淺談虛擬現(xiàn)實技術(shù)在融合教育中的應(yīng)用前景

廖文杰 陳亦林

【摘要】虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）的快速發(fā)展推動了教育行業(yè)的革新，也為特殊教育領(lǐng)域增添了新的活力，尤其為融合教育帶來了許多積極的影響。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應(yīng)用給學(xué)科教學(xué)帶來了多元的互動體驗，同時也能為很多教學(xué)場景提供更為經(jīng)濟、安全的解決方案。在融合教育的發(fā)展中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)針對智障兒童、腦癱兒童、自閉癥和多動癥兒童的核心功能障礙的康復(fù)和訓(xùn)練均有不錯的發(fā)展前景，同時也對特殊兒童的安全教育大有裨益。此外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教育的融合發(fā)展也存在著諸如網(wǎng)絡(luò)成癮、設(shè)備成本、師資力量及觀念匹配等問題。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實;特殊兒童;融合教育;應(yīng)用前景

近年來，隨著教育大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的快速發(fā)展，無論是從政策導(dǎo)向還是課程改革實踐的需要的角度上看，教育信息化的推進都被提升到了一個非常重要的位置。2018年4月，教育部發(fā)布的《教育信息化2.0行動計劃（2018-2022）》中，明確提出“從融合應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展轉(zhuǎn)變，努力構(gòu)建‘互聯(lián)網(wǎng)+條件下的人才培養(yǎng)模式、發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的教育服務(wù)新模式、探索信息時代教育治理新模式”的基本目標(biāo)，并指出應(yīng)當(dāng)“推進技術(shù)開發(fā)與實踐應(yīng)用，開展以學(xué)習(xí)者為中心的智能化教育支持環(huán)境建設(shè)”，虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為不斷發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)也逐漸得到政策上的傾斜。在教育實踐領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)由于其交互性、構(gòu)想性、沉浸性及多感知性等特點，同樣越來越受到相關(guān)教育組織機構(gòu)的重視。在特殊教育教學(xué)及康復(fù)訓(xùn)練中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也逐漸獲得了相關(guān)的實驗成果，特殊教育的兒童往往在生理發(fā)展和心智發(fā)育上存在著或多或少的障礙，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠為這些學(xué)生創(chuàng)設(shè)豐富的沉浸式環(huán)境，帶來相較于傳統(tǒng)的教育康復(fù)場景更真實、安全和更少環(huán)境限制的交互式體驗。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)設(shè)的環(huán)境中，特殊兒童能夠獲得視覺、聽覺、觸覺以及身體平衡覺等多感官的康復(fù)訓(xùn)練效果。正是由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的這些優(yōu)勢，使得它在最終目的是實現(xiàn)“將特殊孩子包含在教育、物理環(huán)境及社會生活的主流內(nèi)”的融合教育領(lǐng)域中也展現(xiàn)出令人驚喜的發(fā)展前景。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其發(fā)展情況

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR），又稱靈境技術(shù)，綜合了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、多傳感技術(shù)、人工智能、并行處理技術(shù)等的高新技術(shù)，為使用者提供了虛擬環(huán)境，使用者通過視覺、聽覺、觸覺等感官功能與虛擬環(huán)境進行實時交互，讓人產(chǎn)生身臨其境的感覺。VR技術(shù)有著獨特的“3I”特征，即“沉浸性”“交互性”“構(gòu)想性”。

沉浸性：沉浸性指在體驗虛擬現(xiàn)實環(huán)境真實性時的投入程度，當(dāng)沉浸感越強，用戶在體驗虛擬現(xiàn)實場景時就越投入，體驗效果越佳。

交互性：用戶與場景可以進行實時交互。改變了傳統(tǒng)的人機交互模式，用戶可以通過手柄、數(shù)據(jù)手套等外設(shè)和虛擬現(xiàn)實場景發(fā)生實時交互，保證了對虛擬現(xiàn)實場景的可感知性，從而提高用戶的參與度。

構(gòu)想性：虛擬場景的多樣性是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一大特征，在虛擬現(xiàn)實中可以進行各種場景的模擬，根據(jù)想象進行設(shè)計存在的或者不存在的虛擬情境，改變對客觀世界的感性和理性認(rèn)識。同時還大大降低了設(shè)備環(huán)境建設(shè)成本，能有效防止不可逆損失的發(fā)生，提高安全性。

正是因為VR技術(shù)的這些特征，在軍事、醫(yī)學(xué)、科研等高水平科技領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，在教育領(lǐng)域、娛樂領(lǐng)域也逐漸得到了發(fā)展。

二、近年來VR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

當(dāng)前，VR技術(shù)已經(jīng)在我國的教育領(lǐng)域中得到越來越多的嘗試和應(yīng)用，借助VR技術(shù)可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、提高學(xué)習(xí)材料的直觀性以及提供相應(yīng)的教學(xué)安全性，有效提高課堂的教學(xué)質(zhì)量、創(chuàng)新教學(xué)手段。主要來說，VR技術(shù)在我國教育領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）為學(xué)科教學(xué)提供多元的互動體驗

VR技術(shù)所帶來的交互性、構(gòu)想性和沉浸性，可以為不同學(xué)科的課堂教學(xué)創(chuàng)設(shè)真實而直觀的互動場景，如，在歷史、地理的學(xué)科教學(xué)中，學(xué)生能夠通過教師提供的虛擬現(xiàn)實教學(xué)材料實現(xiàn)時間、空間的“穿越”，在恢弘的歷史材料中感受時間的厚重感，在多維的地理形態(tài)中體驗環(huán)境的整體性;在語言學(xué)科的教學(xué)中，通過實現(xiàn)在虛擬的外語環(huán)境中與虛擬外語使用者的對話來培養(yǎng)學(xué)生的語感和提高詞匯使用熟練度;在醫(yī)學(xué)教學(xué)訓(xùn)練中，可以依據(jù)真實的臨床數(shù)據(jù)建立虛擬的人體器官模型，結(jié)合教師的示范和講解，讓醫(yī)學(xué)生充分理解臨床診斷和手術(shù)治療中的各項細(xì)節(jié)，提高醫(yī)學(xué)教學(xué)質(zhì)量;在機動車駕駛培訓(xùn)、航空航天飛行器駕駛訓(xùn)練中，VR技術(shù)可以實現(xiàn)全真模擬實操的儀器和多元駕駛場景，為學(xué)習(xí)者提供比真實的訓(xùn)練場景更考慮周全的體驗，快速而高效地掌握甚至精通所需學(xué)習(xí)的項目;此外，VR技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍也日益擴大，為各種工種技術(shù)培訓(xùn)而開發(fā)的虛擬仿真實訓(xùn)平臺和工作過程模擬程序等數(shù)字化信息資源也為職業(yè)教育帶來了全新的教育互動體驗。

（二）給眾多教學(xué)、訓(xùn)練場景提供更經(jīng)濟的解決方案

為實際教學(xué)和訓(xùn)練課程開發(fā)的虛擬學(xué)習(xí)、訓(xùn)練系統(tǒng)是目前在各個學(xué)科和專業(yè)培養(yǎng)過程中使用最廣泛也是最成功的VR技術(shù)項目之一。最初該項目的技術(shù)是為了解決在航天領(lǐng)域的航天器研發(fā)和宇航員技術(shù)訓(xùn)練以及一些高精尖軍事訓(xùn)練中的材料和資金消耗過大問題，后來也的確證明了其所具備的巨大價值。隨著VR技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，其也被引入到教育領(lǐng)域的很多教學(xué)和訓(xùn)練場景中，比如，大氣物理研究教學(xué)、生物化學(xué)工程教學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)實操教學(xué)、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)等等原本需要教師結(jié)合親身示范、言語教學(xué)和提供相關(guān)數(shù)據(jù)和實例支撐等教育教學(xué)場景中。這些教學(xué)場景普遍需要昂貴的器材和設(shè)備，而且大多需要消耗大量的實驗材料或元器件，有些則對場地面積和場室環(huán)境有異常嚴(yán)苛要求，使用VR技術(shù)模擬復(fù)雜、高要求的操作場景，可以節(jié)省大量的經(jīng)費和物資消耗，同時也能為受訓(xùn)學(xué)生提供不限次數(shù)的、可重復(fù)的操作流程，輸出每次的操作結(jié)果以供改進技術(shù)程序，不斷豐富學(xué)習(xí)體驗和提高教學(xué)效果。

3.為特殊的教育場景提供可靠的安全性

在生物化學(xué)領(lǐng)域、海洋勘探領(lǐng)域和航空航天領(lǐng)域等特殊學(xué)科的教學(xué)中，受客觀條件所限制，經(jīng)常不可避免地需要學(xué)生面對一些具有一定危險性的實驗場景，而VR技術(shù)就可以直接模擬這些場景中復(fù)雜而危險的操作程序、條件和環(huán)境。學(xué)習(xí)者使用模擬的實驗平臺來操作和練習(xí)在實際情景中可能會遇到的各種危險狀況，既能使得學(xué)習(xí)者的人身安全得到保護，提高安全系數(shù)，又使得學(xué)習(xí)者產(chǎn)生如臨實境的體驗，達到同時強化認(rèn)知技能和加深感覺記憶的效果。通過反復(fù)地體驗和練習(xí)，在VR技術(shù)幫助下學(xué)習(xí)效果甚至能顯著地超過傳統(tǒng)教學(xué)情景下的學(xué)習(xí)效果。

三、融合教育的歷史和作用

瑞典學(xué)者本格特·尼爾耶提出：“保證治理落后者應(yīng)盡可能使他們?nèi)粘Ｉ畹念愋秃蜖顟B(tài)與成為社會主要潮流的生活模式相接近?！痹谡；汲毕拢瑸榇蚱铺厥饨逃c普通教育相隔離的狀態(tài)，讓特殊兒童融入到普通教育和主要社會中，“回歸主流”和“一體化”運動這種公平民主的教育運動應(yīng)運而生，在運動中還產(chǎn)生了“最少受限制環(huán)境”“個別教學(xué)計劃”“資源教室”等理念和思想，這都極力地推動了融合教育的發(fā)展。

《教育部關(guān)于加強殘疾兒童少年義務(wù)教育階段隨班就讀工作的指導(dǎo)意見》文件明確指出，更加重視關(guān)愛殘疾學(xué)生，堅持普特融合，實現(xiàn)特殊教育公平而又高質(zhì)量發(fā)展，促進殘疾兒童少年更好融入社會生活。融合教育是促進教育公平的趨勢，打破特殊兒童與主流社會的隔閡，讓普通學(xué)生和殘疾兒童交往，能夠促進特殊兒童的心理和行為的發(fā)展，提高其社會化。同時能讓普通學(xué)生、家長和教師在和特殊兒童的交往中，逐漸認(rèn)識和理解特殊兒童的特殊。融合教育還能夠培養(yǎng)普通兒童的共情能力，在交往中心理逐漸認(rèn)同和接受他們，有助于改變?nèi)藗儗μ厥馊巳旱恼`解，改善特殊人群被邊緣化的現(xiàn)象，進而提高社會接納度，在尊重和接納的社會氛圍中，特殊兒童也能夠更好地融入社會、自我發(fā)展。

四、VR技術(shù)在融合教育中的應(yīng)用前景分析

（一）可能的前景

1.針對智力障礙兒童的社會適應(yīng)訓(xùn)練

融合教育的初衷是打破特殊兒童與主流社會的隔閡，讓其逐漸從特殊課堂回歸主流課堂并最終回歸主流社會，但是由于特殊兒童存在的各種障礙，使得他們適應(yīng)社會生活的各個方面都受到限制。VR技術(shù)可以創(chuàng)設(shè)非語言和符號程序來直接表達正常學(xué)校以及簡單的社會規(guī)則和抽象的概念，特殊學(xué)生能夠通過與環(huán)境和物件的直觀互動來認(rèn)識和理解它們，簡單來說，可以從社會適應(yīng)的“衣”“食”“住”“行”等幾個方面來舉例。首先穿衣方面，對真實物理環(huán)境和人際場合模擬，可以使特殊兒童感受理解應(yīng)該如何選擇適宜環(huán)境變化以御寒納涼和對應(yīng)社交場合以合身得體的服裝;食物方面，虛擬廚房提供的烹飪練習(xí)和食材搭配模擬能夠訓(xùn)練特殊兒童完成普通的食物準(zhǔn)備任務(wù)以及學(xué)會規(guī)避廚房中的危險物品和危險行為;家居方面，VR技術(shù)能夠全方位地模擬真實家居和教學(xué)空間中的各種功能場景，特殊兒童通過虛擬平臺體驗各種場室的功能和用途，能夠幫助他們更有效地適應(yīng)和使用普通學(xué)校中各類場室;出行方面，VR技術(shù)展現(xiàn)的不僅是普通的交通安全教育，而是能夠通過對交通參與者、交通工具以及交通線路的現(xiàn)實增強，使得特殊兒童能夠感知交通實況并通過練習(xí)學(xué)會規(guī)避交通風(fēng)險以及選擇安全恰當(dāng)?shù)慕煌ň€路。

2.針對腦癱兒童的感官及運動能力訓(xùn)練

大部分腦癱兒童由于存在腦損，導(dǎo)致肢體運動普遍存在不同程度的障礙，而且由于活動不便無法接受正常教育可能會使他們也普遍存在一些心理行為異常問題，這是腦癱兒童參與融合教育的最主要困難。傳統(tǒng)的康復(fù)手段往往是治療師對學(xué)生進行個體康復(fù)治療訓(xùn)練，其治療強度及頻率通常難以達到腦癱學(xué)生肢體功能恢復(fù)的需求，而且因為模式普遍單一，以引發(fā)學(xué)生抗拒心理。VR技術(shù)能夠在技術(shù)平臺中生成模擬集視覺。聽覺、觸覺和身體平衡感覺于一體的虛擬程序，通過分析腦癱兒童的生理指標(biāo)變化，有針對性地給出相關(guān)肢體協(xié)調(diào)和感覺統(tǒng)合康復(fù)建議和治療，使腦癱兒童的關(guān)節(jié)活動度、運動精確度及肢體力量都能得到明顯的改善。這對于腦癱學(xué)生參與融合教育是不可多得的福音，逐漸改善了運動能力和肢體協(xié)調(diào)能力的腦癱兒童，自理能力得到躍升，在自尊水平上也能逐漸恢復(fù)到正常兒童的水平，幫助他們從容自信地融入到正常學(xué)校的學(xué)習(xí)和交往生活中。

3.針對自閉癥和多動癥兒童的認(rèn)知和社交訓(xùn)練

自閉癥兒童和多動癥兒童（Attention Deficit Hyperactivity Disorder，ADHD）普遍都存在注意力問題，自閉癥兒童由于對感官刺激的過度選擇，往往會形成選擇性的注意力特征，使其無法正確地認(rèn)知外界事物;多動癥兒童的疾病成因主要是神經(jīng)及化學(xué)性因素，患有ADHD的兒童注意力品質(zhì)普遍很差，集中表現(xiàn)在注意力分配性上，同時也較多地表現(xiàn)為沖動和自制力弱。已有研究將VR技術(shù)與傳統(tǒng)的康復(fù)手段相結(jié)合對ADHD兒童的認(rèn)知能力進行了積極的嘗試，如，把VR技術(shù)結(jié)合神經(jīng)反饋程序運用在ADHD兒童的康復(fù)訓(xùn)練中，能夠較好地提升他們的認(rèn)知能力以及改善他們的注意力水平。而在自閉癥兒童的認(rèn)知訓(xùn)練中，自閉癥兒童能夠通過訓(xùn)練辨別和理解虛擬情境中虛擬人類的表情，系統(tǒng)化地體驗了VR技術(shù)設(shè)備提供的體感游戲的兒童在選擇性注意的表現(xiàn)會更好，在持續(xù)性注意的提高上也效果顯著。此外，虛擬現(xiàn)實所創(chuàng)設(shè)的環(huán)境也能激發(fā)自閉癥兒童和ADHD兒童參與社交的動機，在多次嘗試中促進他們社交能力的發(fā)展，能夠較好地理解周圍環(huán)境和周圍的人進而做出合乎常理的行為。ADHD兒童因為注意力缺陷而產(chǎn)生的社交障礙以及自閉癥兒童所特有的核心社交障礙，一直是他們參與融合教育的一道不可逾越的高墻，也是多年來融合教育所涉及的群體中自閉癥和多動癥兒童占比較小的主要原因，而在VR技術(shù)的幫助下，未來我們將能欣喜地看到這兩個群體的兒童逐漸融入主流課堂的實現(xiàn)。

4.針對各種障礙兒童的安全技能訓(xùn)練

特殊兒童受身體障礙或智能障礙的影響，普遍在對外界環(huán)境的判斷和規(guī)避現(xiàn)實危險方面表現(xiàn)不佳，也由此產(chǎn)生了很多針對特殊兒童的安全事故，如何有效地培養(yǎng)他們的安全認(rèn)知和能力，減輕照看人的監(jiān)護壓力，成為了擺在特殊教育工作者面前的一道難題。VR技術(shù)能夠針對不同的教學(xué)目標(biāo)進行設(shè)計，展開對虛擬現(xiàn)實場景和元素的模擬建構(gòu)，實現(xiàn)人與物品以及人與人的交互效果。部分針對消防教育、防水防電教育、交通安全教育和地震逃生教育等安全主題的仿真程序，除了逼真的畫面，兒童還能體驗到相應(yīng)的物理感受，比如，火災(zāi)現(xiàn)場的煙霧、高溫和氣味等環(huán)境效果輔助。這些讓人身臨其境的安全教育場景以及專門為不同類型特殊兒童打造的個性化虛擬程序，不僅能讓特殊兒童對于周圍的危險環(huán)境產(chǎn)生較為全面的感知，也能在重復(fù)多次的體驗中逐漸習(xí)得規(guī)避危險環(huán)境和保護自己的安全技能，這能為各類障礙兒童參與融合教育提供保障，保證他們在普特融合過程中的人身安全。

（二）存在的隱憂和發(fā)展桎梏

1.對VR技術(shù)觀念存在偏差，需要更高要求的信息技術(shù)素養(yǎng)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)屬于信息技術(shù)的專業(yè)知識，一般教師或者特殊教育教師對虛擬現(xiàn)實技術(shù)認(rèn)識不足，因而就存在認(rèn)為“虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)該是信息技術(shù)的知識”的片面思想。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是把“雙刃劍”，要充分認(rèn)識其利弊。不使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學(xué)是對VR設(shè)備的埋沒，過度使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學(xué)，又很容易陷入為使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)而設(shè)置的教學(xué)的錯誤思想，降低教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)媒體的使用就是為了更好地服務(wù)教學(xué)，而VR技術(shù)也是如此，作為新技術(shù)運用于教學(xué)當(dāng)中，VR技術(shù)承擔(dān)的應(yīng)該是輔助教學(xué)的作用，而不僅僅是一門獨立的學(xué)科知識。教師在設(shè)計教學(xué)當(dāng)中，可以把VR技術(shù)運用起來，充分發(fā)揮其特性，去服務(wù)教學(xué)目標(biāo)，這樣才能達到更好的教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

VR技術(shù)的合理運用能夠提高教學(xué)質(zhì)量，而能夠在教學(xué)中合理運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)卻是需要更高的信息技術(shù)素養(yǎng)。教師在運用VR技術(shù)時要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生情況等方面來設(shè)計教學(xué)過程，完全熟悉虛擬現(xiàn)實技術(shù)，充分發(fā)揮VR技術(shù)的特性在教學(xué)中的運用，才能達到更好的教學(xué)效果。這需要教師提高信息技術(shù)素養(yǎng)，學(xué)校或者教育部應(yīng)加強對教師進行信息技術(shù)的師資培訓(xùn)，傳授新教學(xué)媒體的使用方法和技巧，讓教師能夠與時俱進，保持能夠靈活接受新技術(shù)的狀態(tài)。

2.可能產(chǎn)生網(wǎng)癮和沉溺問題

VR技術(shù)在教學(xué)軟件的開發(fā)主要還是搭載了現(xiàn)有的大型游戲平臺，這些大型游戲平臺的VR技術(shù)較為成熟，在軟件的設(shè)計會從使用者出發(fā)，提供更優(yōu)質(zhì)的制作引擎，優(yōu)質(zhì)的3D畫面和立體音響，加強使用者的沉浸感和代入感，VR技術(shù)更加直接的互動方式和感官刺激，很容易使自制力較差的特殊兒童沉迷其中。游戲平臺有很多VR游戲，其中大量還有不適合未成年的內(nèi)容，容易對學(xué)生的成長造成不良影響。因此，學(xué)校、教師要做好信息把關(guān)工作，把不良的軟件和信息剔除，同時還要引導(dǎo)適當(dāng)特殊學(xué)生，不要讓學(xué)生沉迷在虛擬情景中，保證學(xué)生能夠區(qū)分虛擬環(huán)境和現(xiàn)實。VR技術(shù)應(yīng)用的教學(xué)中一定要安排合理，保證能達到教學(xué)效果的同時也要讓特殊學(xué)生能夠體驗虛擬情景的教學(xué)，要不斷培養(yǎng)學(xué)生的自控力。

3.技術(shù)設(shè)施設(shè)備難以推廣

相較于國外，我國VR技術(shù)的發(fā)展水平較為落后。VR設(shè)備價格昂貴，部分學(xué)生存在不適應(yīng)VR頭盔的情況，而且還沒有針對教學(xué)設(shè)計的VR設(shè)備，所以比較難大范圍地推廣。VR技術(shù)在教育中的主要使用對象還是學(xué)生，昂貴的價格使學(xué)生難以擁有自己的VR設(shè)備。目前，市面上的VR設(shè)備質(zhì)量存在著性能和價格的差異，不同廠商的VR設(shè)備逐漸存在差異，在同一個教學(xué)軟件中可能會出現(xiàn)不一樣的體驗效果。很少學(xué)校有足夠經(jīng)費購買大量VR設(shè)備，專門設(shè)置VR虛擬現(xiàn)實多功能場室?，F(xiàn)在VR操作系統(tǒng)不夠完善，故障排查和維修繁瑣復(fù)雜，還有設(shè)備的日常保養(yǎng)都給VR設(shè)備增加了成本。

五、總結(jié)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展為特殊兒童的教育帶來了契機，能夠從全新的角度在社會適應(yīng)、感知覺、運動、認(rèn)知和社交以及安全教育等方面給特殊兒童的康復(fù)和教學(xué)帶來新的增益，同時，也能為各類型的特殊兒童參與融合教育提供功能支持。但我們也應(yīng)當(dāng)看到目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)本身發(fā)展所存在的一些不足和與特殊教育融合中的困難，辯證看待該技術(shù)的發(fā)展前景，結(jié)合實際慎重開展相關(guān)融合項目。

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