基于沉浸式VR技術(shù)的在線協(xié)作學習設(shè)計策略探究

王婧瑤 林琳

摘要：沉浸式VR技術(shù)作為一種新興技術(shù)，發(fā)展迅速，效果可觀，利用沉浸式VR技術(shù)開展在線協(xié)作學習，為學生與教師提供了更為廣闊的學習模式與教學模式。本文闡述了沉浸式VR技術(shù)及在線協(xié)作學習的內(nèi)涵，以此論證了沉浸式VR技術(shù)在開展在線協(xié)作學習方面的優(yōu)勢，提出基于沉浸式VR技術(shù)的協(xié)作學習活動設(shè)計與評價設(shè)計，以期有效指導基于沉浸式VR技術(shù)的在線協(xié)作學習活動的開展。

關(guān)鍵詞：沉浸式；VR；虛擬空間；在線協(xié)作學習

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）08-0084-04

近年來，VR技術(shù)和虛擬產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，VR融合AR、MR、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)，能形成更符合學習者需求的消費級產(chǎn)品。[1]然而將VR技術(shù)的優(yōu)勢應用在教育領(lǐng)域，僅僅依靠技術(shù)創(chuàng)新遠遠不夠，更需要關(guān)注如何合理利用VR技術(shù)促進學習者學習水平提升，如何將VR技術(shù)優(yōu)勢融入多種學習策略中。沉浸式VR技術(shù)作為VR技術(shù)的一個分支，以其體驗感更加真實、沉浸感更強、交互具有實時性等特點脫穎而出；而在線協(xié)作學習，是指學習者與教師可以將教與學時空分離實現(xiàn)協(xié)作學習。當下，教育領(lǐng)域多數(shù)通過在線的遠程系統(tǒng)來充當虛擬社區(qū)，以進行信息交流和合作教育，但正如哈佛教師Rebecca Nesson所說：“不論一個遠程教育系統(tǒng)多么好，你和你的學生之間還是會存在一些內(nèi)在的隔閡?！边h程教育平臺不論是教學模型云平臺建設(shè)、教學模型資源的檢索方法還是教學環(huán)境虛擬場景的構(gòu)建方法[2]，都不如虛擬空間，因此，將沉浸式VR技術(shù)應用于在線協(xié)作學習中，才是未來的形勢所趨。

沉浸式虛擬現(xiàn)實的概念

沉浸式虛擬現(xiàn)實（immersive Virtual Reality，簡稱IVR）提供參與者完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身于虛擬世界之中的感覺。常見的沉浸式系統(tǒng)有基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。其可以在虛擬環(huán)境中營造學習氛圍，并創(chuàng)造適合于學習者本身特性的學習環(huán)境，對于提高學生學習興趣和效果都有著很大的作用。

在線協(xié)作學習的含義

協(xié)作學習是指學習者以小組或團隊的形式，在共同的目標和一定的激勵下，獲得最大的個人、小組學習成果而進行合作互助的一切相關(guān)行為。[3]而在線協(xié)作學習，是將協(xié)作學習的學習活動等打破空間限制，通過技術(shù)鏈接，實現(xiàn)協(xié)作學習。在線協(xié)作學習可以實現(xiàn)教與學的多元化，鼓勵學生去發(fā)明探索創(chuàng)新的方式，學生可以通過共享資源對既定任務進行交流、討論，在探索解決問題方案的過程中形成自己的理解，進而達到對學習內(nèi)容的深刻掌握。

沉浸式VR技術(shù)在在線協(xié)作學習方面的優(yōu)勢

在美國緬因州國家訓練實驗室提出的學習金字塔理論中，以數(shù)字形式記錄了學習者在兩周以后還能記住的學習內(nèi)容（平均留存率），平均留存率在30%以下的均為傳統(tǒng)意義上的被動學習，50%以上的均為主動學習，包括討論、實踐、教授給他人。在沉浸式VR環(huán)境下開展協(xié)作學習，強調(diào)學生在虛擬環(huán)境下進行討論、實踐等交互行為，不僅可以充分利用新型信息科技創(chuàng)新課堂模式，提升學生的學習效率，還能推進教育現(xiàn)代化的發(fā)展。在沉浸式VR技術(shù)的支持下開展協(xié)作學習具有如下獨特優(yōu)勢。

1.打破時空限制，創(chuàng)設(shè)豐富的協(xié)作學習環(huán)境

傳統(tǒng)協(xié)作學習的開展往往要求學生和教師在同一時空下，由教師主持，學生開展協(xié)作學習，而在沉浸式VR技術(shù)的支持下，協(xié)作學習可以打破時空限制，根據(jù)學習目標創(chuàng)設(shè)豐富多元的協(xié)作學習環(huán)境，將書本中的知識加以綜合分析，進而形成生動有趣的虛擬教學內(nèi)容，有利于提高學生的學習興趣，化被動學習為主動學習，在虛擬的協(xié)作學習環(huán)境下進行意義建構(gòu)，促進對新知識的掌握，提高學習效率。

2.支持雙向交互，增強學習體驗

在虛擬現(xiàn)實世界中，師生之間、生生之間、師生與虛擬內(nèi)容之間均可實現(xiàn)交互。學生可以就需解決的問題與教師進行交流、探討，學生之間可以對目標任務進行分析，互相表達想法，教師與學生可以根據(jù)具體情況選擇相應的虛擬內(nèi)容，用于輔助協(xié)作學習。這種交互性反映了“學生為主體，教師為主導”的教學原則，每一名學生都參與其中，增強了學生的學習體驗感，有助于培養(yǎng)學生的合作意識。

3.降低教學成本，拓寬學習路徑

在傳統(tǒng)教學中，由于教學場地、基礎(chǔ)設(shè)施等方面的影響，許多教學活動都無法進行。但在沉浸式VR技術(shù)的支持下，可以為教師與學生提供接近真實世界的學習場景，在場景中進行協(xié)作實驗學習，在保證教學效果的前提下節(jié)省成本，而且優(yōu)質(zhì)的教育資源也不再受限，所有學生都可以共享學習資源，學習路徑更為廣泛。

基于沉浸式VR技術(shù)的在線協(xié)作學習設(shè)計

在虛擬空間下，首先確定目標任務，利用沉浸式VR技術(shù)和目標任務進行學生、教師、虛擬對象分析，劃定協(xié)作小組；接著在虛擬空間中開展協(xié)作學習，主要協(xié)作學習策略包括競爭、合作、伙伴、角色扮演，以協(xié)作學習策略為根基開展協(xié)作學習活動，最后進行學習效果評價。設(shè)計框架如下圖所示。

1.基于沉浸式VR技術(shù)的協(xié)作學習前端分析

①學習者是協(xié)作學習活動中的唯一主體，對其進行分析是基于沉浸式VR技術(shù)的協(xié)作學習中最為重要的環(huán)節(jié)。只有了解學習者的基本狀況、學習風格、VR使用狀況等，清晰地界定使用對象，才能做到有效利用。例如，針對學習風格為沉思型的學習者，應盡量提供較為抽象且需多方面衡量的目標任務，促進其知識形成；而針對學習風格為沖動型的學生，應盡量提供需細致考慮、具體分析的目標任務，克服其沖動型認知行為。

②沉浸式VR技術(shù)對教師提出了新的要求，在沉浸式VR環(huán)境下，在開展協(xié)作學習前，必須對教師進行分析，分析維度包括教師教學能力、空間轉(zhuǎn)換能力以及創(chuàng)造能力。其中，教師教學能力要求教師能夠?qū)⒔虒W內(nèi)容和目標與沉浸式VR環(huán)境的虛擬內(nèi)容相結(jié)合，選擇恰當?shù)慕虒W手段來完成教學；空間轉(zhuǎn)換能力要求教師能夠?qū)崿F(xiàn)教師與學生的角色轉(zhuǎn)換、虛擬與現(xiàn)實世界的場景轉(zhuǎn)換；創(chuàng)造能力要求教師能夠根據(jù)協(xié)作學習目標任務設(shè)置陷阱，創(chuàng)造故事，加深學生在協(xié)作學習過程中的知識印象。

③協(xié)作小組是協(xié)作學習模式的基本組成部分。在虛擬現(xiàn)實中，主要是由參與協(xié)作學習的學生與虛擬內(nèi)容進行交互，然后根據(jù)學生的特征進行劃分。一般采用互補的形式劃分，這樣有利于提高協(xié)作學習的效率。

④虛擬內(nèi)容是指學生在進行協(xié)作學習時在虛擬環(huán)境下所借助的工具，這些工具既可以是多媒體信息、虛擬場景，也可以是根據(jù)目標任務而創(chuàng)設(shè)的虛擬角色等，如沉浸式VR技術(shù)可以創(chuàng)設(shè)歷史人物、偉人、名人等各種人物形象，使學生在自然、親切的氣氛中學習。在虛擬內(nèi)容的加持下，可以豐富學習環(huán)境，提高學習者學習興趣。

2.基于沉浸式VR技術(shù)的一般協(xié)作策略

①競爭。在沉浸式VR環(huán)境下，針對相同的總目標任務，學生可以進行組內(nèi)競爭或者組間競爭，學生應明確各自任務的完成程度對實現(xiàn)總目標任務的重要性。通過競爭性的學習，可以提高學生的積極性和主動性，在橫向?qū)Ρ认绿嵘湔J知水平。

②合作。針對共同的學習任務，協(xié)作小組成員發(fā)揮自身所長，在學習過程中互相爭論、幫助，從而完善觀點，共同提高。沉浸式的VR環(huán)境支持學生通過多種方式合作，其中包括針對同一問題進行討論、一起完成實驗等。

③伙伴。在沉浸式VR環(huán)境下，可以根據(jù)學生特征自動匹配擁有共同學習目標的伙伴，在缺失組員帶動的情況下，系統(tǒng)可以預先設(shè)定好相應的虛擬組員角色，以協(xié)助完成難度較大的任務。

④角色扮演。傳統(tǒng)的協(xié)作學習支持不同學生分別扮演學習者和指導者，在沉浸式VR環(huán)境下，學生能夠扮演的角色更加豐富，系統(tǒng)可以根據(jù)學生需要三維模擬出對應服飾，使其真正體驗到樂中學。

3.基于沉浸式VR技術(shù)的協(xié)作學習活動設(shè)計

①目標任務設(shè)計。目標任務是開展協(xié)作學習的起點，基于沉浸式VR技術(shù)的在線協(xié)作學習要以學習者的認知水平、學習風格等為基準，依據(jù)學習者需要掌握的技能、知識來設(shè)定目標任務，在不同學習者的差異上設(shè)計真實的目標任務，激發(fā)學習者的學習動機。協(xié)作學習任務的設(shè)計要確保子任務間具有互賴關(guān)系，有利于小組成員間的合作和每個成員的積極參與。[4]在設(shè)計目標任務時，應對目標任務進行分解，使其成為若干個子任務，使學習者在虛擬空間中通過完成一個個子任務來逐步完成目標任務。還應該在虛擬環(huán)境中給出目標任務、完成目標任務的時間及要提交的成果，以便組內(nèi)成員可以實時查看任務完成進度。

②活動框架設(shè)計。在分析學習者完成目標任務路線的基礎(chǔ)上，根據(jù)目標任務的特征，預想學習者的完成情況；統(tǒng)計出學習者進行目標任務的中間狀態(tài)和最終要求，形成學習者在進行協(xié)作學習時的導向路線，指引學習者進行協(xié)作學習。

③工具設(shè)計。在開展不同的協(xié)作學習活動時需要學習者對工具進行具體認知，使用恰當?shù)墓ぞ呖梢允箤W習者在完成協(xié)作學習的過程中事半功倍。在虛擬空間中能夠提供的協(xié)作學習工具更為多樣，主要以目標任務為依據(jù)提供工具，如在開展實驗教學時，目標任務為完成具體實驗操作，而虛擬空間可以提供實驗設(shè)備等工具，學習者利用虛擬空間提供的實驗設(shè)備進行協(xié)作學習，增加其在協(xié)作學習過程中的參與度。由此可見，協(xié)作學習過程中的工具設(shè)計極為重要。

④方法指導。針對目標任務，可以通過多方面對學習者進行指導，以提升學習者的協(xié)作學習效率。在提供方法指導時，要充分考慮學習者的初始能力，最大化發(fā)揮學習者的主體作用。方法指導包括教師指導與虛擬內(nèi)容指導，教師指導應以教學目標為主，在指導過程中確保學習者在目標任務完成后能夠達到對基本知識及能力的掌握；虛擬內(nèi)容指導應通過預估學習者可能出現(xiàn)的問題適當指導。

4.基于沉浸式VR技術(shù)的在線協(xié)作學習評價設(shè)計

協(xié)作學習評價是“對學習者的協(xié)作學習活動質(zhì)量做出客觀衡量和價值判斷的過程，主要關(guān)注的是學習者個體和協(xié)作小組在學習活動中的行為表現(xiàn)”。[5]沉浸式VR技術(shù)支持評價者回看在完成目標任務的過程中學習者的三維實時演示畫面，學習者還可以選擇多種評價方法，形成具體評價。不論是哪種類型的虛擬現(xiàn)實教育系統(tǒng)，在評價中都應包含對知識與技能、過程與方法以及情感態(tài)度與價值觀這三個維度的評價。

①知識與技能評價設(shè)計。知識與技能評價為學習者在虛擬環(huán)境下在進行協(xié)作學習過程中所形成的在知識層面上的認知、在技能層面上的掌握。該評價可依靠完成目標任務后的鞏固練習情況開展，包括完成練習所用的時間、練習的正誤等。教師可借助虛擬系統(tǒng)生成形式多樣的練習方式，學習者通過完成練習進而形成知識與技能評價。例如，在完成物理實驗類的目標任務后，教師通過虛擬系統(tǒng)選擇練習題目，題目類型可為問答題和實踐題，學習者通過回答和進行具體操作形成評價。

②過程與方法評價設(shè)計。這是知識與技能評價的進一步評價，是指對于目標任務，學習者是否對其掌握、使用或復習的方法和過程。此評價應該貫穿基于沉浸式VR技術(shù)的在線協(xié)作學習始終。該評價可由教師與虛擬系統(tǒng)共同給出，教師實時察看或回看學習者的三維演示畫面進行評價，虛擬系統(tǒng)可根據(jù)目標任務的子任務完成情況給予綜合評價。

③情感態(tài)度與價值觀評價設(shè)計。由于學習者的情感變化并不是立竿見影的，需要通過長期的觀察，所以此評價具有特殊性。此評價可以利用虛擬系統(tǒng)進行訪談、情境測驗、成長記錄等，主要關(guān)注學習者的過程參與、情緒體驗和交流互動，注重學習者的內(nèi)心感受，從而發(fā)揮評價的診斷、激勵和發(fā)展的功能。

結(jié)語

沉浸式VR技術(shù)應用在在線協(xié)作學習過程中，能完善協(xié)作學習模式，優(yōu)化協(xié)作學習模式的效果。對通過沉浸式VR技術(shù)實現(xiàn)交互學習的應用實踐研究還需要進一步加強，但可以看出，在信息技術(shù)不斷發(fā)展的時代，基于沉浸式VR技術(shù)的協(xié)作學習充滿無限可能。

參考文獻：

[1]段丹萍.多種理論視角下的VR教育應用研究綜述[J].中國教育技術(shù)裝備，2019（06）：54-60.

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[3]黃榮懷.計算機支持的協(xié)作學習：理論與方法[M].北京：人民教育出版社，2003.

[4]余亮，黃榮懷.協(xié)作學習活動結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J].遠程教育雜志，2012（05）：74-81.

[5]白利霞.在線協(xié)作學習活動設(shè)計研究——以《教育技術(shù)專題》課為例[D].保定：河北大學，2010（06）：45.

作者簡介：王婧瑤（2001.10—），女，漢族，現(xiàn)為遼寧師范大學計算機與信息技術(shù)學院教育技術(shù)學專業(yè)學生，主要研究方向為線上線下協(xié)作學習研究。林琳（1987.11—），通訊作者，女，漢族，碩士學位，工作單位為遼寧師范大學計算機與信息技術(shù)學院，講師，主要研究方向為基礎(chǔ)教育信息技術(shù)有效教學。