基于沉浸式技術(shù)的兒童教育資源平臺開發(fā)

李宣霖 袁郁茹 肖科宇 劉源

摘要：隨著信息化時(shí)代發(fā)展，新媒介技術(shù)在兒童教育產(chǎn)業(yè)快速運(yùn)用，有著多元化發(fā)展前景。在目前教育產(chǎn)業(yè)中，以VR、AR技術(shù)為代表的沉浸式虛擬仿真技術(shù)，與學(xué)齡前兒童教育有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，并不斷刺激著媒介技術(shù)深度融合與二次創(chuàng)新。本文將論述利用沉浸式虛擬仿真技術(shù)，針對一種虛擬仿真智慧的交互性教育平臺開發(fā)，以豐富VR、AR技術(shù)為基礎(chǔ)的教育新方式，開拓學(xué)齡前兒童教學(xué)新視野。

關(guān)鍵詞：VR;AR;學(xué)齡前兒童;教育平臺

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）01-0053-02

隨著5G時(shí)代的來臨以及電子信息的發(fā)展，在教育產(chǎn)業(yè)中VR、AR作為新興的沉浸式仿真技術(shù)，其多樣的互動(dòng)性及真實(shí)的感官能有效幫助兒童在虛擬交互的學(xué)習(xí)中充分理解所學(xué)內(nèi)容，例如兒童VR互動(dòng)教育游戲和AR學(xué)習(xí)圖書，其媒介的延伸能力能夠幫助兒童提高和加強(qiáng)認(rèn)知能力。

1 沉浸式虛擬仿真技術(shù)的運(yùn)用

沉浸式仿真虛擬技術(shù)是建立在新媒體技術(shù)、仿真技術(shù)以及信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，同時(shí)用數(shù)字化的方式呈現(xiàn)出虛擬現(xiàn)實(shí)。而虛擬仿真技術(shù)又包含了人們所熟知的VR技術(shù)和AR技術(shù)、也就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。[1]VR技術(shù)是從計(jì)算機(jī)技術(shù)出發(fā)，通過數(shù)字信息建構(gòu)一個(gè)具有高度仿真的虛擬環(huán)境，能調(diào)動(dòng)人在其中的視、聽、觸多感官系統(tǒng)。[2]而AR技術(shù)是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境的基礎(chǔ)上，借助數(shù)字信息形成虛擬影響，增強(qiáng)人對真實(shí)世界的感官體驗(yàn)。無論是對虛擬世界的搭建還是現(xiàn)實(shí)感官的加強(qiáng)，VR技術(shù)與AR技術(shù)都各有其優(yōu)勢，能夠幫助用戶完全沉浸在預(yù)設(shè)的虛擬環(huán)境中，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的交互行動(dòng)（如圖1）。在虛擬環(huán)境多樣的互動(dòng)性及真實(shí)的感官滿足中，兒童在虛擬交互的學(xué)習(xí)中能夠自己的所見所聞聯(lián)系于信息狀態(tài)下的真實(shí)場景，極大調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，這樣的學(xué)習(xí)過程也是符合兒童的認(rèn)知習(xí)慣。運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)齡兒童提供更多觀察與動(dòng)手機(jī)會，進(jìn)行可重復(fù)的操作，讓兒童的知識加工過程更加具體化，知識學(xué)習(xí)體系更加牢固。通過VR技術(shù)的虛擬環(huán)境再現(xiàn)、AR技術(shù)的環(huán)境融合，基于實(shí)際學(xué)齡前兒童教育資源基礎(chǔ)之上，挖掘其精神內(nèi)涵，搭建信息真實(shí)、感官刺激、觸手可及的學(xué)齡前兒童學(xué)習(xí)資源。

2 基于沉浸式虛擬仿真技術(shù)的學(xué)齡前兒童教育資源平臺內(nèi)容打造

在目前的教育產(chǎn)業(yè)中，沉浸式虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)開始運(yùn)用在兒童教育中，有運(yùn)用VR技術(shù)進(jìn)行平臺資源搭建，也有運(yùn)用AR技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，而針對學(xué)齡前兒童的數(shù)字信息教育，我們必須從兒童的認(rèn)知特點(diǎn)出發(fā)，打造符合兒童認(rèn)知習(xí)慣的知識體系，同時(shí)還應(yīng)該考慮其內(nèi)容對學(xué)齡前兒童的適應(yīng)性，以及是否有足夠的吸引性來刺激兒童的交互性學(xué)習(xí)。因此，對于學(xué)齡前兒童教育資源平臺內(nèi)容的打造，虛擬仿真技術(shù)更有其獨(dú)特的優(yōu)勢。

虛擬仿真技術(shù)通過H5的呈現(xiàn)方式，展現(xiàn)多樣課程內(nèi)容。通過數(shù)字化信息技術(shù)的整合利用，我們發(fā)現(xiàn)將VR技術(shù)與AR技術(shù)綜合利用于H5中。H5能夠兼容豐富的媒體動(dòng)畫和交互行為，可以將多樣的媒體內(nèi)容融合為一體，形成全新的融媒體內(nèi)容，使之更加符合移動(dòng)時(shí)代閱讀習(xí)慣。[3]通過將沉浸式虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用于H5技術(shù)中，不僅實(shí)現(xiàn)兩者技術(shù)良好的交融性，使得所呈現(xiàn)的內(nèi)容更具體，交互性更易于體現(xiàn)，同時(shí)還能將教學(xué)內(nèi)容信息的特點(diǎn)更好地針對兒童，通過沉浸式仿真技術(shù)對現(xiàn)實(shí)信息的有效模擬，將非物質(zhì)遺產(chǎn)文化、紅色文化、自然科學(xué)文化等，以三維立體的畫面，還原真實(shí)的資源場景，在具體的環(huán)境信息為基礎(chǔ)之上，添加相應(yīng)的交互式動(dòng)畫角色形象作為引導(dǎo)者，配以不同的音樂、文字，通過資源整合形成更高效的交互性的H5學(xué)習(xí)資源，使得整個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容更加立體。還原較為真實(shí)的虛擬場景，讓兒童在使用中獲得強(qiáng)烈的視覺滿足，通過H5本身的技術(shù)加工，我們還能夠植入更多的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，做到立體化感知化的學(xué)習(xí)過程。當(dāng)兒童面對以H5為信息載體的沉浸式教學(xué)時(shí)，虛擬仿真技術(shù)技術(shù)能夠使其接受教學(xué)時(shí)進(jìn)行相互的交流，將虛擬交互融入到更精準(zhǔn)的位置，兒童就不再是單獨(dú)的學(xué)習(xí)者，其學(xué)習(xí)思維與空間環(huán)境更好地融入一體，而面對多樣化的知識體系，既能保證孩子有豐富的知識學(xué)，更有強(qiáng)烈的欲望學(xué)。

3 基于沉浸式虛擬仿真技術(shù)的教育平臺的問題

在目前已經(jīng)本身但是在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，缺有一定的內(nèi)容缺失，著重于技術(shù)的運(yùn)用而沒有轉(zhuǎn)變教育思維，需要教育者充分領(lǐng)會兒童成長的情境性與階段性。從學(xué)齡前兒童教育出發(fā)，目前的兒童教育平臺缺乏以下幾點(diǎn)：

3.1 資源不全面

兒童在對健康、語言、社會、科學(xué)、藝術(shù)等領(lǐng)域的學(xué)習(xí)中，主要是以觀察體驗(yàn)為主，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)便能幫助兒童更生動(dòng)、更立體、更有趣的學(xué)習(xí)。雖然教育資源新媒體化的趨勢越來越好，但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更多應(yīng)用于自然科學(xué)、生物技術(shù)、航天航空等方面，藝術(shù)賞析、社會文化、文學(xué)閱讀等的相關(guān)資源還存在數(shù)量不夠、數(shù)據(jù)不規(guī)范、信息不全面等問題，以至于出現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源不能共享的問題，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)齡前兒童教育的應(yīng)用還需要專業(yè)人士開發(fā)。

3.2 資源的教育屬性有所欠缺

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的兒童教育課程既要滿足兒童自身的成長發(fā)展需要，又要滿足社會對于個(gè)人的人才選拔要求。而平臺的課程主題孩子是否感興趣、課程內(nèi)容是否有趣，是影響了課程瀏覽量的關(guān)鍵因素，因此，在課程開發(fā)初期，平臺開發(fā)者側(cè)重于開發(fā)兒童的興趣課程，以達(dá)到豐富孩子課余生活、擴(kuò)寬孩子眼界、激發(fā)孩子思考能力等的學(xué)習(xí)效果，與學(xué)校的課程安排不一致，對孩子學(xué)習(xí)成績的提高起不了直接作用。

3.3 教學(xué)資源未形成體系

目前市面上大多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育平臺處于初步發(fā)展階段，還未形成教學(xué)資源體系，但是我們可以參考現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)資源管理系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，營造師生互動(dòng)的虛擬交互教學(xué)環(huán)境。學(xué)生用戶通過電子書包在平臺上搜索相關(guān)課程，教師用戶可以進(jìn)行直播錄制、課程錄制、布置批改學(xué)生作業(yè)等。

4 沉浸式虛擬信息技術(shù)的學(xué)齡前兒童平臺運(yùn)用實(shí)例

目前，運(yùn)用VR與AR技術(shù)已經(jīng)做出了全景交互、景點(diǎn)瀏覽等嘗試，給游客帶來一定的深度體驗(yàn)。例如敦煌研究院開發(fā)的“數(shù)字敦煌”，透過“數(shù)字敦煌”看莫高窟的稀世珍品，同時(shí)有一定的簡單的交互功能，給用戶帶來虛擬呈現(xiàn)的壁畫并且有一定栩栩如生的動(dòng)態(tài)效果，“敦煌飛天”不再是靜態(tài)的描繪，展示出敦煌文化活過來的奇妙意境。從學(xué)齡前兒童教育平臺發(fā)展來看，我們不僅應(yīng)用虛擬技術(shù)再現(xiàn)其物，更應(yīng)重現(xiàn)其魂，帶給學(xué)齡前兒童真正的“無界”學(xué)習(xí)，不僅是真正實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)地點(diǎn)“無界”，學(xué)習(xí)時(shí)間“無界”，還應(yīng)是培養(yǎng)兒童學(xué)習(xí)習(xí)慣“無界”。而這樣的“無界”學(xué)習(xí)平臺內(nèi)容，以重慶渣滓洞集中營為例，利用AR技術(shù)重現(xiàn)烈士牢房、拷問室，真實(shí)再現(xiàn)景區(qū)歷史遺物獨(dú)特性，增強(qiáng)兒童對歷史學(xué)習(xí)及紅色文化的培養(yǎng)提供了突破地理位置等阻礙因素的手段，還能憑借技術(shù)深究其深層文化依存源頭，以紅巖文化作為支撐，給整個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)提供源動(dòng)力支撐，讓兒童學(xué)習(xí)變得高效實(shí)際有內(nèi)涵。

由于信息技術(shù)的發(fā)展，沉浸式信息技術(shù)本身對于用戶的準(zhǔn)入要求不斷變低，具體表現(xiàn)在其對智能信息設(shè)備的兼容性較好，從普通的智能移動(dòng)設(shè)備到高端的頭戴式顯示器，兩者在全景沉浸式體驗(yàn)以及使用率普及等方面各有優(yōu)勢，通過不同方式皆可在通過電子信息的方式去感受泰山“造化鐘神秀”的奇妙美景。同樣對其投放方式也具多樣化，可通過文字、視頻、圖片，線上書籍展示，H5效果呈現(xiàn)，再經(jīng)過資源整合，一本兼具可交互全景圖片、視頻為一體的電子教材即可完成。其內(nèi)容展示能通過頭戴設(shè)備、平板、手機(jī)等不同方式進(jìn)行播放學(xué)習(xí)，線上線下、設(shè)備與軟件的高度兼容等特點(diǎn)更是有助于兒童學(xué)習(xí)時(shí)間的延伸、增強(qiáng)兒童學(xué)習(xí)的黏性。

5 結(jié)語

沉浸式虛擬仿真技術(shù)的成熟給目前的教育產(chǎn)業(yè)一個(gè)更好的契機(jī)，而運(yùn)用沉浸式虛擬仿真技術(shù)去搭建針對學(xué)齡前兒童的教育資源平臺，能更有效的整合線上線下教育資源，給學(xué)齡前兒童更好的實(shí)際教學(xué)體驗(yàn)，豐富教師的第二課堂教育形式，同時(shí)推動(dòng)學(xué)齡前兒童教育信息化發(fā)展，將媒介技術(shù)貼近兒童實(shí)際需要，探尋兒童教育在信息環(huán)境下，如何打造互動(dòng)多，內(nèi)容安全豐富，易接受的高效學(xué)習(xí)體系。

參考文獻(xiàn)

[1] 任斌，李志新，陳洋，等.虛擬仿真技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].現(xiàn)代信息科技，2018，2（11）：67-68+71.

[2] 劉建煒.基于AR/VR技術(shù)的兒童教育資源建設(shè)研究[J].陜西學(xué)前師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，33（10）：75-81.

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