(qiáng)現(xiàn)實以及基于實物的識別技術(shù)，在移動終端屏幕上通過對于滅火器工具使用方法、過程等知識內(nèi)容的加工以及虛擬對象的交互反饋，讓學(xué)習(xí)者可以在真實的滅火工具為學(xué)習(xí)對象的前提下，以向?qū)Щ慕换シ椒ǎ莆諟缁鸸ぞ叩幕臼褂梅椒ê蜏缁鸩僮鬟^程。

同時，針對于在滅火工具使用過程中部分知識內(nèi)容抽象化的特點，在教學(xué)組織的過程中，以小組討論的形式，通過學(xué)習(xí)者之間的討論、小組之間的競爭等社會化學(xué)習(xí)手段的引入，在學(xué)習(xí)過程中加深學(xué)習(xí)者對于知識的理解、記憶。

（三）基于復(fù)合性教學(xué)交互設(shè)計的火災(zāi)逃生教育

火災(zāi)逃生讓學(xué)習(xí)者掌握在火災(zāi)發(fā)生之后，熟悉在不同的火災(zāi)情況下，如何自我保護(hù)達(dá)到安全逃生的目的。火災(zāi)逃生知識內(nèi)容中包含多個知識點，各個知識點之間呈現(xiàn)一定的順序關(guān)系。在知識傳遞情景構(gòu)建上，需要為學(xué)習(xí)者營造一個相對沉浸化的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者感受到火災(zāi)突發(fā)的情況下所造成的危險以及相應(yīng)的響應(yīng)舉措。在逃生演練中，學(xué)習(xí)者需要與逃生所需要的工具進(jìn)行交互，通過交互獲取相關(guān)工具的使用指南。因而，在火災(zāi)逃生教育交互設(shè)計上，采用復(fù)合性的教學(xué)交互設(shè)計方法解決火災(zāi)逃生不同階段的教學(xué)需求。

在火災(zāi)逃生知識教學(xué)場景設(shè)計上，通過智能移動終端構(gòu)建一個虛擬現(xiàn)實的學(xué)習(xí)場景。在此場景下，以教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容和交互響應(yīng)的完整化、流程化的教學(xué)組織形式，面向于學(xué)習(xí)者傳遞完整的逃生教學(xué)過程，通過虛擬場景進(jìn)行火災(zāi)逃生相關(guān)知識點的學(xué)習(xí)，通過沉浸化的學(xué)習(xí)情境完成火災(zāi)逃生“教”的過程。

火災(zāi)的逃生演練是一個連續(xù)、完整的過程，在過程中需要學(xué)習(xí)者在遇到發(fā)生火災(zāi)的情況下，學(xué)會尋找逃生工具，選擇適合的逃生路線。因此在設(shè)計上，以移動增強(qiáng)現(xiàn)實作為交互方法，通過智能移動設(shè)備的圖像采集功能，在現(xiàn)實的場景下尋找適合于自我防護(hù)的工具，如濕毛巾等設(shè)備，如圖4所示，以學(xué)習(xí)對象尋找過程、知識內(nèi)容加工以及交互性虛擬操作等作為學(xué)習(xí)手段，通過真實性的學(xué)習(xí)對象與虛擬交互內(nèi)容完成火災(zāi)逃生“學(xué)”的過程。

為了保證學(xué)習(xí)者逃生過程的正確性，以任務(wù)化的驅(qū)動形式對于各個關(guān)鍵性的步驟進(jìn)行演練，通過智能移動終端的拍照功能進(jìn)行關(guān)鍵性操作結(jié)果的記錄。在對于逃生路徑的記錄上，借助于基于Lbeacon的室內(nèi)定位技術(shù)，定期向移動終端發(fā)送當(dāng)前設(shè)備的位置信息，結(jié)合對于關(guān)鍵性逃生指示標(biāo)志等圖像采集，通過數(shù)據(jù)繪制學(xué)習(xí)者的逃生演習(xí)路線以及時間等信息，使安全教育的組織者能對學(xué)習(xí)者的逃生手段、逃生路徑等方式進(jìn)行有效的驗證，以簡單且生動的方式使學(xué)生更加準(zhǔn)確地掌握逃生的方法。

七、結(jié)語

虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實，在技術(shù)表現(xiàn)形式上具有一定的相同點，但是由于其對于學(xué)習(xí)對象的表示方法以及教學(xué)環(huán)境構(gòu)建上的不同，在所實現(xiàn)的教學(xué)資源的知識結(jié)構(gòu)組織、學(xué)習(xí)者關(guān)系建立以及教學(xué)設(shè)計上存在著很大的不同點。因此在實際的教學(xué)資源設(shè)計中，針對不同的知識點內(nèi)容應(yīng)用，需要有效的分析虛擬現(xiàn)實以及移動增強(qiáng)現(xiàn)實的具體教學(xué)實施特點，結(jié)合教學(xué)資源所要承載知識內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系以及教學(xué)目的，合理應(yīng)用虛擬現(xiàn)實與移動增強(qiáng)現(xiàn)實等技術(shù)手段，才可以使新技術(shù)教學(xué)資源的教學(xué)效果充分發(fā)揮。

同時針對于虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實教學(xué)資源的教學(xué)特點，借助于移動智能終端，在教學(xué)資源的構(gòu)建上融合使用虛擬現(xiàn)實和移動增強(qiáng)現(xiàn)實兩種技術(shù)，在教學(xué)設(shè)計上實現(xiàn)兩種技術(shù)在知識傳遞、結(jié)構(gòu)組織以及學(xué)習(xí)者關(guān)系建立上的優(yōu)勢互補(bǔ)，有效發(fā)揮各自技術(shù)的特點，將會為教學(xué)資源技術(shù)應(yīng)用開發(fā)提出一種新的技術(shù)路徑和解決方法。