基于VR的深度學(xué)習(xí)教學(xué)模式探究

胡田田

摘要：VR是近年來最具潛力的技術(shù)之一，在VR技術(shù)的支撐下，可以促進深度學(xué)習(xí)的實現(xiàn)，反之，深度學(xué)習(xí)的最后產(chǎn)物創(chuàng)新產(chǎn)品也可以促進VR技術(shù)的發(fā)展，將VR與深度學(xué)習(xí)并行研究是具有可行性的。但是關(guān)于兩者的并行研究卻比較少。在動態(tài)連續(xù)的VR境脈下，基于翻轉(zhuǎn)課堂進行前期準備、課前、課中、課后幾個環(huán)節(jié)的設(shè)計，這種教學(xué)模式下，學(xué)習(xí)者在新奇有趣、高沉浸、多交互的情境中實現(xiàn)知識的意義建構(gòu)、反思評價、遷移應(yīng)用、解決問題和創(chuàng)新，同時還可以促進學(xué)習(xí)者的元認知能力發(fā)展。

關(guān)鍵詞：VR;深度學(xué)習(xí);VR境脈;翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)模式

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）11-0191-02

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展，越來越多的新興技術(shù)已然呈現(xiàn)。在最近幾年的國際新媒體聯(lián)盟組織發(fā)布的地平線報告中，多次將VR技術(shù)列為未來幾年最具潛力的六大技術(shù)之一，所以將VR技術(shù)作為一種新型媒體形式引入到教育教學(xué)中具有重大的研究意義。同時，近幾年深度學(xué)習(xí)的出現(xiàn)也引起了學(xué)術(shù)界乃至廣大群眾的普遍關(guān)注，因為它不僅是一種全新的教育理念，還是學(xué)習(xí)方式變革的標志[1]。盡管VR和深度學(xué)習(xí)分別掀起了熱潮，卻鮮有將VR與深度學(xué)習(xí)并行研究的相關(guān)文章。深度學(xué)習(xí)要達到培養(yǎng)“深層認知能力”的目標，不僅需要互聯(lián)網(wǎng)上豐富的學(xué)習(xí)資源及學(xué)習(xí)工具，更需要具有VR功能的學(xué)習(xí)工具與資源，因為VR這種沉浸式技術(shù)能讓學(xué)生獲得對現(xiàn)實世界更全面、更真切的認識和體會， 進而形成深層認知能力[1]，同時，深度學(xué)習(xí)的反饋又能創(chuàng)造出更好的VR資源，因此，VR和深度學(xué)習(xí)是雙向支撐的，本文就基于VR的深度學(xué)習(xí)教學(xué)模式進行探究。

2 VR的內(nèi)涵和特點

VR（Virtual Reality）技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是在20世紀80年代初，由美國VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾（Jaron Lanier）首次提出的。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality VR）是以計算機技術(shù)為核心，結(jié)合相關(guān)科學(xué)技術(shù)，生成與一定范圍真實環(huán)境在視、聽、觸感等方面高度近似的數(shù)字化環(huán)境，用戶借助必要的裝備與數(shù)字化環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響，可以產(chǎn)生親臨對應(yīng)真實環(huán)境的感受和體驗[2]。Burdea和Coiffet使用三個“I”來定義了VR的基本特征[3]：沉浸感，交互性，構(gòu)想性。

3 深度學(xué)習(xí)的含義和特征

黎加厚提出：深度學(xué)習(xí)是指在理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判性地學(xué)習(xí)新的思想和事實，并將它們?nèi)谌朐械恼J知結(jié)構(gòu)中，能夠在眾多思想間進行聯(lián)系，并能夠?qū)⒁延械闹R遷移到新的情境中做出決策和解決問題的學(xué)習(xí)[3]。何克抗提出了深度學(xué)習(xí)的三個基本特征[1]：第一，動態(tài)的知識建構(gòu)有助于催生高階思維與深層認知能力;第二，為達到深度學(xué)習(xí)的目標須采用多種教與學(xué)方式及策略;第三，通過具身認知來發(fā)展學(xué)生的問題解決能力與創(chuàng)新能力。

4 基于VR的深度學(xué)習(xí)教學(xué)模式構(gòu)建

分析VR與深度學(xué)習(xí)的特征可以發(fā)現(xiàn)，VR的沉浸感給予了學(xué)習(xí)者具身性的體驗，VR的交互性和構(gòu)想性給學(xué)習(xí)者動態(tài)的知識構(gòu)建以及教學(xué)策略的應(yīng)用提供了支持，從而實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。反之，深度學(xué)習(xí)的最后產(chǎn)物創(chuàng)新產(chǎn)品也可以促進VR技術(shù)的發(fā)展。因此VR與深度學(xué)習(xí)是雙向支撐的，基于此本研究設(shè)計了如圖1所示的基于VR的深度學(xué)習(xí)教學(xué)模式。

4.1 理論依據(jù)

本研究的理論基礎(chǔ)是境脈學(xué)習(xí)理論。境脈，就是“情境”，“脈絡(luò)”。境脈學(xué)習(xí)是一類基于問題解決、綜合運用知識、涵育元認知素養(yǎng)的學(xué)習(xí)行為，以浸潤型生成性的學(xué)習(xí)方式為主導(dǎo) [7]。 “情境”是現(xiàn)實的，是靜態(tài)的，但是境脈學(xué)習(xí)理論強調(diào)的是“境脈”，這里的“境脈”是全面的，交互聯(lián)系的，動態(tài)持續(xù)的，并且可以是想象的。在VR技術(shù)的支持下，我們就可以構(gòu)想出虛擬的境脈用于教學(xué)之中，在這里，筆者稱之為“VR境脈”。相對來說，“VR境脈”是更具有趣味性，更具有沉浸感，交互聯(lián)系性更強，構(gòu)想性更大，囊括更廣泛的學(xué)習(xí)要素。在這種境脈之下，有利于促進深度學(xué)習(xí)的發(fā)生和實現(xiàn)。

4.2 前期準備

在前期準備階段中，首先，需要進行VR教室，VR設(shè)備，以及VR云平臺的搭建。整個教學(xué)模式都是基于VR實現(xiàn)的，所以VR硬件設(shè)施以及軟件系統(tǒng)的配置是基礎(chǔ)。其中比較重要的一環(huán)就是VR學(xué)習(xí)資源以及VR境脈的設(shè)計。VR境脈不是單純的情境設(shè)計，這種境脈包括具體VR情境、現(xiàn)實情境、學(xué)習(xí)要素、社會文化制約、學(xué)習(xí)者情感體驗和情緒狀態(tài)等等，而且是動態(tài)持續(xù)的。

其次，需要進行深度學(xué)習(xí)的前期學(xué)習(xí)分析和資源準備。學(xué)習(xí)的主動性、學(xué)習(xí)投入程度和學(xué)習(xí)保持力是深度學(xué)習(xí)的內(nèi)源保障[8]。在設(shè)計VR境脈時要能夠兼容多種認知風(fēng)格，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自身情況進行調(diào)整，充分體現(xiàn)因材施教的理念。此外，不同學(xué)科有不同的教學(xué)內(nèi)容，甚至同一學(xué)科也有不同層次的教學(xué)內(nèi)容，所以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特征，設(shè)計的學(xué)習(xí)活動要有具身性、沉浸性，教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動要與連續(xù)性的VR境脈融合在一起，在教學(xué)過程中自然順暢地實施。

4.3 課前

翻轉(zhuǎn)課堂的核心在于通過對傳統(tǒng)課堂的翻轉(zhuǎn)，把大量的直接講授移出到課外， 從而解放了寶貴的課堂時間用來進行有意義的深層學(xué)習(xí)[9]。因此，本研究在翻轉(zhuǎn)課堂的基礎(chǔ)之上進行創(chuàng)新設(shè)計。

課前，首先在VR云平臺上，利用創(chuàng)設(shè)好的VR境脈，讓學(xué)習(xí)者進入VR境脈并與VR資源進行沉浸交互體驗，這樣可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣，進入積極的情緒狀態(tài)。其次，先行引導(dǎo)。在問題解決和知識建構(gòu)過程中，如果學(xué)習(xí)者缺乏相關(guān)知識儲備，會出現(xiàn)淺層次學(xué)習(xí)和參與度較低等問題[10]，進而影響學(xué)生知識建構(gòu)的效果[11]。所以在深度學(xué)習(xí)之前，要先設(shè)計好一個“先行組織者”或者“腳手架”的概念框架，學(xué)習(xí)者基于概念框架這個固著點，可以清楚方便地組織新知識，為知識建構(gòu)和深度學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。再者，基于“問題”的學(xué)習(xí)更容易發(fā)揮學(xué)生的思考能力[1]，教師在搭建好概念框架的同時以一個“問題”引入，整理好教學(xué)資源和教學(xué)視頻并共享給學(xué)習(xí)者，此時，在VR境脈的支持下，學(xué)習(xí)者基于概念框架和問題進入淺層學(xué)習(xí)，將需要簡單記憶理解的學(xué)習(xí)內(nèi)容通過教學(xué)視頻提前學(xué)完，并在VR云平臺上進行自測檢驗。

4.4 課中

課中階段，是實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵階段。首先，評價學(xué)習(xí)者是否觸發(fā)了深度學(xué)習(xí)。在課前階段學(xué)習(xí)者基于VR云平臺記憶理解了學(xué)習(xí)內(nèi)容并進行了自測，這個過程其實就是從淺層學(xué)習(xí)到深度學(xué)習(xí)的過渡。如果自測不達標，說明沒有進入到深度學(xué)習(xí)，需要重新進行新知理解;如果自測達標，說明已經(jīng)具備了深度學(xué)習(xí)的條件，再根據(jù)不同學(xué)習(xí)者的特點，個性化的使用策略引導(dǎo)進入深度學(xué)習(xí)。新知理解是觸發(fā)深度學(xué)習(xí)的前提， 故評價深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)是對新知識的深度理解[12]。

其次，課中階段已經(jīng)由個人學(xué)習(xí)場域轉(zhuǎn)到集體學(xué)習(xí)場域，周圍環(huán)境更復(fù)雜，刺激更多，也更容易引發(fā)思考，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。第一，在VR教室中，學(xué)習(xí)者帶著“問題”，以及在視頻講授過程中引發(fā)的思考，都可以基于VR境脈進行具身體驗，與VR境脈通過感知設(shè)備進行交互，在情境中實踐探索，尋求解決方法和答案。在這個過程中，學(xué)習(xí)者是積極主動地學(xué)習(xí)，教師只是引導(dǎo)者，協(xié)助者。第二，在VR境脈中探索時，學(xué)習(xí)者可以個性化地自主調(diào)控。在VR境脈中，會有許多不同難度層次的情境，學(xué)習(xí)者依據(jù)自身情況，選擇不同的情境去探索，可以是在前面的一些思考和疑問，也可以是前面的“問題”或者催生的新問題。給學(xué)習(xí)者一定的支配自由，可以保持他們積極情緒，有利于深度學(xué)習(xí)的實現(xiàn)。第三，探索過程，就是意義建構(gòu)知識的過程。學(xué)習(xí)者自主選擇適合的學(xué)習(xí)策略，與VR境脈不斷交互，將新舊知識進行聯(lián)系，擴展其認知結(jié)構(gòu)以達到同化，新舊知識再進行重組，形成新的認知結(jié)構(gòu)實現(xiàn)順應(yīng)。

再者，在進行完自主調(diào)控學(xué)習(xí)之后，可能會出現(xiàn)更復(fù)雜的問題，因此需要學(xué)習(xí)共同體之間進行交互溝通。可以生生交互，師生交互，甚至可以是網(wǎng)上專家進行引導(dǎo)解答。學(xué)習(xí)共同體之間通過小組討論，頭腦風(fēng)暴，深度會談等方式交流探討實踐，直到解決問題，或者創(chuàng)造出新產(chǎn)品。交流過程可以在現(xiàn)實情境中進行，也可以在VR情境中進行。有研究發(fā)現(xiàn)，在VR條件下長時間沉浸在仿真情境會預(yù)知學(xué)習(xí)活動的發(fā)生與發(fā)展，大腦會處于相對抑制的狀態(tài)。所以在課中，可以采用VR環(huán)境與真實環(huán)境相結(jié)合的方式。

最后，遷移應(yīng)用，創(chuàng)新解決。遷移應(yīng)用和創(chuàng)新是評價深度學(xué)習(xí)程度的依據(jù)。這里的遷移主要分為內(nèi)部關(guān)聯(lián)遷移和外部拓展遷移。內(nèi)部關(guān)聯(lián)遷移就是在順應(yīng)新知識以后的認知結(jié)構(gòu)下，基于VR境脈解決同學(xué)科，同單元的相似問題。外部拓展遷移就是在VR境脈中跨單元，甚至跨學(xué)科解決新問題，這時的認知結(jié)構(gòu)有更強的聯(lián)結(jié)性。創(chuàng)新解決則是在VR境脈實踐探究過程中，遷移應(yīng)用實現(xiàn)之后，融入了元認知知識，自己催生出新知識，新思想或者創(chuàng)造出新產(chǎn)品，解決了更復(fù)雜的問題，這就培養(yǎng)了元認知能力，問題解決能力和創(chuàng)新能力，是深度學(xué)習(xí)的最高境界。

4.5 課后

評價是貫穿整個課堂的，評價方式是多元化的，可以設(shè)置VR闖關(guān)游戲測試深度學(xué)習(xí)的程度，也可以通過考試，作品大賽的方式進行評價。評價標準要全面，知識、情感、品德、實踐、合作性、創(chuàng)新性、完整性等囊括各個方面以促進學(xué)習(xí)者的全面發(fā)展。在課后，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)記錄每個學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況形成個性化的電子檔案。電子檔案可以記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格，認知偏好，測驗成績，反思報告，創(chuàng)新產(chǎn)品等等，家長、教師可以根據(jù)電子檔案更全面的了解和評價學(xué)習(xí)者。同時電子檔案為學(xué)習(xí)者提供了個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)資源，從而促進學(xué)習(xí)者的終身學(xué)習(xí)。

在以上的幾個階段中，VR與深度學(xué)習(xí)是雙向支撐的，VR為深度學(xué)習(xí)提供了技術(shù)支持，深度學(xué)習(xí)促進了VR資源的優(yōu)化。而且在深度學(xué)習(xí)的最高階段，實現(xiàn)創(chuàng)新之后，經(jīng)過稍長的周期，學(xué)習(xí)者可以創(chuàng)新出更優(yōu)質(zhì)的VR資源。

5 結(jié)語

深度學(xué)習(xí)可以促進學(xué)習(xí)者的問題解決能力和創(chuàng)新能力，這也是學(xué)習(xí)的最終目的。VR是近年來最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一，在VR技術(shù)的支持下，課堂學(xué)習(xí)更精彩，更活潑，而且，VR的沉浸感、交互性、構(gòu)想性與深度學(xué)習(xí)的動態(tài)知識構(gòu)建、多種教與學(xué)方式、具身認知的支持，這些特征之間是互相支撐的?；赩R的深度學(xué)習(xí)教學(xué)模式是在翻轉(zhuǎn)課堂的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新設(shè)計，在VR境脈的脈絡(luò)里面，加強沉浸感、交互性，促進動態(tài)知識構(gòu)建，一步步引發(fā)深度學(xué)習(xí)，發(fā)展深度學(xué)習(xí)，完成深度學(xué)習(xí)?？偠灾?，這是一種更加能激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣，有更多的技術(shù)支持，更豐富的資源支持，以及引發(fā)不斷反思從而解決問題，創(chuàng)造新知識新產(chǎn)品的教學(xué)模式，希望能給各界人士一些啟發(fā)和參考。

參考文獻：

[1] 何克抗.深度學(xué)習(xí)：網(wǎng)絡(luò)時代學(xué)習(xí)方式的變革[J].教育研究，2018，39（5）：111-115.

[2] 趙沁平.虛擬現(xiàn)實綜述[J].中國科學(xué)（F輯：信息科學(xué)），2009，39（1）：2-46.

[3] Burdea，G. and P.Coiffet.Virtual Reality Technology [M] . New York ， USA ： John Wiley & Sons ， 1994.

[4] 郭楠.虛擬現(xiàn)實支持下的具身學(xué)習(xí)設(shè)計與應(yīng)用研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2017.

[5] 徐燕萍.境脈學(xué)習(xí)：一種引導(dǎo)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)型的新范式[J].江蘇教育研究，2017（29）：23-27.

[6] 康淑敏.基于學(xué)科素養(yǎng)培育的深度學(xué)習(xí)研究[J].教育研究，2016，37（7）：111-118.

[7] 郭建鵬.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式：變式與統(tǒng)一[J].中國高教研究，2019（6）：8-14.

[8] 胡小勇，李麗娟，鄭曉丹.在線環(huán)境下學(xué)習(xí)者協(xié)作解決問題的策略研究[J].中國電化教育，2015（1）：44-50.

[9] 韋怡彤，王繼新，丁茹.混合式學(xué)習(xí)環(huán)境下深度學(xué)習(xí)導(dǎo)向的協(xié)同知識建構(gòu)模式研究——以《教育技術(shù)學(xué)導(dǎo)論》課程為例[J].中國電化教育，2019（9）：128-134.

[10] 劉哲雨，郝曉鑫，王紅，等.學(xué)習(xí)科學(xué)視角下深度學(xué)習(xí)的多模態(tài)研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2018，28（3）：12-18.

[11] 高偉，王昱霖，宋笑迎，等.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)下深度學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建研究[J].軟件，2019，40（5）：42-46.

【通聯(lián)編輯：王力】