虛實融合的混合式學習空間模型應用研究

摘要：本文針對當前虛擬現(xiàn)實和混合現(xiàn)實環(huán)境下學習空間的現(xiàn)狀，研究分析了混合現(xiàn)實環(huán)境下如何構建混合式學習空間模型，提出了一種虛實融合式學習空間模型，實現(xiàn)了基于混合現(xiàn)實的混合學習空間內多人交互的可視化教學。

關鍵詞：混合式學習空間；虛實融合；沉浸式學習

漆江艷（1986-），女，湖南株洲，碩士，研究方向：大學英語教學及職業(yè)教育。

一、引言

近年來，虛擬現(xiàn)實和混合現(xiàn)實技術的快速發(fā)展為教育領域帶來了革命性變化。基于虛擬現(xiàn)實技術的教學輔助工具和技術已廣泛應用于在線教育中。而在混合現(xiàn)實環(huán)境下，以混合式學習為核心的教學方式逐漸成為當今教育研究的熱點領域。本文旨在探討如何在混合現(xiàn)實環(huán)境中構建混合式學習空間模型及相關教學應用，并對相關問題進行深入探討。

二、研究背景

學習空間是一個歷久彌新的話題，隨著智慧教育與信息技術的發(fā)展，學習空間設計越來越打破了傳統(tǒng)教與學的時間與空間限制。未來學習空間通過技術與設備的支持，將物理空間和虛擬空間相連接，助力學習者突破學校圍墻的限制，開展各種自主、靈活、個性化的學習活動。在世界各國對于未來學習形態(tài)積極地探索中涌現(xiàn)出一批極具特色和想象力的未來學校，它們通過可見和不可見的空間設計讓學習真實發(fā)生，讓面向未來的教育走進現(xiàn)實。與此同時，大學學習因其專業(yè)性強、知識面廣、活動豐富、學習時間靈活但也相對零碎等特點使其對虛實融合的混合式學習空間有更加迫切的需求。

本研究從構建混合現(xiàn)實環(huán)境下的混合式學習空間模型入手，設計了一種結合混合現(xiàn)實系統(tǒng)的學習氛圍空間。該空間以智慧校園平臺為基礎，整合了多個教育技術系統(tǒng)以支持教育應用的開發(fā)。在混合式學習環(huán)境中，學生被分組并分配相應任務，通過在該空間完成任務并獲得獎勵來激勵學生。

三、國內外研究現(xiàn)狀

“所謂混合式學習就是要把傳統(tǒng)學習方式的優(yōu)勢和網(wǎng)絡化學習的優(yōu)勢結合起來，也就是說，既要發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又要充分體現(xiàn)學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性。（何克抗，2018）”在當今網(wǎng)絡技術高速發(fā)展的時代背景下，混合式學習方式即：課前通過畫質、音質、現(xiàn)場感超強的優(yōu)質微課視頻和PPT完成知識內化過程中的“接納”；課上借助移動互聯(lián)網(wǎng)+SP （智能手機）達到提出問題、討論問題、解決問題、評估測試和及時反饋的效果，完成知識內化過程中的“吸收”；課后運用線上和線下多種學習和交流工具完整記錄學習過程、詳細分析學習效果，促使學習自主化、精細化、社會化，最終完成知識內化過程中“合并”的整個過程。隨著科技的發(fā)展，越來越多的學生希望能夠獲得更加高效和真實的學習體驗。通過對國內外混合現(xiàn)實技術和混合現(xiàn)實環(huán)境的研究現(xiàn)狀進行分析，并結合對國內教育改革和未來社會人才需求分析，提出了混合式學習空間的概念。混合式學習空間模型是混合現(xiàn)實技術在教育領域中的應用，通過將虛擬信息與學習空間融合起來，實現(xiàn)虛擬環(huán)境與學習環(huán)境的深度融合。在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下，利用信息化技術進行教學可以幫助學生有效利用自身的學習資源和能力，同時還能為學生提供對學習內容實時的視覺、聽覺等多種感官輸入?！段磥韺W校學習空間藍皮書》中梳理了五類典型的空間設計，包括不同類型的教室空間、過渡空間如走廊和屋頂、綠色空間在“親自然”理念下的應用、不同類型的網(wǎng)絡空間以及豐富多元的非正式學習空間。

四、混合式學習空間的構建

根據(jù)混合現(xiàn)實技術的特點，結合當前教育信息化發(fā)展情況以及對學習應用需求，在智慧校園基礎上設計并構建了一種基于混合現(xiàn)實技術進行可視化教學和沉浸式學習的混合式學習空間模型（圖1）。

（一）智慧場館學習空間

場館學習空間主要的設計對象是校園亭臺樓閣等物理環(huán)境。在本研究中，重點關注的是院系文化走廊、學生宿舍以及校園“軟裝”。

院系的文化走廊所代表整個院系的特色。然而，大部分高等院校的院系文化走廊通常只展示專業(yè)介紹和黨建學習資料，相對呆板無趣，無法吸引學生的注意力，更難以激發(fā)學生的學習積極性。因此，在設計院系文化走廊的學習空間設時，需要兼顧院系特點與學生的需求。專業(yè)介紹板塊形式可以更加靈活，內容上也可以更加豐富。比如，在千篇一律的“學院概況－專業(yè)設置－教學科研”介紹中增加一些亮點，比如使用專業(yè)術語、引用行業(yè)巨人的經(jīng)驗和分享一些專業(yè)故事等裝飾樓梯墻面。因為記敘文的文字相對說明性文字更能打動人的情感。此外，根據(jù)學生學習空間設計需求的調查，希望院系文化走廊模塊可以不斷更新，以保持新鮮感并能夠提供更多知識。這意味著院系文化走廊的設計在內容上要全新，在形式上需要配備電子終端。比如車輛工程學院的文化走廊，不僅可以把世界及中國知名汽車品牌的標志永久鐫刻，還可以把汽車發(fā)展史、中國汽車人和他們的故事等汽車文化常識、汽車基本構造、運行原理等較高深汽車知識理論以及汽車購置與二手車買賣等實用性極強的操作知識按一定的時間規(guī)律借助校園智慧平臺進行滾動播放，讓學生在潛移默化中了解甚至掌握汽車相關知識，為學好專業(yè)打下厚重基礎。

學生宿舍屬于半隱私的休閑生活區(qū)域，如果設計過于刻意強調整齊劃一的風格，會給學生帶來壓抑感，進而讓他們對宿舍設計感到反感。因此，激發(fā)學生的設計主動性在這一區(qū)域變得非常重要。通過活動來帶動學生的行動。在每個學期入學初期，學生工作處倡議全體學生進行“寢室設計大比拼”，要求凸顯專業(yè)特色，內容經(jīng)常更新，形式由學生自主選擇。此外，鼓勵具有特色的宿舍進行經(jīng)驗交流，展示“樣板間”；獎勵表現(xiàn)出色的院系和宿舍，樹立榜樣；積累足夠的正反饋素材，形成校園文化建設的傳統(tǒng)項目。

校園軟裝指的是校園環(huán)境設計，包括布局、命名等，一方面要有整體性，另一方面要有特色。對于前者，在命名方面要么都是簡單易懂型的，比如以院系名來命名院系大樓——信息工程學院院系樓就可直接命名為“信工樓”，讓人一目了然；或者根據(jù)其特點進行較有意蘊的命名，但也是能讓人能夠理解并能會意一笑的——通往藝術樓的路可以命名為“T大道”；信息工程學院院系樓稱為“未來云”而非讓人丈二和尚—摸不著頭腦的“智慧路”“求是樓”；或者根據(jù)學生主要的用途進行命名——校園內各種大大小小的亭子可以命名為“英語廣角亭”“怡情亭”“懷夢亭”等，讓大部分人都能迅速記住，并廣泛推廣。對于后者，在特色凸顯方面可以指校園環(huán)境設計呈現(xiàn)學校整體特色，比如湖南汽車工程職業(yè)學院的汽車文化館設計以汽車發(fā)展為軸為師生展開一幅汽車“畫卷”；也可呈現(xiàn)校園文化設計板塊特色，比如教學樓區(qū)域設計的文化主題聚焦于課程設計、研究熱點；宿舍餐廳區(qū)域的文化主題聚焦于時事政治、社會發(fā)展趨勢等；其他場館區(qū)域的文化主題以校史、地方志為主。

（二）智慧虛擬學習空間

虛擬學習空間主要指線上學習空間，比如課程資源庫、數(shù)字化教學等技術和平臺的加持。將虛擬現(xiàn)實技術和計算機圖形圖像處理技術融合在一起，通過對虛擬現(xiàn)實技術與計算機圖形圖像處理技術的綜合應用，形成了一種可對教學過程進行可視化、實時化、交互化等多種形式教學應用。并實現(xiàn)可視化教學功能的學習空間模型。本研究中的虛擬學習空間重點聚焦于智慧課程資源庫、數(shù)字化教學平臺以及人工智能與教學評價的研究與建設。

課程資源庫是一個熟悉的話題，比如國家級精品課程資源庫因其豐富的資源而打破學校原有壁壘，使得知識傳播沒有了門檻。智慧課程資源庫在現(xiàn)有或新建資源庫的基礎上融入智能化技術，使其更加靈活和人性化。比如大學英語課程資源庫借助大數(shù)據(jù)技術，根據(jù)學生的線上學習痕跡（答題失誤率、學習進度等），個性化地推送自主學習資源。另一方面，學生可以根據(jù)自己的學習程度選擇檢測項目，如能順利通過，則可進入下一階段的學習。

數(shù)字化教學平臺最大的特點是即時性，教師在教學全過程中能隨時捕捉到學生的學習盲區(qū)，教學不再是滿堂灌。比如在大學英語課程的備課環(huán)節(jié)，教師通過學生的課前自主學習了解到學生新單詞掌握情況以及對于即將要討論的話題的理解程度，從而及時調整教學節(jié)奏，使教學設計更加符合學生需求；在線下課堂教學實施過程中，教師的實時推題以及學生通過電子終端留下的“疑問”“留白”“爭議”等記號讓教師隨時了解學生的關注度，從而對教學有的放矢；在課后拓展環(huán)節(jié)不再拘泥于抄單詞，編對話等伏案作業(yè)，數(shù)字化教學平臺的出現(xiàn)讓作業(yè)形式多元化，比如視頻作業(yè)、調研報告等，讓英語學習更加實用、有趣、有挑戰(zhàn)。

人工智能+教學評價機制讓學生的學習更富有主動性。一方面，人工智能+教學評價機制讓以往形式化教學評價變得客觀、真實。教學評價管理者可利用人工智能技術和大數(shù)據(jù)分析技術，對師生數(shù)量、資源訪問數(shù)量、運行課程數(shù)量、學生瀏覽路徑、師生互動次數(shù)、資源建設數(shù)量等數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，及時向管理者和一線教師反饋教學質量問題。根據(jù)數(shù)據(jù)處理和分析結果，虛擬學習空間智慧化通過將在線學習環(huán)境進行設計、搭建，形成一個基于混合現(xiàn)實和虛擬技術的虛實融合學習空間，幫助學生更好地體驗混合現(xiàn)實環(huán)境中學習。同時為了提高該混合式學習空間的應用效果，利用了虛實融合來達到提升空間用戶體驗感和增加參與度等目的。

五、虛實融合的混合學習空間案例分析與應用實踐

案例：《大學英語課程思政實施》

（一）學習空間建設

物理空間建設主要涉及校史館、文化館、“校園之星”宣傳欄、宣傳廣播節(jié)目以及院系及校團委組織的“黨建宣講”活動等。校史館中布置的內容涵蓋學校建校史、發(fā)展史；職業(yè)教育的發(fā)展歷程與未來發(fā)展趨勢以及學校特色文化傳統(tǒng)等。文化館的設計包括內容涵蓋全國經(jīng)典紅色文化濃縮；上下五千年歷史脈絡；職教發(fā)展故事等。

虛擬空間建設主要涉及大學英語課程思政資源庫的建設。在內容方面，大學英語課程思政是以“新課標”中明確提出的學科核心素養(yǎng)為學科育人價值之根本，以“進一步促進學生英語學科核心素養(yǎng)發(fā)展同時，加強培養(yǎng)具有中國情懷、國際視野，能夠在生活和職場中用英語進行有效溝通的高素質技術技能人才”為目標；從人文底蘊、職業(yè)規(guī)劃、職業(yè)精神、社會責任、科學技術、文化交流、生態(tài)環(huán)境以及職場環(huán)境八個專題挖掘大學英語課程思政。

（二）混合式學習空間應用：“職場態(tài)度”閱讀課

1.課前在線學習

開放討論：資源庫定時向所有學生推送3條必看資源及其他選看資源鏈接，要求學生討論。了解學生的思想動態(tài)，引導其對未來認真思考，對現(xiàn)狀深入反思。

自主學習：根據(jù)微課進行詞匯拼讀與理解學習，完成相應練習.微課中的詞匯講解與舉例將會以職場常用情境為背景，進行引導。

獨立思索：依據(jù)教師推送完成預習，并思考：教師的出發(fā)點和落腳點是什么？其價值觀導向是什么？鼓勵學生養(yǎng)成良好的學習習慣，培養(yǎng)學生獨立思考的能力。

2.課中教學實施

Thinking map 串聯(lián)線下文本閱讀：

教師提供詞匯與表達應用場景，比如完形填空練習、造句、翻譯等形式，檢測鞏固課前自主學習成效。

閱讀反饋：以小組為單位陳述閱讀過程及閱讀感想，比如采用哪一種“Thinking map”圖進行閱讀文本分析？且分組呈現(xiàn)內容結構圖及引導的價值觀傾向。根據(jù)文本內容引導學生主動思考：正確的職業(yè)態(tài)度應該指什么？踏實肯干、創(chuàng)新創(chuàng)造、始終如一。

應用提升：通過“提問法”引導學生聯(lián)系自己的專業(yè)、自己的理想工作，運用恰當?shù)挠⒄Z進行“職業(yè)態(tài)度”的闡述.基于文本而又高于文本的提問引導學生提煉這次課的“價值觀”主題，并對“職業(yè)夢”具象化，聯(lián)系現(xiàn)狀，深思未來。

3.課后拓展練習

嘗試應用：教師針對不同層次學生推送拓展閱讀素材，要求學生利用本次課中的“Tree map”進行文本分析及內容呈現(xiàn)，熟悉鞏固同類型文本的閱讀思路，提高閱讀能力。

成效測試：推送本次課的單元小測，包括語法練習、詞匯鞏固、閱讀理解、單句單段小練等。通過知識測驗，鞏固所學語言知識，同時反饋學習效果。講練結合的形式，讓學生有輸入，能輸出。

總結收獲：推送“黨建宣講”小視頻，要求學生以小組為單位，模擬宣講場景，結合對“職業(yè)態(tài)度”的所學所悟，拍攝小組“宣講小視頻”，既總結課堂所學，又為本單元實踐課進行了鋪墊。

六、結束語

在混合式學習空間應用全過程中，提供精品網(wǎng)絡課程。將課程思政等改革成果動態(tài)更新到校級”《大學英語》網(wǎng)絡課程中，方便學生進行自主學習。利用“智課堂”平臺和學校智慧教室，采用PPT、計算機輔助教學軟件等多種形式進行教學，并在線開展測試、作業(yè)、筆記、討論等活動；從課程本身、實踐活動和社會反饋三個維度，采用基于大數(shù)據(jù)平臺“學習報告”進行診斷性評價，形成性評價通過“成長畫像”累計活動參與積分來衡量，終結性評價則使用“反饋分析”來計算成長賦能效益，從而構建多模態(tài)評價模型。

作者單位：漆江艷 湖南汽車工程職業(yè)學院

參? 考? 文? 獻

[1]世界各國對未來學校開展的探索與實踐[J]. 師資建設，2017，30（6）：52-53

[2]何克抗.信息技術與學科教學“深度融合”的路徑與實現(xiàn)方法[J].中小學數(shù)字化教學， 2015（02）：17-20.

[3]湯少冰.混合式學習是促進課堂教學重構的新路徑[J].中國教育學刊，2020（10）：106.

[4]張錦，杜尚榮.混合式教學的內涵、價值訴求及實施路徑[J].教學與管理，2022（09）：11-13.

[5]邢奇志.基于極富空間的混合式學習模型實踐思考[J].中學政治教學參考，2019（35）：12-13.

[6]陳明陽，陽亞平，陳明，虹.智慧教育視域下混合式學習空間的構建與實踐研究[J].中國遠程教育，2018（11）：79-85.