國外虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育研究熱點(diǎn)及啟示

高 偉 王昱霖 郭 瑾

（遼寧師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116081）

一、引言

如今，方興未艾的慕課、微課等遠(yuǎn)程教育模式較好地緩解了優(yōu)質(zhì)課程資源共享、師生時(shí)空分離的問題。然而在教學(xué)情境沉浸感和交互性以及教學(xué)模式多樣性等要素的擴(kuò)展上依舊咫尺千里。早在1960年，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)被薩瑟蘭提出，而后發(fā)展成為在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及傳感器技術(shù)模擬的基礎(chǔ)上生成的可交互的技術(shù)。隨后1990年波音公司的員工考德爾首次提出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）一詞，該技術(shù)以虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互和三維注冊為三大準(zhǔn)則，在真實(shí)世界基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)疊加上相關(guān)位置或虛擬信息。這兩門技術(shù)在三維空間或現(xiàn)實(shí)的物理世界疊加了一層虛擬信息，延伸并擴(kuò)充了學(xué)習(xí)者的視覺系統(tǒng)，由此為教育帶來了新的機(jī)會。

2016年作為VR/AR技術(shù)的元年，VR/AR技術(shù)在當(dāng)年的《地平線報(bào)告（高等教育版）》中被預(yù)測為2～3年內(nèi)采用的關(guān)鍵技術(shù)。然而在接下來的三年里，VR/AR技術(shù)不但沒有在教育領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，反面在預(yù)言到期之日消失在榜單中，隨之代替的是更為尖端的混合現(xiàn)實(shí)（MR）技術(shù)。這不僅體現(xiàn)了這兩門技術(shù)在教育領(lǐng)域上的研究斷層，同時(shí)還映射出當(dāng)下研究者的急功近利?！?019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》中指出要推動(dòng)大數(shù)據(jù)、VR、人工智能等新技術(shù)在教育教學(xué)中的深入應(yīng)用。

基于此，本研究以近六年（2014－2019年）Web of Science（WoS）數(shù)據(jù)庫為主要信息源，分析相關(guān)文獻(xiàn)并利用科學(xué)知識圖譜，以可視化的方式進(jìn)一步梳理相關(guān)主題關(guān)鍵詞與發(fā)展熱點(diǎn)，從而把握國外VR/AR技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，為指導(dǎo)我國在該領(lǐng)域的后續(xù)研究提供參考。

二、數(shù)據(jù)來源與研究方法

（一）數(shù)據(jù)來源

本研究選取WoS數(shù)據(jù)庫合集為主要文獻(xiàn)樣本來源，同時(shí)兼顧做出突出研究貢獻(xiàn)的國內(nèi)學(xué)者的研究成果及觀點(diǎn)。使用數(shù)據(jù)庫高級檢索功能，經(jīng)過反復(fù)檢索得出最優(yōu)化的檢索式為：TS=("Virtual Reality*" OR "Augment Reality*" OR AR OR VR) AND TS=(Teach* OR Learn* OR Education* OR School* OR Classroom*) ，語種選擇為英語，文獻(xiàn)類型選為期刊，時(shí)間跨度選定為2014－2019年，檢索出3 163篇文獻(xiàn)，通過文獻(xiàn)標(biāo)題及期刊類型篩選出符合要求的論文共計(jì)2 010篇作為進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)。

（二）研究方法

本研究首先分析國外研究的總體趨勢，梳理國外研究熱點(diǎn)和前沿，繪制相應(yīng)的知識圖譜。接著運(yùn)用共現(xiàn)分析等方法對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析，判斷各學(xué)科領(lǐng)域主題間的關(guān)系，試圖從VR/AR技術(shù)視角探析在教育教學(xué)中的研究熱點(diǎn)及發(fā)展前景，為其在我國教育技術(shù)領(lǐng)域的研究與實(shí)踐提供參考。

三、研究結(jié)果與分析

（一）總體研究趨勢分析

1. 期刊來源與作者機(jī)構(gòu)分布

本研究通過WoS數(shù)據(jù)庫檢索及對檢索結(jié)果的分析，得到載文量排名前三的期刊分別為：Journal of Surgical Education、Computers in Human Behavior和Computers＆Education。從期刊的所屬學(xué)科來看，文獻(xiàn)主要從屬于醫(yī)學(xué)類、計(jì)算機(jī)類、教育技術(shù)類、工程技術(shù)類；從期刊所屬國家來看，高頻發(fā)文的期刊里英、美兩國在文獻(xiàn)數(shù)量與期刊影響因子上都處于世界領(lǐng)先。

對于作者所屬機(jī)構(gòu)的分析主要從各機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量與合作情況，以及中國大陸地區(qū)機(jī)構(gòu)與其他地區(qū)機(jī)構(gòu)之間的對比情況來進(jìn)行。首先，通過對WoS機(jī)構(gòu)擴(kuò)展的統(tǒng)計(jì)分析，在機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量上可分為四個(gè)梯隊(duì)。第一梯隊(duì)為倫敦大學(xué)與哈佛大學(xué)，兩者的發(fā)文量共占總文獻(xiàn)數(shù)的5.078%，反映出英、美兩國在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)統(tǒng)治力；第二梯隊(duì)近五年來的發(fā)文數(shù)量在45～50之間且彼此差距甚小，平均占比率低于第一梯隊(duì)約0.2個(gè)百分點(diǎn)；而占絕大多數(shù)的第三、四梯隊(duì)為發(fā)文占比為1%上下的機(jī)構(gòu)，大陸地區(qū)所屬機(jī)構(gòu)大多位于這兩個(gè)梯隊(duì)。其次，CiteSpace中機(jī)構(gòu)以國家和地區(qū)為參數(shù)設(shè)置，生成機(jī)構(gòu)所屬國家和地區(qū)共現(xiàn)圖譜（見圖1），發(fā)現(xiàn)美國的機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域輻射范圍最廣，在其周圍圍繞了加拿大以及歐洲發(fā)達(dá)國家，這表現(xiàn)出了歐美國家之間的機(jī)構(gòu)合作頻繁。中國大陸地區(qū)機(jī)構(gòu)處于美國輻射圈的外層，雖然自身輻射范圍甚至高于一些歐洲國家，但其自身學(xué)術(shù)影響力的狹隘性導(dǎo)致了與其他國家的合作甚少。

圖1 機(jī)構(gòu)所屬國家和地區(qū)共現(xiàn)分析圖

2. 文獻(xiàn)地區(qū)與文獻(xiàn)數(shù)量分布

通過對文獻(xiàn)所屬國家和地區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以了解不同國家和地區(qū)對該研究領(lǐng)域的關(guān)注度與貢獻(xiàn)度。美、中、英三國在該領(lǐng)域的影響力穩(wěn)居前三，這也在文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量上能夠體現(xiàn)出來。其中，美國以716篇發(fā)文量位于第一，中國大陸地區(qū)以386篇位于第二，英國以285篇排名第三，緊隨其后的還有加拿大（189篇）、德國（131篇）、西班牙（133篇）、澳大利亞（129篇）、中國臺灣（110篇）。以上八個(gè)國家和地區(qū)發(fā)文量均超過100篇，且合計(jì)發(fā)文占比超過八成，由此可見這八個(gè)國家和地區(qū)是該領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)表的主力軍。

從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，六年間的文獻(xiàn)數(shù)量及被引頻次總體均呈上升趨勢。在2016年之前文獻(xiàn)數(shù)量在300～400篇上下浮動(dòng)，文獻(xiàn)被引頻次均低于3 000次以下。加德納技術(shù)成熟度曲線表明，一個(gè)新領(lǐng)域的研究會面臨五個(gè)階段：科技誕生的促動(dòng)期—過高期望的峰值—泡沫化的低谷期—穩(wěn)步爬升的光明期—實(shí)質(zhì)生產(chǎn)的高峰期（Gartner, 1995）。由于國外對該領(lǐng)域的研究起步較早，2014－2016年該領(lǐng)域的研究狀態(tài)已處于“再起步”階段，即在第三與第四階段的過渡期。在2017－2019年該領(lǐng)域再次出現(xiàn)了研究熱潮，兩項(xiàng)指標(biāo)在近兩年增幅明顯，說明此時(shí)的研究境況觸底反彈，研究熱度穩(wěn)步爬升，處于第四階段。從2016年之后文獻(xiàn)的被引頻次以每年1 000次進(jìn)行增長的程度來看，一方面是源于近兩年文獻(xiàn)數(shù)量的增長所帶來的（學(xué)者們普遍習(xí)慣引用近兩年左右的文獻(xiàn)），另一方面也從側(cè)面反映出近兩年文獻(xiàn)質(zhì)量較2016年前有很大提升。

圖2 發(fā)文量—被引頻次年度分布圖

照此趨勢來看，未來五年該領(lǐng)域?qū)⑷栽诖穗A段徘徊。本研究認(rèn)為5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用可能會把高質(zhì)量的VR/AR教學(xué)內(nèi)容處理走向云端，借助其高速度、低延遲的優(yōu)勢，引領(lǐng)該領(lǐng)域的縱深發(fā)展。

（二）共現(xiàn)熱點(diǎn)趨勢分析

為了分析該領(lǐng)域的共現(xiàn)熱點(diǎn)趨勢，本研究借助CiteSpace生成的領(lǐng)域共現(xiàn)圖與關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖，分別得到了該領(lǐng)域的三大熱點(diǎn)領(lǐng)域以及研究熱點(diǎn)。

1. 領(lǐng)域共現(xiàn)

在關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析的基礎(chǔ)上，使用CiteSpace中的領(lǐng)域共現(xiàn)生成圖譜。根據(jù)圖3節(jié)點(diǎn)大小與分布結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)VR/AR技術(shù)的教育研究熱點(diǎn)領(lǐng)域主要集中于三大類，分別為學(xué)科教學(xué)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)教學(xué)管理領(lǐng)域。

1）學(xué)科教學(xué)領(lǐng)域

從圖3下方最大的節(jié)點(diǎn)來看，該領(lǐng)域所輻射的范圍最廣，根據(jù)CiteSpace中的內(nèi)部數(shù)據(jù)顯示，該領(lǐng)域所輻射到的多為學(xué)科類教學(xué)方向，其中包含了數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理、英語等學(xué)科領(lǐng)域。

以情境化故事為教學(xué)內(nèi)容制作的“AR魔法書”幫助學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)中的數(shù)字和計(jì)數(shù)規(guī)則（Chien, Chen, & Jeng, 2010）。Salinas、Quintero、Sanchez和Mendivil（2015）針對數(shù)學(xué)函數(shù)圖像的實(shí)時(shí)性與多變性開發(fā)出可以多角度觀察生成函數(shù)圖像的AR軟件，經(jīng)試驗(yàn)表明對于學(xué)生的立體思維與形象化思維的培養(yǎng)有明顯幫助。而在數(shù)學(xué)立體思維的培養(yǎng)上，運(yùn)用AR技術(shù)將立體幾何中的三視圖以二維展開圖與三維立體圖形結(jié)合呈現(xiàn)，能夠使學(xué)習(xí)者更加直觀地理解圖形的變化形式（Chen, 2019）。

有學(xué)者設(shè)計(jì)出自然環(huán)境下的VR系統(tǒng)來幫助學(xué)習(xí)者理解酸雨分子層面的化學(xué)反應(yīng)。還有利用AR技術(shù)讓學(xué)生通過對3D分子結(jié)構(gòu)模型的旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行化學(xué)元素的學(xué)習(xí)（Iyiade, Bielawski, Rui, & David, 2018）。

圖3 熱門領(lǐng)域共現(xiàn)圖譜

針對初中物理中的磁場與磁感線教學(xué)內(nèi)容制作出的AR體感教學(xué)軟件，可將磁場可視化并由學(xué)習(xí)者通過手勢與磁場進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。同時(shí)發(fā)現(xiàn)該技術(shù)的應(yīng)用會對成績較為不突出的學(xué)生有更大影響，進(jìn)而設(shè)計(jì)出由傳統(tǒng)多媒體在線學(xué)習(xí)內(nèi)容及小組任務(wù)類教育游戲兩部分構(gòu)成的科學(xué)教育類AR游戲。（Cai, Chiang, Sun, Lin, & Lee, 2016）。

Kishino（2005）指出，在信息時(shí)代內(nèi)容如此豐富的今天，如果運(yùn)用新技術(shù)僅僅是為了展示更多的教學(xué)內(nèi)容，那可謂大材小用了。相反，O'Shea和Elliott（2016）贊成以VR/AR技術(shù)展現(xiàn)信息的能力來定義其技術(shù)能力，并認(rèn)為計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、人機(jī)交互、心理學(xué)與教育學(xué)等綜合因素才是考量技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱的必要條件，為此評估了時(shí)下基于AR技術(shù)的教育類APP，指出了阻礙當(dāng)下發(fā)展的問題及發(fā)展方向。Hendrys、Silvia和Ramon（2017）開發(fā)出基于AR技術(shù)的英語閱讀游戲軟件，開發(fā)者將英語閱讀包裝成一個(gè)敘事類AR游戲，圖文并茂地展示在學(xué)習(xí)者面前。與傳統(tǒng)閱讀教學(xué)對比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，雖然成績差異不顯著，但卻能大幅提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與興趣，培養(yǎng)問題解決能力、探索能力以及社交能力。

2）醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域

檢索發(fā)現(xiàn)有400余篇涉足醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域應(yīng)用的文章。經(jīng)篩選與精讀后發(fā)現(xiàn)，該領(lǐng)域所涉及的文獻(xiàn)在研究方法上強(qiáng)調(diào)量化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果與分析，這也與醫(yī)學(xué)這一學(xué)科特點(diǎn)有關(guān)。而在研究內(nèi)容上，國外學(xué)者偏愛特殊人群的教育領(lǐng)域以及臨床外科這類易操作的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，其中既有針對VR游戲化的暴露療法來使人們克服對蜘蛛的恐懼（Miloff et al, 2016）。又有以3D模型為主，搭配符合青少年認(rèn)知風(fēng)格與流行元素研發(fā)輔助青少年戒煙的VR游戲（Wiederhold, Wiederhold, & Miller, 2017）。還有效仿Virtual Tee VR骨骼學(xué)習(xí)軟件，通過VR游戲來進(jìn)行骨骼學(xué)習(xí)（Nicola, Virag, & L?cr?mioara, 2017）。

3）計(jì)算機(jī)教學(xué)管理領(lǐng)域

從圖3中的聯(lián)結(jié)線上可以看出教育科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、軟件工程這三大類領(lǐng)域結(jié)合甚為緊密。一方面由于這三類領(lǐng)域所歸屬的學(xué)校院系在國外院校大多同屬于一個(gè)院系，因而在論文的單位署名上難免會產(chǎn)生重疊。另一方面，這三大領(lǐng)域?qū)τ诮逃芯康某霭l(fā)點(diǎn)與采用方法多為實(shí)用主義的實(shí)踐操作，因而加深了相互之間的引用及合作。為此，本研究將圖3中左側(cè)的三塊節(jié)點(diǎn)部分融入該領(lǐng)域一并分析。在研究內(nèi)容上，以搭建系統(tǒng)框架、設(shè)計(jì)可操作系統(tǒng)來優(yōu)化教育教學(xué)方案為主要方向。

根據(jù)Ramin（2018）長達(dá)十五年的研究表明，VR技術(shù)除了能影響用戶身體指標(biāo)之外，還能夠影響用戶的思考與行為方式，其中一部分原因是它過于逼真。為此，國桂環(huán)、曾睿、萬力勇和韓陽（2017）認(rèn)為可從智能環(huán)境、智慧教學(xué)與科研、智慧應(yīng)用、智慧體驗(yàn)四個(gè)方面建設(shè)AR智慧校園。Mota（2018）就當(dāng)前教師缺乏開發(fā)軟件能力這一普遍現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出一款自定義的低門檻、可視化AR軟件開發(fā)工具，讓不會編程的教師也能使用這個(gè)軟件開發(fā)AR教育產(chǎn)品。Munoz-Cristobal、Gallego-Lema、Arribas-Cubero、Asensio-Perez和Martinez-Mones（2018）指出了當(dāng)前AR教育類軟件為人詬病的突出問題，即過于依賴特定類型的教學(xué)，專注于特定類型的空間，并且通常與其他教育技術(shù)分離。因此他們提出了GLUEPS-AR系統(tǒng)，幫助教師創(chuàng)建和制定基于AR與Web工具的學(xué)習(xí)場景。Anastassova、Pan?els和Souvestre（2016）專為工程教育開發(fā)了可以通過攝像頭顯示真實(shí)信息和疊加虛擬信息的名為E2LP系統(tǒng)，為師生操作復(fù)雜的工程試驗(yàn)提供了解決方案。

2. 關(guān)鍵詞共現(xiàn)

為更加細(xì)致地分析該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，本研究使用CiteSpace中的關(guān)鍵詞為參數(shù)設(shè)置，生成出高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（見圖4），同時(shí)根據(jù)其后臺儲存的相關(guān)數(shù)據(jù)，導(dǎo)出關(guān)鍵詞的共現(xiàn)頻次和中心性的數(shù)據(jù)指標(biāo)（見表1）。

通過圖4的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜可以發(fā)現(xiàn)，顏色越深的代表其出現(xiàn)頻次越多，也代表著該關(guān)鍵詞所指示的問題為本領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，表1左列排在前十的高頻關(guān)鍵詞，除去VR/AR與education作為核心關(guān)鍵詞排在前列外，還涌現(xiàn)出了performance、simulation、skill、environment和system 等關(guān)鍵詞，相關(guān)文獻(xiàn)反映了VR/AR技術(shù)的理論框架研究、VR/AR技術(shù)在各學(xué)科中的案例研究和VR/AR教育游戲的開發(fā)與應(yīng)用這三類研究方向。

圖4 高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

表1 關(guān)鍵詞頻次及中心性統(tǒng)計(jì)表

首先，在對比表1中關(guān)鍵詞的頻次與中心性可以發(fā)現(xiàn)，原本在頻次排行第五的AR卻沒有出現(xiàn)在中心性排行的前十名，這一現(xiàn)象表明了國外對VR的研究關(guān)注超過了AR，借助加德納的技術(shù)成熟度曲線的觀點(diǎn)來看，VR技術(shù)將先于AR技術(shù)進(jìn)入穩(wěn)步爬升的光明期。對此，我國的研究可考慮“攻其弱側(cè)”，在國外對VR技術(shù)已掌握了核心競爭力的背景下，轉(zhuǎn)為以AR技術(shù)為突破點(diǎn)，結(jié)合5G技術(shù)進(jìn)行彎道超車。

其次，對比關(guān)鍵詞排行榜，在中心性的排行榜上新增了validity、intervention、outcome和framework 四個(gè)關(guān)鍵詞，由此推斷出國外在該領(lǐng)域的研究方向主要以教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)與應(yīng)用為主，這也從側(cè)面反映出他們在教育教學(xué)的理論功底以及在軟件開發(fā)上的研究實(shí)力。

第三，借助VR/AR技術(shù)教學(xué)既符合行為主義的刺激—反應(yīng)（S-R）聯(lián)結(jié)反饋，又符合建構(gòu)主義中關(guān)于學(xué)習(xí)是一種真實(shí)情境體驗(yàn)的觀點(diǎn)。根據(jù)CiteSpace后臺數(shù)據(jù)里提供了Burst（突現(xiàn)）選項(xiàng)，以表示一項(xiàng)數(shù)值中的一個(gè)變量值在短期內(nèi)發(fā)生很大變化。就本研究而言，突現(xiàn)率較高的關(guān)鍵詞分別為technical skill、competence、construct validity和virtual reality simulator。

因此，將國外在該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)總結(jié)為：以技術(shù)類專業(yè)學(xué)習(xí)者能力的培養(yǎng)為目標(biāo)，構(gòu)建具有高效度的教學(xué)模式并推廣應(yīng)用。

四、研究結(jié)論與啟示

（一）結(jié)論

首先，總體來看，英、美話語體系國家在該領(lǐng)域的研究處于優(yōu)勢地位。無論是從發(fā)文質(zhì)量、期刊影響力還是地區(qū)輻射力上，英、美話語體系國家有著舉足輕重的地位，而西、德、意等非英、美話語體系國家，其學(xué)術(shù)影響力較于前兩者略有差距，但仍在該領(lǐng)域享有一席之地。雖然我國在發(fā)文數(shù)量上僅次于美國，然而依舊滯步于量變轉(zhuǎn)向?yàn)橘|(zhì)變的爬升階段。

其次，從學(xué)科領(lǐng)域上看，理工科類占學(xué)科教育主導(dǎo)地位。這種新技術(shù)向理工科類學(xué)科傾斜的狀況一方面體現(xiàn)出了理工科“自產(chǎn)自銷”的優(yōu)勢地位，同時(shí)又體現(xiàn)出了西方對人文學(xué)科的忽視，且不自覺地影響了我國學(xué)者。然而這種忽視卻不曾影響到國外學(xué)者對特殊人群的熱心研究，例如：各類恐懼癥患者、先天性疾病患者、在校不良青年、老年患病者等等。

第三，在關(guān)鍵詞與中心性的對比上可以得出，該領(lǐng)域的研究多基于框架來構(gòu)造模型，進(jìn)而進(jìn)行試驗(yàn)成果應(yīng)用。Virtual Reality、education和performance在兩個(gè)榜單上都排名前三，VR與education的高頻詞是由于檢索詞所導(dǎo)致，而performance一詞的頻次與中心性如此之高可以表明該領(lǐng)域的研究多基于框架來構(gòu)造模型，從突現(xiàn)率較高的關(guān)鍵詞中依舊可以印證該結(jié)論。而在中心性榜單中validity、intervention、outcome和framework四個(gè)關(guān)鍵詞的排名躍升可以看出國外研究者普遍傾向于量化試驗(yàn)研究。兩個(gè)榜單的第五位分別是Augmented Reality和serious game，一方面源于AR技術(shù)晚于VR技術(shù)的研究開發(fā)，因此AR在中心性排名上不見其蹤影。另一方面源于教育游戲的研究雖早于VR/AR技術(shù)，理應(yīng)率先向穩(wěn)步爬升的光明期過渡，卻因近年來突顯的新技術(shù)讓研究者無暇顧及此類“老技術(shù)”，這不由得讓我們聯(lián)想可將這一老一少相組合，打造VR/AR教育游戲。

（二）啟示

1. 加強(qiáng)交流與合作，多方位合力提升研究水平

當(dāng)前，歐美國家在該領(lǐng)域的研究已占據(jù)先手優(yōu)勢，我國學(xué)者接下來的研究首先應(yīng)當(dāng)立足我國國情，在面對差距時(shí)保持自己的氣節(jié)，不盲目跟風(fēng)，以自身的大國智慧與涵養(yǎng)高標(biāo)準(zhǔn)要求自己。遵循調(diào)查后才有發(fā)言權(quán)的原則，將理論與實(shí)踐的統(tǒng)一，深入挖掘自身的本土化問題，滿足我國的現(xiàn)實(shí)需要。切實(shí)做到沉下心扎根理論研究，探出頭實(shí)驗(yàn)開發(fā)，彎下腰實(shí)踐探索。國內(nèi)學(xué)者應(yīng)加強(qiáng)與國外優(yōu)秀學(xué)者的交流與合作，互贏互利，共同進(jìn)步，進(jìn)一步提升我國在該領(lǐng)域的國際學(xué)術(shù)地位。

其次，施行政府引導(dǎo)、企業(yè)配合、教師開發(fā)的良性循環(huán)模式。2018年12月，《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中制定出我國虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)整體實(shí)力到2025年進(jìn)入全球前列的發(fā)展目標(biāo)。2018年10月19日，2018世界VR產(chǎn)業(yè)大會在南昌開幕；2019年浙江省發(fā)布《關(guān)于全面實(shí)施高等教育強(qiáng)省的戰(zhàn)略意見》中指出要探索建設(shè)基于VR/AR的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境?？梢钥闯觯陙韽闹醒氲降胤蕉啻慰紤]了政策宏觀調(diào)控的手段對VR/AR技術(shù)的支持。與此同時(shí)應(yīng)當(dāng)利用企業(yè)的基層經(jīng)驗(yàn)與硬件支持加大校企合作力度，正如2019年清華大學(xué)正式成立“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新聯(lián)盟”，同年中國政法大學(xué)VR教室正式建成開始啟用。

因此，需求的增長重在技術(shù)革新，貴在產(chǎn)業(yè)推廣。研究發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有研究中大多數(shù)VR/AR系統(tǒng)都是原型系統(tǒng)或依托于專項(xiàng)開發(fā)項(xiàng)目，難以推廣。而在目前VR/AR制作軟件還沒有普及的情形下，既需要有精通軟件編程設(shè)計(jì)的能手，也需要熟悉教育教學(xué)規(guī)律、方法及教學(xué)內(nèi)容的教育專家來開發(fā)出合適的教育資源。然而，目前同時(shí)具備這兩個(gè)不同行業(yè)知識的專家可謂少之又少，針對跨學(xué)科教師人才缺乏的現(xiàn)狀，可以通過“校企合作+教師定期培訓(xùn)”的方式來解決。

2. 取精去糟，扎根細(xì)化研究流程

結(jié)合對國外文獻(xiàn)的深入閱讀，發(fā)現(xiàn)我國對該領(lǐng)域的研究流程需要在以下三方面進(jìn)行改進(jìn)。

1）充分扎實(shí)的框架設(shè)計(jì)

先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)中最常見的問題就是缺乏有效的理論框架設(shè)計(jì)，通過梳理相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)研究將VR/AR技術(shù)與教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行簡單相加，試圖創(chuàng)設(shè)完全普適性的理論框架，從而缺乏針對性的教學(xué)設(shè)計(jì)，缺乏對學(xué)習(xí)者需求和課堂教學(xué)需求的分析，導(dǎo)致軟件與硬件、教師與學(xué)生、教育技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容彼此分離，最終造成研究者悉心培養(yǎng)的胎兒僅能生存在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，根本無法大范圍地步署在真實(shí)教學(xué)環(huán)境中。因此，研究者可以在企業(yè)的指導(dǎo)下大膽探索新的技術(shù)與開發(fā)模式，為避免走彎路，應(yīng)注重汲取國際經(jīng)驗(yàn)，努力將冷門的、可契合該領(lǐng)域的重要觀點(diǎn)融合入新興技術(shù)中，創(chuàng)設(shè)能夠解決本土化問題的框架設(shè)計(jì)，為接下來的開發(fā)與實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

2）著力突出技術(shù)效果

經(jīng)實(shí)驗(yàn)調(diào)查，受試學(xué)生更偏向于使用與實(shí)際環(huán)境相匹配的AR方式來進(jìn)行學(xué)習(xí)（Arino, Juan, & Gil-Gomez, 2014）。基于VR與AR技術(shù)教育研究成果的開發(fā)前提是進(jìn)行充分的教學(xué)設(shè)計(jì)，而搭建的學(xué)習(xí)環(huán)境是教學(xué)行為開始之前的橋頭堡，虛擬環(huán)境的設(shè)計(jì)要強(qiáng)化交互性，將學(xué)生與教師所處的虛擬環(huán)境共設(shè)為“交集”狀態(tài)（王辭曉，李賀，尚俊杰，2017）。Schank和Kass（1996）就一同歸納出了有效學(xué)習(xí)環(huán)境三要素。其一，為學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)能夠激發(fā)其動(dòng)機(jī)的目標(biāo)。這一環(huán)節(jié)不能僅僅依靠教師在真實(shí)環(huán)境下對學(xué)生的動(dòng)員，更要在虛擬環(huán)境中的教學(xué)環(huán)節(jié)上下功夫，利用具身認(rèn)知理論以及合作學(xué)習(xí)的方法燃起學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。其二，使學(xué)習(xí)者置于真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境。想要做好這一點(diǎn)，就需要在虛擬聲畫上渲染相應(yīng)的學(xué)科基調(diào)與情感氛圍，讓學(xué)生在該環(huán)境下產(chǎn)生共鳴，身臨其境地獲取知識。其三，設(shè)置需要分析信息、設(shè)計(jì)行動(dòng)計(jì)劃才能夠完成的任務(wù)。這一點(diǎn)也完美契合了情境學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)的任務(wù)性原則的觀點(diǎn)。王嵩林與唐震（2017）在分析了虛擬環(huán)境移動(dòng)端顯示方式的基礎(chǔ)上，構(gòu)建出手機(jī)+VR盒子的新型移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)方式的解決方案，在降低成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)感的增強(qiáng)以及用戶操作自由度的最優(yōu)化平衡。高義棟、閆秀敏和李欣（2017）則認(rèn)為VR一體機(jī)和主機(jī)VR將是今后沉浸式VR教育應(yīng)用設(shè)備的主力軍。為此，著力突出VR/AR技術(shù)的效果優(yōu)勢，切實(shí)保證成品質(zhì)量，做出研究者滿意的成果，才能打動(dòng)教學(xué)使用者們的芳心。

3）規(guī)范實(shí)驗(yàn)過程與評價(jià)方案

基于VR/AR教學(xué)的最終目標(biāo)是提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，學(xué)習(xí)效果的測量是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度的重要途徑。根據(jù)收集到的文獻(xiàn)來看，大部分國外研究者選擇實(shí)驗(yàn)法，基于設(shè)計(jì)的研究和案例研究只有少數(shù)采用了準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，還有個(gè)別學(xué)者進(jìn)行了延后測試來測量學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)遷移及保持效果。為了進(jìn)一步控制并進(jìn)行綜合評價(jià)，前后測能夠反映測量學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果提升的程度，科學(xué)地證明學(xué)習(xí)結(jié)果的改變是使用了某種教學(xué)方式或技術(shù)引起的，態(tài)度和動(dòng)機(jī)測試則可以收集實(shí)驗(yàn)對象對結(jié)論的滿意度與建議，幫助研究者改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)。O'Shea和Elliott（2016）以此設(shè)計(jì)出教育技術(shù)的使用評價(jià)工具：用來測評教育技術(shù)的使用沉浸感，共分為五個(gè)層級，包括從最淺層的觸發(fā)器類技術(shù)到最深層的教學(xué)內(nèi)容分配與實(shí)踐意義評估。研究者應(yīng)在VR/AR環(huán)境設(shè)計(jì)研究的基礎(chǔ)上，更深入地挖掘?qū)W習(xí)者內(nèi)在認(rèn)知過程，借鑒國外的研究設(shè)計(jì)，注重對學(xué)習(xí)者元認(rèn)知、高水平思維的分析研究。設(shè)置科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、合理、清晰的實(shí)驗(yàn)流程，為教育改革和課程教學(xué)提供最精準(zhǔn)的支撐服務(wù)。簡而言之，設(shè)計(jì)扎實(shí)、技術(shù)效果與成品質(zhì)量較高、實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)是今后研究者需要考慮的重點(diǎn)。此外，VR/AR教育研究成果的安全性與倫理道德評估也應(yīng)統(tǒng)籌考量，從細(xì)微處保證學(xué)習(xí)者的身心安全。

3. 促進(jìn)多學(xué)科領(lǐng)域融合，堅(jiān)持科學(xué)性與人文性相統(tǒng)一

首先，注重跨學(xué)科領(lǐng)域的合作。在學(xué)習(xí)科學(xué)視域下，借助于人工智能、5G等技術(shù)提升研究成效。Argelia 和 González（2018）以大學(xué)生為研究對象，在分析其可視化和空間投影理解的基礎(chǔ)上，促使學(xué)生理解與運(yùn)用視覺知覺和空間表達(dá)的技巧。而在VR/AR技術(shù)在工程建筑工作中應(yīng)用的文獻(xiàn)綜述中表明中國是在該領(lǐng)域僅次于美國的第二大文獻(xiàn)產(chǎn)出國（Li, Yi, Chi, Wang, & Chan, 2018）。

其次，由于VR/AR技術(shù)所提供的互動(dòng)虛擬環(huán)境格外有利于語言的學(xué)習(xí)，因此可以很好地應(yīng)用于場景相關(guān)性匹配度較高的英語學(xué)科。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究，很多學(xué)生上課經(jīng)?！翱ぁ保浜艽蟪潭壬暇褪窃诮虒W(xué)場景設(shè)計(jì)上卡殼了，因此創(chuàng)設(shè)多維度結(jié)合的視聽和動(dòng)手交互的學(xué)習(xí)環(huán)境對于英語學(xué)科及其他跨學(xué)科的應(yīng)用具有重要意義。夢想人科技公司推出的一款兒童教育產(chǎn)品“4D認(rèn)知卡”，掃描后出現(xiàn)4D動(dòng)畫模型來對卡片上的內(nèi)容進(jìn)行講解。陳向東和萬悅（2017）開發(fā)出多學(xué)科增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)移動(dòng)教育應(yīng)用以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)英語單詞學(xué)習(xí)游戲。根據(jù)基于桌面的虛擬現(xiàn)實(shí)英語學(xué)習(xí)系統(tǒng)，高偉、王昱霖、吳倩蓮和王春艷（2018）設(shè)計(jì)出“第一人稱 360°VR 虛擬課堂”及“VR遠(yuǎn)程面對面英語口語互動(dòng)平臺”等理論構(gòu)想，學(xué)習(xí)者可以通過游戲角色扮演、任務(wù)合作來進(jìn)行真實(shí)情境下的口語練習(xí)。此后，在滿足促進(jìn)學(xué)習(xí)者在真實(shí)情景下臨場沉浸探究、交互協(xié)作下形成個(gè)性化具身經(jīng)驗(yàn)、深度轉(zhuǎn)化下持續(xù)意義評價(jià)的原則下，高偉、王昱霖、宋笑迎和郭瑾（2019）構(gòu)建出了基于VR 技術(shù)的深度學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)用模式。

最后，面對類似于這種“新興技術(shù)”無限傾向于自然學(xué)科的西方主義思維，國外學(xué)者依舊能夠在特殊人群這一小眾群體中找到突破口。國內(nèi)學(xué)者應(yīng)當(dāng)倡導(dǎo)人本主義研究價(jià)值觀，堅(jiān)持人性解放的研究取向。教育的本質(zhì)就是用生命喚醒生命，謹(jǐn)防教育現(xiàn)代化的浪潮沖破了教育人性化的最后底線。

4. 協(xié)同新老技術(shù)，推進(jìn)VR/AR教育游戲設(shè)計(jì)開發(fā)

游戲化元素豐富了VR/AR技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。VAK理論依據(jù)學(xué)習(xí)者的感官學(xué)習(xí)風(fēng)格分成三種不同的類型：視覺型學(xué)習(xí)者、聽覺型學(xué)習(xí)者以及動(dòng)覺型學(xué)習(xí)者（Güryay, 2016）。研究指出，相較于純聽覺式學(xué)習(xí)，大多數(shù)的學(xué)習(xí)者能夠在可視化學(xué)習(xí)下保留更多信息。那么通過VR/AR技術(shù)可以為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造視覺空間，將學(xué)生帶入學(xué)習(xí)興奮狀態(tài)。Fonseca、Martí、Redondo、Navarro和Sánchez（2014）認(rèn)為單純的視覺或聽覺體驗(yàn)因?yàn)槿鄙僬鎸?shí)的3D聲畫情境交互對學(xué)生吸引力不大，因此他贊成基于頭戴式設(shè)備的虛擬現(xiàn)實(shí)教育游戲。然而實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相較于其他兩種感官學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)習(xí)者，動(dòng)覺型學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出的自制力是最差的。這也從側(cè)面提醒我們教育游戲的開發(fā)者應(yīng)合理增加游戲的視覺元素，適當(dāng)降低動(dòng)覺元素。例如：設(shè)計(jì)具有視覺沖擊的游戲畫面，在設(shè)備選擇上盡量排除體感設(shè)備等。Martel和Muldner（2017）就針對現(xiàn)有的第一人稱VR游戲的三種調(diào)控方案以及配搭的輸入設(shè)備進(jìn)行研究，得出的結(jié)論是，玩家更傾向于使用鼠標(biāo)來代替頭顯，而在死區(qū)處理（是指控制器模擬真實(shí)方向的自由間隙，即在其有效行程的某一部分輸出的數(shù)據(jù)不做處理）上，玩家保有默認(rèn)選項(xiàng)，這并不會降低游戲的視覺表現(xiàn)效果。這也正與我們所提倡的增加游戲視覺元素，降低動(dòng)覺元素的教育游戲理念相得益彰。

歸納現(xiàn)有的各類移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育游戲產(chǎn)品，陳向東和曹楊璐（2015）總結(jié)出此類游戲必備的六種功能：用戶登錄、視頻播放、地圖定位、通信交互、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和回答問題。Goetz（2017）借助體化依附理論來構(gòu)建虛擬世界類游戲范式。隨著開源時(shí)代的到來，利用開源的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的開發(fā)軟件提供了學(xué)生自主自導(dǎo)的非結(jié)構(gòu)化V-Learning環(huán)境，并將其劃分為正式學(xué)習(xí)環(huán)境（虛擬講堂教學(xué)等）與非正式學(xué)習(xí)環(huán)境（野外自由演講等），同時(shí)倡導(dǎo)開發(fā)者不必走極端將每個(gè)教學(xué)活動(dòng)都相對應(yīng)創(chuàng)建虛擬環(huán)境，有些教學(xué)活動(dòng)可直接進(jìn)行真實(shí)環(huán)境下的面授（O’Connor & Domingo, 2017）。

VR/AR教育游戲?qū)逃挠绊懭杂写谶M(jìn)行更深入的研究，包括：考察VR/AR教育游戲的特征、對教育的正面作用與負(fù)面影響等, 重視教育游戲的多領(lǐng)域多學(xué)科應(yīng)用以促進(jìn)多元化發(fā)展。并不是所有的VR/AR教育游戲都能像人們所期望的那樣提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，然而在VR/AR教育游戲的引領(lǐng)下會使學(xué)習(xí)內(nèi)容更容易獲取，更便于攜帶。

5. 延伸各方監(jiān)督，適度虛擬以擁抱現(xiàn)實(shí)

首先，像VR/AR這樣的沉浸式技術(shù)能夠給學(xué)習(xí)者帶來身臨其境之感，同時(shí)這種沉浸之感亦是在綜合而真實(shí)的體驗(yàn)中所擁有的主觀感受，且這種環(huán)境能夠?qū)F(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界有機(jī)聯(lián)接，使學(xué)習(xí)的內(nèi)容為解決與創(chuàng)建真實(shí)世界中的問題與環(huán)境創(chuàng)造可能。長時(shí)間處于此類環(huán)境之后，學(xué)習(xí)者會回想之前該環(huán)境內(nèi)的BGM與畫面，如同被洗腦了一樣，這種現(xiàn)象在心理學(xué)中叫做“游戲轉(zhuǎn)移現(xiàn)象”。Angelica（2018）從視覺、聽覺、觸覺、無意識心理、表現(xiàn)行為五大方面總結(jié)出發(fā)生該現(xiàn)象的原因。相比處于VR環(huán)境中，學(xué)習(xí)者始終會有自己正處于虛擬世界的潛在意識或暗示，而AR技術(shù)利用移動(dòng)技術(shù)優(yōu)勢極大程度上化解了這種潛在意識，促使學(xué)習(xí)者在虛擬空間與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行自由交替認(rèn)知。

其次，利用VR/AR技術(shù)進(jìn)行教育教學(xué)可以適當(dāng)沖破現(xiàn)實(shí)中的倫理常態(tài)。針對社會上的年齡歧視，通過VR技術(shù)對玩家和老年虛擬角色進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)換位思考。通過非黑人玩家扮演黑人虛擬角色，在虛擬環(huán)境中嘗試體驗(yàn)接受對自身的侮辱性詞匯或行為，以此消減內(nèi)隱偏見（Ramin, 2018）。然而過度地融合這兩者的范圍，會造成學(xué)習(xí)者對兩個(gè)世界的判斷模糊，致使其做出不符合該世界法則的行為。也有相關(guān)人士利用激光控制技術(shù)設(shè)計(jì)出虛擬現(xiàn)實(shí)軍事射擊教育游戲，然而這類有一定暴力傾向及倫理問題的游戲內(nèi)容是否適合我國學(xué)生，還有待實(shí)驗(yàn)考證。因此需要加強(qiáng)對各類VR/AR類軟件的審查，制定出合理可靠的審查標(biāo)準(zhǔn)，形成齊抓共管的工作格局，保證學(xué)習(xí)者在風(fēng)清氣正的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)成長。虛擬終覺淺，生活須躬行。