虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的學(xué)習(xí)空間擴(kuò)展研究

孫志偉 李小平 張琳 姜麗萍 毛旭

[摘? ?要] 為促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用，文章在分析“學(xué)習(xí)空間建設(shè)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用”的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)梳理了學(xué)習(xí)空間建設(shè)和發(fā)展的基礎(chǔ)及歷程，聚焦虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)習(xí)空間上的體現(xiàn)方式、功能作用和建設(shè)路徑，利用構(gòu)想性、沉浸性、交互性等特性擴(kuò)展學(xué)習(xí)空間。從課堂空間、泛在空間、網(wǎng)絡(luò)空間與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)整合的角度提出虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)空間連續(xù)體，認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)擴(kuò)展學(xué)習(xí)空間的關(guān)鍵路徑是技術(shù)與現(xiàn)實(shí)空間的疊加，是豐富學(xué)習(xí)環(huán)境和信息呈現(xiàn)形式。虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間可以提升教學(xué)活動(dòng)的真實(shí)性，促進(jìn)情境性混合教育生態(tài)的構(gòu)建。

[關(guān)鍵詞] 虛擬現(xiàn)實(shí); 學(xué)習(xí)空間; 學(xué)習(xí)環(huán)境; 建設(shè)路徑

[中圖分類號(hào)] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡(jiǎn)介] 孫志偉（1986—），男，山東高唐人。博士研究生，主要從事教育技術(shù)、教育數(shù)據(jù)挖掘、信息技術(shù)教育應(yīng)用研究。E-mail：220zhiwei@163.com。

一、引? ?言

學(xué)習(xí)空間（Learning Space）是指發(fā)生學(xué)習(xí)行為的場(chǎng)所，包括物理空間和虛擬空間[1]。近年來(lái)有關(guān)學(xué)習(xí)空間研究關(guān)注的焦點(diǎn)，開(kāi)始由以教室、實(shí)驗(yàn)室為代表的教學(xué)空間的優(yōu)化轉(zhuǎn)向以圖書(shū)館、會(huì)議室、教育場(chǎng)館等非正式學(xué)習(xí)空間的建設(shè)和以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支撐的虛擬學(xué)習(xí)空間、混合學(xué)習(xí)空間的建設(shè)。

教育理念的更新和新技術(shù)的教育應(yīng)用拓展了人們對(duì)學(xué)習(xí)的認(rèn)知，以新的教學(xué)理念和技術(shù)構(gòu)建的新型教學(xué)范式開(kāi)創(chuàng)了以“技術(shù)、教育和空間”匯聚的新型學(xué)習(xí)空間[2]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育應(yīng)用給學(xué)習(xí)者帶來(lái)了“沉浸、交互、構(gòu)想”的體驗(yàn)，這種以學(xué)習(xí)者體驗(yàn)學(xué)習(xí)為主的知識(shí)獲取方式滿足了學(xué)習(xí)者的個(gè)人需求。研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持的學(xué)習(xí)空間擴(kuò)展需要明確以下問(wèn)題：（1）如何體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)功能;（2）利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建學(xué)習(xí)空間的模式有哪些;（3）如何高效地利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，充分利用已有資源，構(gòu)建技術(shù)支持的學(xué)習(xí)空間。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間的提出

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality Technology，簡(jiǎn)稱VR）技術(shù)是：由計(jì)算機(jī)生成一種全新的模擬環(huán)境，通過(guò)傳感設(shè)備將用戶投入到該模擬環(huán)境中去，從而產(chǎn)生一種沉浸其中的感覺(jué)[3]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將用戶完整地投擲到模擬的環(huán)境中，讓用戶感受到沉浸感、構(gòu)想性和交互性的特征[4]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)推廣，使得這種技術(shù)在多種不同領(lǐng)域得到應(yīng)用，“VR+教育”成為新的領(lǐng)域發(fā)展熱點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的教學(xué)改變了知識(shí)的呈現(xiàn)方式和學(xué)習(xí)交互方式，這種新型的知識(shí)呈現(xiàn)和人機(jī)交互方式將固化的、僵硬的學(xué)習(xí)內(nèi)容靈活地呈現(xiàn)出來(lái)[5]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)建模仿真現(xiàn)實(shí)環(huán)境中難以展示和重現(xiàn)的內(nèi)容，增強(qiáng)了知識(shí)的可視性和學(xué)習(xí)過(guò)程的靈活性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用突破了客觀環(huán)境對(duì)教學(xué)的限制，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了教育發(fā)展。

（二）學(xué)習(xí)空間的發(fā)展

20世紀(jì)90年代以來(lái)，相對(duì)固定的、封閉的課堂教學(xué)空間逐步向開(kāi)放的、靈活的學(xué)習(xí)空間轉(zhuǎn)變[6]。隨著教學(xué)和學(xué)習(xí)理論的發(fā)展，以“學(xué)”為中心的思潮不斷沖擊著傳統(tǒng)以教師講授為主的教學(xué)模式。在這種思潮下，對(duì)以“教室”和“實(shí)驗(yàn)室”為代表的學(xué)習(xí)空間的改造開(kāi)始關(guān)注技術(shù)的應(yīng)用和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)需要，并由此出現(xiàn)大量不同類型的學(xué)習(xí)空間，如“主動(dòng)學(xué)習(xí)空間”“協(xié)作學(xué)習(xí)空間”“技術(shù)支持學(xué)習(xí)空間”等[1]。特定的空間設(shè)計(jì)能滿足學(xué)生的心理和學(xué)習(xí)需要，促進(jìn)學(xué)習(xí)行為的發(fā)生。

為促進(jìn)學(xué)習(xí)行為的發(fā)生，很多國(guó)家和地區(qū)在研究課堂教學(xué)空間的基礎(chǔ)上，專門為新環(huán)境下的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)了新的空間，如澳大利亞為滿足學(xué)生發(fā)展需求專門設(shè)計(jì)了靈活的、協(xié)作的、相互連接的和創(chuàng)新的學(xué)習(xí)空間[7];美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)構(gòu)建了SCALE-UP環(huán)境，麻省理工學(xué)院設(shè)立了TEAL項(xiàng)目。具身認(rèn)知和情境認(rèn)知理論認(rèn)為：學(xué)習(xí)活動(dòng)必須與具體情境結(jié)合，知識(shí)是學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)與情境脈絡(luò)協(xié)商的結(jié)果，如果學(xué)習(xí)的目標(biāo)是解決具體環(huán)境中的問(wèn)題，那么學(xué)習(xí)環(huán)境必須介入到具體的學(xué)習(xí)過(guò)程中[8]。泛在學(xué)習(xí)認(rèn)為：學(xué)習(xí)不應(yīng)只局限在學(xué)校內(nèi)，學(xué)習(xí)活動(dòng)是一種無(wú)時(shí)無(wú)刻、無(wú)所不在的行為[9-10]。協(xié)作學(xué)習(xí)、基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)模式也打破了講授式教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)空間的限定，學(xué)習(xí)空間走出教室，擴(kuò)展到其他環(huán)境中去，以有教育意義的場(chǎng)館和經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的特定環(huán)境為主的非正式學(xué)習(xí)環(huán)境成為學(xué)習(xí)空間的重要組成部分[11]。信息技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了人們跨地域的交流，新技術(shù)的出現(xiàn)及在教育中的應(yīng)用敦促出現(xiàn)新的教育范式，基于信息技術(shù)的教育創(chuàng)新改革將學(xué)習(xí)搬上網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)教育資源的共享突破了地域?qū)逃Y源的壟斷，一種跨時(shí)空的網(wǎng)絡(luò)虛擬學(xué)習(xí)空間正在形成。在線教育、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育、數(shù)字化教學(xué)甚至成為在校學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)活動(dòng)也從真實(shí)環(huán)境蔓延到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間被人們所熟知。隨著“三通工程”建設(shè)的逐步深入，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間人人通將會(huì)使網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間進(jìn)一步普及。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，在突破時(shí)空局限的基礎(chǔ)上，還提供了交互性、沉浸性、構(gòu)想性，讓學(xué)習(xí)者置身“真實(shí)”環(huán)境中，學(xué)生可以深入到原子內(nèi)部去觀察、可以置身太空去遨游?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)習(xí)空間得到進(jìn)一步擴(kuò)展。新技術(shù)下的學(xué)習(xí)空間構(gòu)建是教育、技術(shù)和空間的結(jié)合。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所特有的仿真特性，能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè) “真實(shí)”的學(xué)習(xí)情境，這種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造的仿真情境與實(shí)體學(xué)習(xí)空間的融合構(gòu)成了一種新型的復(fù)合學(xué)習(xí)空間——虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間。綜合具身認(rèn)知理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論等觀點(diǎn)可知，個(gè)體學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者與外界環(huán)境交互并在交互的過(guò)程中完成自身知識(shí)意義建構(gòu)的過(guò)程[12]。在虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間中，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，重新設(shè)計(jì)和制作教學(xué)內(nèi)容，搭建虛擬仿真教學(xué)環(huán)境擴(kuò)展了學(xué)習(xí)對(duì)象和知識(shí)的來(lái)源，將此類人工制品應(yīng)用到教學(xué)能有效克服制約學(xué)生學(xué)習(xí)的客觀環(huán)境問(wèn)題，更好地滿足學(xué)習(xí)者的需要。虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間作為一種新型的學(xué)習(xí)空間，是現(xiàn)有學(xué)習(xí)空間的重要組成部分。從虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用角度探討學(xué)習(xí)空間的變革，將教育、技術(shù)和空間設(shè)計(jì)貫穿一體，有利于擴(kuò)展知識(shí)的來(lái)源，增強(qiáng)現(xiàn)有學(xué)習(xí)空間的功能，并可以開(kāi)闊學(xué)生的視野，促進(jìn)學(xué)校教育的進(jìn)步。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間的功能

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品進(jìn)入“消費(fèi)級(jí)”，這種“沉浸式多媒體”的教育應(yīng)用為人們面對(duì)未來(lái)教育的挑戰(zhàn)提供了新的選擇。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育應(yīng)用融合了游戲化特征，以更貼近生活的方式為學(xué)習(xí)者提供了豐富多樣的個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境[13]，作為發(fā)展中、具有深遠(yuǎn)潛在應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠縮小教育與社會(huì)之間的差距，改變學(xué)習(xí)者的思維方式[14]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)行教育體制內(nèi)的應(yīng)用正在穩(wěn)步展開(kāi)，尤其以情境體驗(yàn)和模擬訓(xùn)練最具代表性。學(xué)校教育與職后教育的教學(xué)對(duì)象、教學(xué)內(nèi)容等都存在著明顯不同，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在其中扮演著迥異的角色，學(xué)校教育更強(qiáng)調(diào)知識(shí)的全面?zhèn)鬟f，關(guān)注因材施教、寓教于樂(lè)，職后教育關(guān)注具體技能的學(xué)習(xí)，更強(qiáng)調(diào)具身認(rèn)知和體驗(yàn)學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用縮小了學(xué)校教育與職業(yè)應(yīng)用之間的距離，逐步構(gòu)建面向技術(shù)應(yīng)用的“學(xué)—練—用”的知識(shí)應(yīng)用連續(xù)體。總體來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的主要作用體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（一）知識(shí)呈現(xiàn)

知識(shí)是經(jīng)過(guò)篩選、加工和驗(yàn)證過(guò)的正確信息。教學(xué)過(guò)程通常指知識(shí)由施教者向受教育者傳遞的過(guò)程。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以特有的構(gòu)造性和仿真性呈現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)多媒體難以呈現(xiàn)的內(nèi)容，沉浸式的多媒體在呈現(xiàn)知識(shí)時(shí)能夠給學(xué)習(xí)者不同的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。不同階段、不同類型的教育在“知識(shí)”的類型和專業(yè)性方面要求不同，如學(xué)校教育與職后教育在對(duì)“知識(shí)”的關(guān)注領(lǐng)域、層次存在較大的區(qū)別。學(xué)校教育重視具體知識(shí)的專業(yè)性和科學(xué)性，即使在基礎(chǔ)教育階段也要強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)精神和專業(yè)意識(shí);社會(huì)教育更關(guān)注知識(shí)的科普需求，強(qiáng)調(diào)通過(guò)通俗易懂的語(yǔ)言來(lái)解釋專業(yè)的問(wèn)題，較少涉及深層次的知識(shí)傳遞和再造問(wèn)題。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)呈現(xiàn)出的知識(shí)可以突破傳統(tǒng)多媒體空間立體性缺失的局限性，通過(guò)轉(zhuǎn)換到第一視角和創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)環(huán)境給學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)更直觀的、更真實(shí)的信息。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性和交互性，學(xué)習(xí)者可以從第一視角來(lái)體驗(yàn)知識(shí)，克服外界條件限制的知識(shí)呈現(xiàn)能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供全面、鮮活的知識(shí)體驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的整體感知。典型的應(yīng)用有對(duì)于宏觀（宇宙、天體）、微觀（細(xì)胞、原子）知識(shí)的展現(xiàn)，跨時(shí)空界限的情境再現(xiàn)（歷史事件、異域風(fēng)景、古建筑），特殊場(chǎng)景的模擬呈現(xiàn)（火山、爆炸場(chǎng)景）等。

（二）模擬訓(xùn)練

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的升級(jí)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建設(shè)能擴(kuò)大受眾，降低實(shí)驗(yàn)投入，同時(shí)，因?yàn)椤疤摂M”和“數(shù)字化”的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以重現(xiàn)，以此來(lái)分析技能訓(xùn)練過(guò)程中學(xué)習(xí)者出現(xiàn)的問(wèn)題，并給出針對(duì)性的訓(xùn)練指導(dǎo)。動(dòng)作技能的掌握需要學(xué)習(xí)者反復(fù)訓(xùn)練為前提，無(wú)論學(xué)校教育階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是職后教育的專門技能培訓(xùn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在真實(shí)情境中的動(dòng)手能力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用從多個(gè)方面提升了訓(xùn)練的效率，降低了訓(xùn)練的成本。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)克服了傳統(tǒng)訓(xùn)練對(duì)設(shè)備數(shù)量的要求，一套系統(tǒng)可以同時(shí)供給多個(gè)學(xué)生使用，虛擬環(huán)境中的設(shè)備更新比真實(shí)的更快速、更方便;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使部分實(shí)驗(yàn)更容易實(shí)現(xiàn)，如對(duì)于醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使手術(shù)實(shí)驗(yàn)更普及、性價(jià)比更高，解決了對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的要求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域更有自身獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，如爆炸實(shí)驗(yàn)、有毒、危險(xiǎn)品實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持，降低實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，為實(shí)驗(yàn)人員提供更全面的安全保護(hù)，促進(jìn)相關(guān)專業(yè)發(fā)展。

（三）環(huán)境體驗(yàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的學(xué)習(xí)是體驗(yàn)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者通過(guò)對(duì)虛擬學(xué)習(xí)空間中環(huán)境所承載的信息和知識(shí)進(jìn)行“順應(yīng)、同化和遷移”來(lái)完成自身知識(shí)意義建構(gòu)的過(guò)程。受困于真實(shí)場(chǎng)館和環(huán)境的時(shí)空特性和物理特征，這種情景學(xué)習(xí)不能為大多數(shù)學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)支持服務(wù)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬場(chǎng)館，如虛擬圖書(shū)館、博物館，可以打破物理場(chǎng)館的時(shí)空局限。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真實(shí)體難以展示的內(nèi)容，如微觀粒子、生命系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等。虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間創(chuàng)設(shè)的此類學(xué)習(xí)環(huán)境將相關(guān)內(nèi)容形象地展示出來(lái)，有利于促進(jìn)學(xué)習(xí)者知識(shí)的同化，達(dá)到促進(jìn)學(xué)習(xí)的目的。虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間的環(huán)境建設(shè)為學(xué)習(xí)者搭建“真實(shí)”的體驗(yàn)環(huán)境，學(xué)習(xí)者自身通過(guò)自主的在學(xué)習(xí)環(huán)境中的漫游，與虛擬環(huán)境中提供的學(xué)習(xí)資源、外界客體進(jìn)行交互，同時(shí)，還通過(guò)文本、語(yǔ)音等方式與環(huán)境中的其他參與成員協(xié)作，完成自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)的過(guò)程。

虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間的學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)借鑒了教育游戲設(shè)計(jì)的元素特征，給學(xué)習(xí)者在體驗(yàn)環(huán)境中設(shè)定了對(duì)應(yīng)的身份，通過(guò)與外界環(huán)境的交互和完成給定的任務(wù)來(lái)完成學(xué)習(xí)的過(guò)程。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間的構(gòu)建路徑

利用空間環(huán)境傳遞非語(yǔ)言信息促進(jìn)學(xué)習(xí)行為發(fā)生，是一種行之有效的方法?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的學(xué)習(xí)空間建設(shè)在現(xiàn)有空間的基礎(chǔ)上疊加，從實(shí)到虛的連續(xù)學(xué)習(xí)空間進(jìn)一步擴(kuò)展，將學(xué)習(xí)引入更深入、更細(xì)化、更逼真的環(huán)境中[15]。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建學(xué)習(xí)空間是未來(lái)教育發(fā)展的重要趨勢(shì)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的學(xué)習(xí)空間可以將學(xué)習(xí)活動(dòng)壓縮到分子內(nèi)部，也可以將感知活動(dòng)擴(kuò)大到太空，這種沉浸的、逼真的情境演示是以往任何學(xué)習(xí)都無(wú)法比擬的。無(wú)疑，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育應(yīng)用將取得顯著的效果。

如何建設(shè)和利用虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間是如今學(xué)者面臨的一大難題，技術(shù)論者主張利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造完整的沉浸式的學(xué)習(xí)空間環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者沉浸其中完成學(xué)習(xí)[16]。教育學(xué)者關(guān)注如何利用技術(shù)疊加到現(xiàn)有空間上，輔助現(xiàn)有教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行。心理學(xué)者強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者的個(gè)體認(rèn)知差異和學(xué)習(xí)需要為設(shè)計(jì)原則，關(guān)注是否有良好的體驗(yàn)和交互[17]。維果斯基提出的活動(dòng)理論為人類活動(dòng)定義了一個(gè)一般性的框架，它認(rèn)為活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)包括主體、客體和中介。把學(xué)習(xí)過(guò)程作為活動(dòng)來(lái)看，學(xué)習(xí)空間就是其中的“中介”。隨后其他學(xué)者對(duì)活動(dòng)理論進(jìn)行了擴(kuò)充，關(guān)注的主體也從個(gè)體擴(kuò)展到群體，恩格斯更進(jìn)一步抽取出來(lái)活動(dòng)系統(tǒng)的六要素，即“主體、客體、工具、共同體、規(guī)則與分工”?；诳臻g設(shè)計(jì)理論、活動(dòng)理論，學(xué)習(xí)空間構(gòu)造也提出了早期的框架，如學(xué)習(xí)空間的多向設(shè)計(jì)流程、PST框架等。也出現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的學(xué)習(xí)空間的原型，如JISC的電子學(xué)檔案引擎。國(guó)內(nèi)也有部分學(xué)者根據(jù)我國(guó)的發(fā)展實(shí)際，在綜合國(guó)外學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了適合國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)模型。如許亞峰從空間設(shè)計(jì)的角度提出了技術(shù)增強(qiáng)型學(xué)習(xí)空間的構(gòu)成要素，祝智庭構(gòu)建了面向人人通的學(xué)生個(gè)人學(xué)習(xí)空間，景玉慧研究了智慧學(xué)習(xí)空間的構(gòu)建路徑。 郭紹青、郭炯、張進(jìn)良等針對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的內(nèi)涵與學(xué)校發(fā)展作了深入研究，并從變革路徑、個(gè)性化學(xué)習(xí)空間、協(xié)作學(xué)習(xí)空間等方面提出了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間與學(xué)校教育的結(jié)合。學(xué)習(xí)空間研究取得了豐碩的成果，但現(xiàn)行學(xué)習(xí)空間研究中還存在著理論研究為主，未能指導(dǎo)實(shí)踐的問(wèn)題，同時(shí)，依托某種技術(shù)構(gòu)建學(xué)習(xí)空間也少有涉及，為此本研究綜合其他學(xué)者的研究成果，針對(duì)現(xiàn)行研究的局限性提出了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的學(xué)習(xí)空間構(gòu)建模式。虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間能滿足更多學(xué)習(xí)者和更深層次的學(xué)習(xí)需要，能為更多學(xué)習(xí)者提供深層次的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。為了更好地利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，打造基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的學(xué)習(xí)空間連續(xù)體，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，并以此實(shí)現(xiàn)虛實(shí)空間完美的整合。融合活動(dòng)理論、空間設(shè)計(jì)理論，虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間的基本要素包括主體、客體、工具、情境、活動(dòng)和共同體，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

虛擬現(xiàn)實(shí)支持的學(xué)習(xí)空間建設(shè)是在以往學(xué)習(xí)空間上的疊加，按照疊加對(duì)象大致可以分為課堂虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間、場(chǎng)館虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間和網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間。在不同類型學(xué)習(xí)空間構(gòu)建的過(guò)程中需要充分考慮空間構(gòu)建的物理基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)空間參與的主客體、空間創(chuàng)設(shè)的工具情境和以空間活動(dòng)構(gòu)建的共同體。

（一）課堂環(huán)境中虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間構(gòu)建

當(dāng)前，學(xué)校教育仍然是教育活動(dòng)的主體，課堂教學(xué)是最主要的教育形式。在課堂環(huán)境（包括教室和實(shí)驗(yàn)室）中，教師是教學(xué)活動(dòng)的組織者和主導(dǎo)者，學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生在教師設(shè)計(jì)的特定環(huán)境中完成的知識(shí)構(gòu)建。課堂環(huán)境下學(xué)習(xí)空間中的主要學(xué)習(xí)行為包括：以教師講授和實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練為主的接受式學(xué)習(xí);以小組討論為主的協(xié)作學(xué)習(xí)，以問(wèn)題、任務(wù)導(dǎo)向?yàn)橹鞯淖灾魈骄繉W(xué)習(xí)。學(xué)生是學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，在此學(xué)習(xí)空間下，學(xué)習(xí)內(nèi)容是由教師組織設(shè)計(jì)的人工制品，如傳授的知識(shí)、設(shè)置的問(wèn)題和任務(wù)等。在學(xué)校教育框架下，課堂環(huán)境下的學(xué)習(xí)空間主要集中在教室、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部，少數(shù)情況下可以擴(kuò)展到討論室、自習(xí)室。以教室、實(shí)驗(yàn)室為主要載體的課堂學(xué)習(xí)空間，學(xué)習(xí)環(huán)境封閉固定，學(xué)習(xí)內(nèi)容比較局限，資源呈現(xiàn)方式單一，以接受式學(xué)習(xí)為主，輔助以小組協(xié)作學(xué)習(xí)和探究式學(xué)習(xí)。此類學(xué)習(xí)空間教學(xué)信息以單向傳播為主，學(xué)生的反饋為輔。課堂環(huán)境學(xué)習(xí)空間的優(yōu)勢(shì)在于，面對(duì)面的教學(xué)有利于教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏，保證教學(xué)效果。課堂環(huán)境下的虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間以課堂教學(xué)為主，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)豐富教學(xué)資源呈現(xiàn)方式、部分記錄學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程，促進(jìn)了課堂與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合，形成課堂虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間。課堂環(huán)境中虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間如圖2所示。

1. 構(gòu)建基礎(chǔ)

課堂環(huán)境中的虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間以教室、實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，空間布局和功能區(qū)劃分不作改變，在設(shè)備陳設(shè)上增加虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)施。通常教室配備學(xué)生顯示端和教師控制端。實(shí)驗(yàn)室根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容配備相關(guān)設(shè)備，如穿戴設(shè)備、手持終端、模擬操作臺(tái)等。

2. 主客體

課堂環(huán)境中的虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間以教師和學(xué)生作為主體和客體。與課堂教學(xué)中的師生角色保持一致，教學(xué)過(guò)程以教師講授為主，學(xué)生根據(jù)教師的講授識(shí)記并掌握知識(shí)。

3. 工具情境

祝智庭教授按照工具的功能將SPLS中的工具分為管理工具與學(xué)習(xí)工具。在課堂虛擬學(xué)習(xí)空間中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是主客體之間進(jìn)行信息交流的“中介”，內(nèi)容包括主體為達(dá)到教學(xué)目的組織的教學(xué)資源、提出的教學(xué)問(wèn)題和設(shè)置的教學(xué)情境。教師可以對(duì)全部教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整理和組織，學(xué)生可以通過(guò)學(xué)習(xí)工具完成知識(shí)的掌握，也可以通過(guò)部分管理工具管理自己的學(xué)習(xí)過(guò)程并解決學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題。學(xué)生的管理工具權(quán)限需要教師根據(jù)需要分配。課堂虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間的學(xué)習(xí)情境虛實(shí)結(jié)合，教師在控制教學(xué)過(guò)程中根據(jù)需要實(shí)時(shí)地使用。

4. 共同體及活動(dòng)

課堂教學(xué)中由教師和學(xué)生共同構(gòu)成學(xué)習(xí)共同體。在分組教學(xué)中，小組內(nèi)部成員之間的交流活動(dòng)更多，相互之間信息交流和內(nèi)部活動(dòng)更為頻繁，通過(guò)共享資源、協(xié)同解決問(wèn)題組成關(guān)系更為緊密的共同體。學(xué)習(xí)活動(dòng)由教師組織，并掌控學(xué)習(xí)活動(dòng)的整體進(jìn)度，協(xié)調(diào)共同體成員之間的關(guān)系。教師根據(jù)需要為學(xué)生提供學(xué)習(xí)支持，包括知識(shí)講授、資源提供、反饋交互和工具使用。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與課堂教學(xué)空間的結(jié)合可以在保證教學(xué)空間優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展知識(shí)的呈現(xiàn)形式，增加了課堂中的情境感知，并將學(xué)習(xí)環(huán)境納入到學(xué)習(xí)資源中去，學(xué)生可以通過(guò)頭戴式VR設(shè)備體驗(yàn)知識(shí)[5]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與課堂教學(xué)空間疊加構(gòu)造的“虛實(shí)混合式課堂”，將教師的講授、真實(shí)情境的渲染和學(xué)生自主的沉浸式探究完美地結(jié)合在一起。在封閉的物理空間中，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備擴(kuò)展了知識(shí)的體驗(yàn)對(duì)象，相對(duì)穩(wěn)定的師生結(jié)構(gòu)和教學(xué)模式突出體現(xiàn)了教師的主導(dǎo)作用，有利于教師把控教學(xué)節(jié)奏和掌控教學(xué)效果。但是在這種空間中沒(méi)有照顧到學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和個(gè)體之間的差異，在離開(kāi)課堂環(huán)境、遇到真實(shí)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生難以有整體的感受和把握。

（二）泛在環(huán)境中虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間

非正式學(xué)習(xí)環(huán)境通常是指由學(xué)習(xí)者自我發(fā)起的“非正式的、自我調(diào)控、自我負(fù)責(zé)”的學(xué)習(xí)形式[19]。近年來(lái)，這種非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的教育功能引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，并開(kāi)始針對(duì)教育需要專門設(shè)計(jì)這種開(kāi)放環(huán)境，非正式的學(xué)習(xí)空間逐漸形成了“日常生活空間、設(shè)計(jì)空間和基于項(xiàng)目的空間”三種類型[20]。相對(duì)于傳統(tǒng)課堂教學(xué)空間的封閉和固定的學(xué)習(xí)流程，這種非正式的學(xué)習(xí)空間沒(méi)有邊界的限制，學(xué)習(xí)環(huán)境相對(duì)寬松和自由。學(xué)習(xí)者可以在自由的環(huán)境下通過(guò)跟同伴、教師等進(jìn)行放松的思想碰撞和交流來(lái)完成學(xué)習(xí)過(guò)程，也可以通過(guò)對(duì)環(huán)境、人工制品的觀摩體驗(yàn)，通過(guò)具體項(xiàng)目與其他學(xué)習(xí)者交流建立起“共同體知識(shí)”。非正式學(xué)習(xí)空間受外界環(huán)境因素的限制，特別是場(chǎng)館學(xué)習(xí)空間，如博物館、藝術(shù)館、圖書(shū)館等會(huì)受到地域、開(kāi)放時(shí)間、空間容納程度的限制。非正式學(xué)習(xí)空間學(xué)習(xí)目標(biāo)性和針對(duì)性較差，為提升對(duì)非正式學(xué)習(xí)空間的利用，通常需要教師明確學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)習(xí)者帶著任務(wù)和問(wèn)題去體驗(yàn)。泛在環(huán)境下的虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間構(gòu)建過(guò)程中要統(tǒng)籌場(chǎng)館、展品和技術(shù)之間的相互作用，通?？梢岳锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)將空間環(huán)境和展品的背景情況和深層含義展現(xiàn)出來(lái)。泛在環(huán)境下的虛擬學(xué)習(xí)空間給學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)更多的信息，深入挖掘了實(shí)體背后的知識(shí)，同時(shí)，呈現(xiàn)方式更能滿足學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)需要?；诠δ芙Y(jié)構(gòu)的泛在環(huán)境下的虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1. 構(gòu)建基礎(chǔ)

因?yàn)榄h(huán)境的“泛在”特征，泛在環(huán)境下學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)很難給出確定的框架模式，通常以人為設(shè)計(jì)的場(chǎng)館和移動(dòng)學(xué)習(xí)作為泛在學(xué)習(xí)環(huán)境的代表。泛在環(huán)境下的虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間以場(chǎng)館為基礎(chǔ)，在場(chǎng)館環(huán)境和展品的基礎(chǔ)上進(jìn)行信息的疊加。在物理設(shè)備方面通常包括場(chǎng)館裝備模擬體驗(yàn)廳和展品的數(shù)字化體驗(yàn)設(shè)備。