V R技術(shù)與教育融合現(xiàn)狀分析

張 毅

（南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)碼藝術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210000）

V R是Virtual R eality的縮寫，意為虛擬現(xiàn)實(shí)。V R技術(shù)基于計(jì)算機(jī)、仿真等技術(shù)模擬虛擬環(huán)境，帶給人沉浸式體驗(yàn)。

一、V R教育教學(xué)模式及策略的研究現(xiàn)狀

關(guān)于V R教育眾多學(xué)者提出了不同的教學(xué)模式和方法，高嵩等歸納總結(jié)了國外的教學(xué)模式，認(rèn)為可分為“基于人際關(guān)系的協(xié)作學(xué)習(xí)”模式、“桌面虛擬現(xiàn)實(shí)在線學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)”模式和“綜合課程”模式[1]等。多位學(xué)者將目光集中于基于游戲的教學(xué)及學(xué)習(xí)模式，以及以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)模式。前者因V R極強(qiáng)的沉浸性、交互性、構(gòu)想性和智能性，讓“玩家”“明確清晰地獲知自己當(dāng)前的目標(biāo)、目前已完成的進(jìn)度以及完成后的收益”，它同時(shí)還具備即時(shí)反饋的激勵(lì)機(jī)制，因此能形成內(nèi)在動(dòng)因，從而使學(xué)習(xí)高效完成。華子荀提出應(yīng)“以認(rèn)知學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，抽取‘同化、順應(yīng)、機(jī)械學(xué)習(xí)、意義學(xué)習(xí)’四類關(guān)鍵要素，建立虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境支持的學(xué)習(xí)者動(dòng)覺學(xué)習(xí)機(jī)制框架”[2]。后者認(rèn)為研究對象應(yīng)從技術(shù)研究逐步轉(zhuǎn)向教學(xué)主體，因?yàn)椤敖逃尸F(xiàn)向技術(shù)祈求的姿態(tài)實(shí)屬無奈。V R教育的研究取向要以人性解放為主?！盵1]在教育的核心價(jià)值觀由“教”轉(zhuǎn)到“學(xué)”的基礎(chǔ)上，以激發(fā)學(xué)習(xí)者的能動(dòng)性為關(guān)鍵點(diǎn)，找到教學(xué)主體與輔助技術(shù)兩者間的平衡點(diǎn)。高嵩等明確指出，在研究V R教育本體理論的時(shí)候，必須綜合系統(tǒng)地研究V R教育中技術(shù)的四重屬性，并圍繞此屬性來認(rèn)真穩(wěn)步地展開。[1]

在教學(xué)策略方面，趙一鳴等認(rèn)為“在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中有效的教學(xué)策略設(shè)計(jì)是提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵因素”[3]。林齊盼等提出“將虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的主要策略分為超越時(shí)空呈現(xiàn)學(xué)習(xí)資源、提供探究實(shí)驗(yàn)的工具和創(chuàng)建實(shí)操訓(xùn)練場景這三種類型”[4]。他們還認(rèn)為“從V R教育應(yīng)用策略來看，主要是利用V R提供探究實(shí)驗(yàn)的工具和創(chuàng)建實(shí)操訓(xùn)練場景兩種策略，且后者多于前者”[4]。

總體來看，各種利用V R技術(shù)進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)的策略是關(guān)鍵，而在教學(xué)策略設(shè)計(jì)方面需要以學(xué)習(xí)者為教學(xué)及學(xué)習(xí)的主體，并據(jù)此深入考慮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來的“互動(dòng)深度”與學(xué)習(xí)時(shí)長，從而達(dá)到促進(jìn)學(xué)生積極參與的目的。

二、V R教育學(xué)習(xí)環(huán)境搭建的研究現(xiàn)狀

目前，該方面的研究致力于使用V R技術(shù)促進(jìn)新一代學(xué)習(xí)環(huán)境的形成。具體的研究和實(shí)踐集中在各大高校中，以改變傳統(tǒng)教學(xué)方式、提升情境體驗(yàn)為目標(biāo)。

由于V R技術(shù)獨(dú)特的交互性、虛擬性和沉浸性，可以實(shí)現(xiàn)原本不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，訪問不可能訪問的對象。V R擴(kuò)大了學(xué)術(shù)環(huán)境的視野，也可以在困境中提供新的探索路徑。同時(shí)V R技術(shù)還提供了一種全新的立體學(xué)習(xí)環(huán)境，使得學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式大為改觀。他們不再通過追尋一個(gè)扁平化的文本或是抽象的歷史文化坐標(biāo)來學(xué)習(xí)，而是全方位地深度參與學(xué)習(xí)。

1.新型學(xué)習(xí)環(huán)境的分類

新型學(xué)習(xí)環(huán)境的搭建，從硬件設(shè)施上可分為兩種，一種是搭建專業(yè)的“CAVE”V R環(huán)境，即沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境。另一種則是利用頭盔或單面3D墻壁搭建簡單的半沉浸式或非沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境。

“CAVE”是“洞穴”的意思，是在硬件設(shè)備上利用超大屏幕制作墻面，在上下左右前后6個(gè)面上進(jìn)行全方位的虛擬環(huán)境營造，再輔以強(qiáng)大的編輯操作系統(tǒng)，使得進(jìn)入其中的學(xué)習(xí)者猶如置身“洞穴”，完全沉浸于虛擬現(xiàn)實(shí)的世界，是名副其實(shí)的“身臨其境”。

半沉浸式或非沉浸式環(huán)境，利用頭盔或單面3D墻壁與普通電腦來實(shí)現(xiàn)，接受度較廣。因?yàn)閮r(jià)格不像完全沉浸式環(huán)境那么高昂，所以在公共教育方面有一定運(yùn)用。

2.新型學(xué)習(xí)環(huán)境與“深度學(xué)習(xí)”

在整個(gè)學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)習(xí)者不僅僅要掌握基本的理論知識，更重要的是通過學(xué)習(xí)形成對該知識的深刻理解，并最終獲得一種屬于自己的抽象性思想。這種抽象模式通過組合和轉(zhuǎn)換先前的模式來生成。這種思想是在特定知識領(lǐng)域中對具體知識的一種領(lǐng)悟和升華。它不可能通過簡單的文本閱讀或是話語教導(dǎo)，甚至體驗(yàn)來獲得。它必須經(jīng)歷一個(gè)從實(shí)例到抽象概念再到新實(shí)例的轉(zhuǎn)變過程。這樣的過程就是所謂的“深度學(xué)習(xí)”，而完成“深度學(xué)習(xí)”恰恰是教學(xué)中比較復(fù)雜的目標(biāo)。選用V R技術(shù)來建設(shè)新型的學(xué)習(xí)環(huán)境有助于學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。而這一點(diǎn)在兒童和青少年教育或是公共教育領(lǐng)域表現(xiàn)突出。以“地球的形狀”項(xiàng)目為例，此前的研究表明幼兒難以把握“地球是橢圓的”這一概念。而利用V R技術(shù)來教導(dǎo)幼兒“地球是橢圓的”明顯提高了幼兒的認(rèn)知。

三、V R教育教學(xué)資源的開發(fā)現(xiàn)狀

目前國內(nèi)該領(lǐng)域的研究主要分為三個(gè)方面。首先，集中在對操作性要求較高的學(xué)科，要建立全虛擬實(shí)操訓(xùn)練場所資源，如飛機(jī)駕駛、機(jī)械維修等。其次，集中在學(xué)科中需要反復(fù)練習(xí)的實(shí)際操作技能部分，要建立虛擬實(shí)驗(yàn)室資源，如醫(yī)學(xué)學(xué)科中關(guān)于醫(yī)療手術(shù)的部分，開發(fā)手術(shù)訓(xùn)練室；生物化學(xué)學(xué)科中具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)部分，開發(fā)生化實(shí)驗(yàn)室等。最后，集中在公共教育虛擬資源開發(fā)方面，如在語言學(xué)習(xí)和文史學(xué)習(xí)方面，要開發(fā)相應(yīng)的虛擬環(huán)境。研究表明該類資源的開發(fā)往往遵循建構(gòu)主義理論，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用已有知識和經(jīng)驗(yàn)，在虛擬資源中邊學(xué)習(xí)新知識，邊靈活運(yùn)用，最終完成學(xué)習(xí)意義方面的建構(gòu)。

但值得注意的是，學(xué)科資源的開發(fā)應(yīng)該是動(dòng)態(tài)的、可生成的。在開發(fā)過程中，應(yīng)該將教師和學(xué)生作為資源的創(chuàng)作主體。目前由于投入較高，高校信息中心或是相關(guān)專業(yè)制作公司是教育資源的唯一創(chuàng)造方，這容易使資源開發(fā)形成“孤島”，造成資源的固化。針對這一點(diǎn)，已有學(xué)者進(jìn)行了研究。徐麗芳就在總結(jié)國外系列案例之后，給出了先進(jìn)示范樣本：與國內(nèi)外大部分V R平臺不允許學(xué)生自主創(chuàng)建教學(xué)資源不同，日本的Engage “可以提供內(nèi)容制作服務(wù)，允許教育工作者創(chuàng)建和制定教學(xué)計(jì)劃，包括一些虛擬現(xiàn)實(shí)教育項(xiàng)目的制作——這有效地提高了教師和學(xué)生之間互動(dòng)的自由度和個(gè)性化程度?！盵5]

四、V R作為教育平臺的開發(fā)現(xiàn)狀

研究V R學(xué)習(xí)系統(tǒng)與平臺開發(fā)也是當(dāng)下的一個(gè)熱點(diǎn)。目前，V R開發(fā)一直處于零散的狀態(tài)，缺乏系統(tǒng)化的統(tǒng)籌把握。周明全認(rèn)為應(yīng)形成一個(gè)系統(tǒng)的V R教育平臺，即“可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)系統(tǒng)”，“實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容可視化、教學(xué)環(huán)境虛擬化、教學(xué)過程交互化、教學(xué)評價(jià)客觀化”[6]的完整過程。在這個(gè)過程中，教師可以基于這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)的教學(xué)設(shè)計(jì)，并讓學(xué)生基于問題進(jìn)行探究式的學(xué)習(xí)，這樣不僅能實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容即教學(xué)資源的生成式開發(fā)，還能形成完整的情境式教學(xué)，完成師生之間、學(xué)生之間、人機(jī)之間的交互，并通過新型的評價(jià)方式，如3D打印等方式，做到教學(xué)效果的前后驗(yàn)證，形成真正客觀的教學(xué)評價(jià)。其中，平臺對協(xié)作學(xué)習(xí)能起到極大的促進(jìn)作用，虛擬會(huì)面交流能增強(qiáng)學(xué)生的社交能力和語言能力。

結(jié) 語

V R技術(shù)的普及為未來的教育改革提供了一個(gè)難能可貴的機(jī)會(huì)，而V R教育研究也已經(jīng)由最初單純的技術(shù)研究開始向教育本體化研究轉(zhuǎn)化，國家的政策引導(dǎo)已逐步開始，多位學(xué)者也開始就V R教育中的核心問題進(jìn)行了深入的探討，各大高校也成功地開始了一些V R技術(shù)與具體學(xué)科的教學(xué)融合，但值得注意的是大規(guī)模的V R教育變革尚未開始。而整個(gè)V R教育系統(tǒng)性的本體化研究要結(jié)合具體學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐案例。因此，如何結(jié)合中國學(xué)生的特點(diǎn)設(shè)定發(fā)展目標(biāo)，并據(jù)此研創(chuàng)出完整的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，搭建實(shí)用的V R教育平臺，關(guān)注多學(xué)科研究，積極在實(shí)踐中進(jìn)行教學(xué)資源的開發(fā)，才是今后發(fā)展的重點(diǎn)。