陌生情境虛擬仿真實驗系統(tǒng)的探索與實踐

鄒笑

摘要：虛擬現(xiàn)實作為一種高新技術(shù)，在開放教育中起著重要作用。針對學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀開發(fā)陌生情境虛擬仿真實驗系統(tǒng)，設(shè)計教學(xué)思路，制定教學(xué)目標和教學(xué)過程并應(yīng)用于教學(xué)實踐。最后得到有效的教學(xué)反饋，主要包括激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情;幫助理解抽象問題;豐富網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源;提升學(xué)生實訓(xùn)技能。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);陌生情境實驗;學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué);開放教育;教學(xué)實踐

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0246-03

隨著我國科技與經(jīng)濟的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實受到廣泛關(guān)注。國務(wù)院于2006年頒布了《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)列為信息領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)展的前沿技術(shù)之一[1]。2016年，中國電子技術(shù)標準化研究院組織編寫了《虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》，指出中國VR產(chǎn)業(yè)具有巨大潛力，并針對未來發(fā)展給出了相應(yīng)的政策建議。如今，虛擬現(xiàn)實技術(shù)蓬勃發(fā)展，在社會生活的各大領(lǐng)域中占據(jù)著重要地位。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

1.1虛擬現(xiàn)實的內(nèi)涵與特點

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality）是能夠生成一個模擬真實世界的虛擬環(huán)境的計算機領(lǐng)域前沿技術(shù)[2]。利用計算機仿真技術(shù)與多種多媒體技術(shù)構(gòu)建一個逼真的虛擬場景，用戶在計算機軟件及各種傳感器的支持下，能通過人的視覺、聽覺、觸覺等各種感官形成人與機器的交互，在這個具有沉浸感的環(huán)境中進行各種交互式體驗。其中，虛擬仿真技術(shù)中的傳感器包括數(shù)據(jù)手套、三維空間交互球、頭盔顯示器、操作手柄等傳感設(shè)備。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為人與計算機提供了新的互動運作模式，其特點主要體現(xiàn)在：

1）沉浸性（Immersion）。沉浸性又稱臨場性，指用戶感受到作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實程度，被認為是VR系統(tǒng)的性能尺度。虛擬現(xiàn)實技術(shù)根據(jù)人類視覺、聽覺的生理心理特點，由計算機產(chǎn)生逼真的三維立體圖像，用戶在戴上數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示器、操作手柄等傳感設(shè)備后，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，產(chǎn)生身臨其境的感覺[3]。

2）交互性（Interactivity）。虛擬現(xiàn)實中，用戶使用傳感設(shè)備對虛擬環(huán)境中的對象進行觸摸或操作，計算機便會及時更新三維視圖，并將新的視覺等效果呈現(xiàn)給用戶，具有極強的交互性。

3）構(gòu)想性（Imagination）。設(shè)計者根據(jù)一定的目標，通過想象而進行虛擬環(huán)境的創(chuàng)設(shè)。用戶則可以進入虛擬空間，憑借自己的感知覺與認知對系統(tǒng)運行的狀態(tài)和過程進行邏輯思維和聯(lián)想創(chuàng)造，以此來獲取新的知識。

1.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的優(yōu)勢

2012年教育部通過了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2010-2020）》，將虛擬仿真實驗教學(xué)作為高等教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)越來越廣泛地被應(yīng)用于教育中，其優(yōu)勢也日益顯現(xiàn)：

1）虛擬仿真技術(shù)可以為學(xué)生展現(xiàn)出比傳統(tǒng)教學(xué)手段更真實的場景。傳統(tǒng)的課堂多以教師講授學(xué)生被動接受知識的方式展開教學(xué);而在虛擬的情境中，學(xué)生的臨場感大大增強，能夠在逼真的場景中加深對知識的理解，逐漸由被動的接受者成為主動的學(xué)習(xí)者。

2）虛擬仿真技術(shù)可以幫助教師更有效地建立正面積極的課堂教學(xué)情境。在教室教學(xué)設(shè)計過程中，教師可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)用類似“微課”的素材集中解決一個問題;也可以用“翻轉(zhuǎn)課堂”的素材讓學(xué)生在課堂上進行深度學(xué)習(xí)和討論，增加師生互動[4]。

3）虛擬仿真技術(shù)能夠避免真實實驗可能帶來的危險[5]。生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、機械等實驗存在著一定的危險性，讓學(xué)生在虛擬情境中進行操作，能夠避免意外事故的發(fā)生，減少潛在的實驗風險。

4）虛擬仿真技術(shù)可以改善實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境。在實踐教學(xué)中，實訓(xùn)實驗室的投入建設(shè)是許多教師面臨的困難，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠解決實訓(xùn)設(shè)備的不足問題，從而有效改善實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境，也大大節(jié)約了實訓(xùn)成本。

2 開放教育中兒童發(fā)展心理學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀

2.1學(xué)情分析

學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)是國家開放大學(xué)學(xué)前教育專業(yè)?？频囊婚T必修課。該課程主要論述了學(xué)前兒童心理發(fā)展理論，以及不同年齡階段的心理特點和兒童心理發(fā)展的趨勢，并闡述了國內(nèi)外兒童心理學(xué)學(xué)科研究的現(xiàn)狀和展望等。旨在為學(xué)生形成正確的兒童觀、教育觀奠定堅實的理論基礎(chǔ)，使學(xué)生理解兒童心理學(xué)的基本概念，掌握學(xué)前兒童心理發(fā)展的特點和規(guī)律，并通過課程實踐，形成初步的了解和研究兒童心理的能力。本課程通常是學(xué)生又愛又怕的學(xué)科，修習(xí)本課程的學(xué)生中，年齡多數(shù)集中在20-30歲左右，部分從事幼教工作，對兒童心理學(xué)有著一定的學(xué)習(xí)興趣;但從業(yè)年限短，所具備的兒童心理學(xué)理論知識不夠扎實，且較難靈活運用理論知識解決工作實踐中的具體問題;文化基礎(chǔ)知識較為薄弱，面對大量復(fù)雜難懂的心理學(xué)理論望而生畏。因此在教學(xué)過程中需要密切結(jié)合教學(xué)案例，開展情境化教學(xué)，幫助學(xué)生加深對抽象理論的理解。

2.2學(xué)習(xí)資源分析

目前本專業(yè)課程文字教材、錄像教材、IP課件、網(wǎng)上資源、其他輔助教學(xué)資料等課程資源比較齊全。但存在的突出問題有：第一，資源的時效性差。專業(yè)必修課學(xué)習(xí)資源的時效性較弱，學(xué)前兒童發(fā)展的新思想、新觀點沒能及時地在課程資源中體現(xiàn);第二，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)”理念的不斷深化，本課程的資源已不能滿足學(xué)生網(wǎng)上教學(xué)的需要。如微課、網(wǎng)絡(luò)課程等課程資源較少，不能滿足微學(xué)習(xí)、網(wǎng)上有效互動、網(wǎng)上教、學(xué)、評、測一體化的需要等。第三，概念具體化及理論形象化的學(xué)習(xí)資源較為匱乏。學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)是一門理論居多且概念抽象的課程，部分所學(xué)內(nèi)容遠離學(xué)生的生活和已有經(jīng)驗，而他們又無法親身經(jīng)歷或觀察到一些心理學(xué)實驗，導(dǎo)致對某些知識難點的掌握存在困難。

因此，在開放教育學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)的實踐教學(xué)中，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建虛擬仿真平臺，構(gòu)建一個完善、開放的教學(xué)資源體系，能夠緩解學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，幫助他們在工作崗位中能有效地根據(jù)科學(xué)規(guī)律對嬰幼兒進行保育和教育。

3 陌生情境虛擬仿真實驗系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)用

陌生情境虛擬仿真實驗的運行依托于浙江電大遠程開放實驗平臺的支撐，二者通過數(shù)據(jù)接口無縫對接及平臺提供的面向用戶的智能指導(dǎo)、自動批改服務(wù)功能，盡可能幫助用戶實現(xiàn)自主的實驗，加強實驗項目的開放服務(wù)能力，提升開放服務(wù)效果。本實驗系統(tǒng)采用虛擬仿真的形式再現(xiàn)了由美國心理學(xué)家Mary Ainsworth等人設(shè)計的陌生情境的完整流程，使學(xué)生可以反復(fù)觀察并體驗嬰兒在陌生的環(huán)境中并與母親分離后的行為和情緒表現(xiàn)。

3.1教學(xué)思路

該實驗向嬰兒提供了三種潛在的難以適應(yīng)的情境，分別為陌生情境、與親人分離情境和與陌生人相處情境，通過測驗來研究嬰兒在這幾種不同的情境下所表現(xiàn)出的探索行為、分離焦慮反應(yīng)和依戀行為等。在兒童心理學(xué)中，依戀指的是嬰兒與成人（父母或其他主要照料者）所形成的持久的情感聯(lián)結(jié)。由于這種情感聯(lián)結(jié)，嬰兒在不高興時會趨近主要照料者，在陌生人引起焦慮時，嬰兒喜歡得到這個成人的照料;而如果強迫同這個人分離，嬰兒會引起不滿。陌生情境虛擬仿真實驗系統(tǒng)運用觀察與沉浸式體驗的教學(xué)手法，從學(xué)生的需求和認知發(fā)展出發(fā)，構(gòu)建了學(xué)習(xí)模式和考核模式兩大模塊，從而全面了解安全型依戀、矛盾型依戀和回避型依戀三種依戀類型兒童的行為特點和情緒反應(yīng)。

3.2教學(xué)目標

1）知識目標：了解陌生情境實驗的內(nèi)容與步驟，掌握不同依戀類型的嬰兒在陌生情境下所展現(xiàn)的不同反應(yīng)。

2）技能目標：熟悉陌生情境虛擬仿真實驗的操作步驟，提升實踐操作的能力和運用理論知識分析問題的能力。

3）情感目標：樹立科學(xué)的學(xué)前兒童教育觀，形成良好的兒童心理健康促進意識。

3.3教學(xué)實施

陌生情境虛擬仿真實驗將教學(xué)過程分為三個環(huán)節(jié)：

1）介紹實驗，明確任務(wù)

通過文字材料，使學(xué)生熟悉陌生情境實驗的背景，明確實驗?zāi)康模瑥亩鴮τH子依戀有一定的了解。本實驗依托虛擬仿真軟件系統(tǒng)，模擬在一個房間中嬰兒所面對的陌生情境。陌生情境實驗分為七個片段，如表1所示，以此觀察不同情境中嬰兒的表現(xiàn)，從而分析其與母親的依戀關(guān)系。

2）觀察學(xué)習(xí)，記錄行為

依次選擇安全型依戀、回避型依戀、矛盾型依戀的實驗動畫進行觀察和學(xué)習(xí)，并分別記錄不同依戀類型的嬰兒在七個陌生情境片段中的不同行為反應(yīng)（如對玩具的擺弄、情緒反應(yīng)、與陌生人的交往傾向等），以此來了解兒童和母親之間依戀的強度。

3）沉浸體驗，深入探究

此環(huán)節(jié)中，學(xué)生的身份從“局外人”轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬持腥恕?，即以心理實驗者——“陌生人”的角色進入實驗情境中，進行沉浸式學(xué)習(xí)體驗。當以實驗者的身份置身于陌生情境中，學(xué)生可以通過人機交互與嬰兒進行互動，例如陪同嬰兒玩玩具、當嬰兒哭泣時安撫情緒等，從而深入探究不同嬰兒所反映出不同依戀類型的特點。

4）判斷類型，操作答題

此環(huán)節(jié)是進入考核模式，旨在針對上述實驗學(xué)習(xí)進行階段性的檢測，以檢驗學(xué)習(xí)效果。學(xué)生根據(jù)觀看到的嬰兒行為表現(xiàn)來判斷其依戀類型，并具體評價分析其表現(xiàn)行為。

3.4教學(xué)反饋

3.4.1鼓勵自主探究，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

將虛擬仿真技術(shù)引入學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)的課堂，能夠充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。以任務(wù)驅(qū)動法為主線，圍繞陌生情境實驗任務(wù)展開學(xué)習(xí)，改變學(xué)生原有的被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，使學(xué)生積極地投入到學(xué)習(xí)活動中來，主動建構(gòu)探究、實踐、思考、運用、解決和高智慧一體的學(xué)習(xí)體系。

3.4.2降低學(xué)科難度，幫助理解抽象理論

陌生情境虛擬仿真實驗的設(shè)計主要是為了幫助學(xué)生理解嬰兒三種依戀的類型，包括“安全型”“矛盾型”和“回避型”三大模塊，通過自由選擇可以查看三種依戀類型的理論知識。在實驗實施過程中有七個復(fù)雜的情境片段，而這些不同的情境中每一類型的嬰兒所表現(xiàn)出不同的情緒反應(yīng)，則可以通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)向?qū)W生生動地展示陌生情境實驗的完整流程，使依戀這個抽象的概念直觀化和形象化，以便于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更好地理解親子依戀的類型及其對嬰幼兒成長的重要性，有效地掌握知識重點，解決知識難點。

3.4.3優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境，豐富網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源

學(xué)習(xí)環(huán)境指的是學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)發(fā)生的“時間”和“空間”及為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動提供的各種支持條件[6]。學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)化對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有著重要影響。虛擬現(xiàn)實技術(shù)打破了以往單一的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式，為學(xué)生構(gòu)建了一個完善、開放的教學(xué)資源體系，實現(xiàn)了網(wǎng)上教、學(xué)、評、測一體化的功能，極大優(yōu)化了開放教育學(xué)習(xí)環(huán)境。同時，沉浸式體驗為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了逼真又感性的學(xué)習(xí)材料，將學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)課程陌生情境實驗制作成相應(yīng)的配套資源，能夠輔助學(xué)生更好更快地理論聯(lián)系實際，也有利于探索多元的開放教育教學(xué)模式，從而更好地實現(xiàn)遠程實踐教學(xué)的長遠目標。

3.4.4理論結(jié)合實踐，提升學(xué)生實訓(xùn)技能

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的加入使專業(yè)實踐教學(xué)的實訓(xùn)內(nèi)容、實訓(xùn)手段、實訓(xùn)模式都發(fā)生了深刻的變革，為開放教育發(fā)展中面臨的實踐教學(xué)難題提供了高效的解決方案。在陌生情境虛擬仿真實驗中，學(xué)生有更多的機會對嬰幼兒依戀類型和行為進行分析和處理，以提高其相關(guān)的教育教學(xué)技能。虛擬現(xiàn)實技術(shù)將學(xué)生所學(xué)的學(xué)前兒童心理學(xué)內(nèi)容充分與學(xué)前教育實踐相結(jié)合，與學(xué)前教育工作中的典型工作任務(wù)相結(jié)合，突出了課程的實踐性，避免了理論與實踐的分離。

4結(jié)語

將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)的課程教學(xué)中，有利于來自不同區(qū)域的學(xué)生增強學(xué)習(xí)體驗，提高學(xué)習(xí)效率。也有助于豐富虛擬現(xiàn)實應(yīng)用于學(xué)前教育的理論研究成果，促進電大學(xué)前教育研究水平的提高，具有豐富的理論意義。目前，陌生情境虛擬仿真實驗已取得初步成效，如何構(gòu)建完整的學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)虛擬仿真實驗體系，仍需要持續(xù)的關(guān)注和探究。

參考文獻：

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