虚拟现实技术在幼儿教学中的应用

王 蕊,金 玲,方兴武

(亳州学院,安徽 亳州 236800)

【教育研究】

虚拟现实技术在幼儿教学中的应用

王 蕊,金 玲,方兴武

(亳州学院,安徽 亳州 236800)

虚拟现实是利用计算机生成一种三维模拟环境,通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中,实现用户与该环境直接进行自然交互的技术,主要特征有仿真性、沉浸性、感觉反馈和交互性。幼儿园运用该技术进行教学有吸引幼儿注意力、创设教学情境等优势,可在虚拟教学、虚拟学习环境、相关技能技巧的训练和特殊儿童的个性化服务等方面进行具体运用,在运用时须坚持科学性、教育性、及时性和发展性原则,但在具体运用过程中可能遇到一定的困难,如资金投入不足、教师的现代化教育技术水平低等。

虚拟现实;幼儿教学;虚拟环境;幼儿教师

虚拟现实技术是一种综合了一系列高新技术的计算机领域新技术,它主要采用计算机、头盔显示器、数据手套等高科技设备为用户建立起一个实时互动的三维虚拟世界,通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中,实现用户与该环境直接进行自然交互的技术,具有仿真性、沉浸性、感觉反馈和交互性等特征。虚拟现实技术作为一种新型的教学媒介,自20世纪90年代初以来,虚拟现实技术在教育领域的应用成为其开发的热点方向之一。[1]

一、虚拟现实技术应用于幼儿教学的优势及原则

(一)虚拟现实技术应用于幼儿教学的优势

学前儿童的思维处于具体形象思维阶段,他们的学习必然离不开感性材料的支持,对于比较抽象的事物很难大量接受。虚拟现实技术不仅能以丰富多样、直观形象的表现形式满足幼儿的好奇心,使幼儿“多方位”地认识事物,激发幼儿的学习兴趣,提高教学效率,而且能对幼儿行为或表现给予及时地反馈,形成互动,更好地促进幼儿认知的发展。

1.吸引幼儿注意力,提高其学习兴趣

人类获取的信息83%来自视觉,11%来自听觉,这两个加起来就是94%。还有3.5%来自嗅觉,1.5%来自触觉,1%来自味觉。[2]而虚拟现实技术能够以形象逼真、色彩鲜艳的三维立体图像,加之声音效果的配合,多感官共同参与的人机互动等形式呈现,能够更有效的吸引幼儿注意力,激发幼儿的好奇心,从而使其产生学习欲望,形成相应的学习动机。

2.创设教学情境,实现教学效果最优化

虚拟现实技术是创设教学情境最有效的工具,它能够综合运用形、声、色、光的效果,创设丰富形象、灵活多变的学习情境和教学情境。将生活物景再现,将静态知识转为动态,将抽象的知识具体形象化,将枯燥乏味的知识形象趣味化,营造宽松自然愉悦的学习环境,使幼儿能够融入到教学活动当中,提高教学效果,实现教学效果最优化。[3]因此,创设丰富多彩的教学情境有利于取得良好的教学效果,实现教学效果的最优化。

3.提高幼儿参与教学活动的积极性和主动性

虚拟现实技术不仅对幼儿的视觉、听觉、触觉等各种感官给予刺激信息,让幼儿沉浸在一个动态的、形象的情境当中,而且幼儿还可以直接地与计算机生成环境中的各种对象进行交流和互动,自由地操作和控制虚拟现实中的学习环境,主动地去探索和发现新知识,同时虚拟现实技术还可以根据幼儿反馈的信息适时地调整、呈现新的学习内容,调动幼儿参与教学活动的积极性和主动性。

4.帮助幼儿更好地理解和消化学习内容

幼儿的思维具有直观形象性,这就要求我们在进行幼儿教学时,要把教学内容尽可能的生动、形象、直观、具体地表现出来,而虚拟现实技术恰恰可以做到这些,将抽象、深奥的知识以一种直观、生动、形象的方式呈现出来,它能弥补幼儿因经验不足而很难进行抽象知识学习的缺陷,帮助幼儿建立自己的知识结构,[4]也便于儿童对教学重难点的理解和掌握,有效地促进幼儿对新知识的理解和接受。

5.形成新型的师生协作关系

虚拟现实技术能够优化教学情境,吸引幼儿的注意力,调动幼儿参与教学活动的积极性和主动性,充分发挥幼儿在学习中的主体地位,同时教师也要根据从虚拟环境中收集到各种信息,及时地调整教学策略,引导幼儿更好地理解教学内容的重难点,可以发现幼儿在哪些方面存在困难以便及时给予提醒和指导,[5]发挥教师在教学过程中的主导作用。

(二)在幼儿教学中运用虚拟现实技术的基本原则

在运用虚拟现实技术进行幼儿教学时,幼儿教师要结合教学内容、幼儿的年龄和认知特点、幼儿已有的经验等进行教学,对教学目标和过程要有明确的认识和理性的思考,不可盲目的为了技术而选择技术进行教学,以下是运用虚拟现实技术应坚持的基本原则:

1.科学性

在运用虚拟现实技术进行幼儿教学时,在选取或设计教学软件既要生动有趣,同时还符合现代科学的基本原理,能够正确展现科学知识和现代科学技术发展水平,除此之外,教学软件所表现的图像、声音、色彩,都要符合科学的要求,不能片面追求图像的漂亮、声音的悦耳,色彩的鲜艳而损坏了真实性。[6]教师要根据不同年龄阶段的儿童,不同的教学内容和教学目标,合理地选择适宜的教学软件,将虚拟现实技术和教学内容、教学方法、教学对象等各要素有机地结合起来,坚持以幼儿为本的科学的教育教学理念,促进幼儿得到更好地发展。

2.教育性

在幼儿教学中运用虚拟现实技术的目的是为了让幼儿更好地学习新知识新技能,促进幼儿更好地发展。因此,幼儿教师在利用虚拟现实技术进行教学时要根据教学的内容、幼儿的年龄阶段及认知发展水平,选择合适的、能够促进幼儿发展的教学软件,同时也要注意到不是所有的教学活动都适合用虚拟现实技术进行教学,虚拟现实技术只是我们幼儿教育教学的一种媒介和方法。因此,幼儿教师在进行教育教学时不必呈现虚拟现实技术而故意为之,要正确处理好虚拟现实技术与幼儿教学之间的关系。[7]

3.及时性

在运用虚拟现实技术进行幼儿教学时,教师要根据幼儿在教学活动中的表现和反应,及时地介入,进行师幼互动,启发幼儿积极地动脑思考问题,更好地促进幼儿认知发展。虚拟现实技术虽然为幼儿提高良好的“人机互动”,但无论虚拟技术的发展达到何种程度,它不能取代教师和幼儿之间的“人际互动”。[8]虚拟现实技术需要在教师的选择和指导下,把它适时、恰当地运用到教学活动中,才能更好地发挥它应有的价值和作用。

4.发展性

随着信息技术和网络技术的发展,现代教育技术与教学的整合已成为当前课程改革的一个热点。但现代信息技术的最大特点就是更新换代速度快,是一个不断变化的、发展的动态过程,这就要求幼儿教师必须坚持 “以幼儿发展为本”的理念,不断更新信息技术观念, 坚持与时俱进,提高教学水平。[9]在教学过程中能够灵活地运用虚拟现实技术,实现信息技术与教学的有机统一,能够用好、用活虚拟现实技术。幼儿教师在选择或开发虚拟现实教学软件时,可借鉴全美幼儿教育软件评价的十条标准,选择或开发最适合儿童学习的虚拟现实教学软件。[10]

二、虚拟现实技术在幼儿教学中的具体应用及困难

(一)虚拟现实技术在幼儿教学中的具体运用

虚拟现实技术作为多媒体信息技术的深化和发展,如果将其引入到幼儿教育教学当中,为幼儿提供一个良好的学习环境或近似真实的情境,促进幼儿情感、态度、能力、知识、技能等方面的发展。虚拟现实技术在幼儿教学中的运用如下:

1.虚拟教学

教师可以通过虚拟现实技术生成各种教学内容,使幼儿通过自主学习来完成,改变传统的教学方式。虚拟教学可以根据人机互动的学习情况,及时调整并呈现新的学习信息,提供个性化服务,满足不同幼儿的多样化需求,帮助幼儿更好地理解所学内容,提高教学质量。此外,虚拟教学可以突破时空限制,使幼儿在家也能像在幼儿园一样进行学习。

2.虚拟学习环境

教师可以利用虚拟现实技术创设一个逼真的学习环境,给幼儿提供全方面的体验和别样的学习氛围。虚拟学习环境不仅能为幼儿提供丰富的教学模式和教学内容,而且有利于提高幼儿分析问题和自主探究解决问题的能力,还可以结合虚拟现实技术的沉浸性、互动性、想象性等特征,建立一个适合幼儿共享的虚拟学习社区。[11]比如,如果幼儿对海洋方面的知识比较感兴趣,教师通过虚拟现实技术可以生成或创设一个虚拟的海洋世界,这样,幼儿通过虚拟现实技术不仅能学到有关海洋世界各方面的知识,还能够运用多种感官感受海洋世界,与各种鱼类在海洋中玩耍、嬉戏,还可以在虚拟的学习社区内与同伴们进行交流和讨论。

3.虚拟教师

幼儿在利用虚拟现实技术进行学习时,如果遇到困难和问题可以向智能Agent寻求帮组。智能Agent可以作为幼儿在虚拟学习环境中的教师,指导和帮助幼儿获取需要的学习资源并能够回答幼儿有关的问题。虚拟教师的出现在一定程度上增加学习的趣味性和人性化色彩,从而提高学习效果。

4.相关的技能技巧训练

虚拟现实的沉浸性和交互性,使幼儿能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色,全身心地投入到学习环境中去,这非常有利于幼儿的技能技巧训练。可以运用虚拟现实技术创设真实的生活情景对儿童相关技能技巧进行训练,帮助幼儿在相关技能方面得到更好的发展。比如,幼儿园经常会有一些具有攻击性行为的儿童,他攻击别人有时并不是故意的,可能是他不知道如何与他人进行交往,可以通过虚拟现实技术培养其与人交往的社会技能技巧。

5.特殊儿童的个性化服务

虚拟现实技术可以根据不同的特殊儿童开发出不同的软件,提供个性化服务。比如,目前就有一种专门针对弱智儿童的手势语言而开发的虚拟现实系统,通过三维虚拟现实图像的理解和训练系统,它能够使弱智儿童很快地熟悉符号、文字和手势语言的意义,并且能够在虚拟现实系统的帮助下进行不断地练习,有利于弱智儿童对现实世界更好地进行探索和认识。还有一些,比如,可以运用虚拟现实技术增加盲人对真实世界的体验,帮助其更好地理解世界,构建认知地图。[12]

(二)在幼儿教学中运用虚拟现实技术可能存在的困难

虚拟现实技术在幼儿园教学中的优势和效果是有目共睹的,但若要在幼儿教学中广泛应用该项技术手段,还需要解决一些问题,具体如下:

1.需要一定的资金投入

虚拟现实技术的应用是以相应的虚拟现实技术设备作为基础的。在经济较发达地区的幼儿园或者办学条件较好的幼儿园一般都有计算机,这样,这些幼儿园所需要购买的只是与虚拟现实技术相配备的立体头盔、数据手套、数据衣等设备即可,而对一些经济欠发达地区的幼儿园或经费来源不充足的幼儿园,则有很大的难度。因此,必要的资金投入,是购买硬件设备的一个重要因素,这是幼儿园应用虚拟现实技术进行教育教学所要解决的首要问题。

2.需要加强幼儿教师的现代教育技术素养

虚拟现实技术在幼儿教学中能否得到充分有效地利用,提高教学效果,促进幼儿的发展,关键在于教师在教学过程中如何合理使用。虚拟现实技术在幼儿教学中的成功运用能够创建新型的师幼关系、既能发挥教师主导作用又能充分体现幼儿主体地位的“主导—主体型教学结构”。[13]因此教师在运用虚拟现实技术进行幼儿教学时,不仅重视人机的交互作用,更应重视人际交互作用,加强教师与幼儿、幼儿与幼儿直接的互动。除此之外,还需要加强现代教育理论的学习、计算机技术的学习,学会利用网络备课,制作电子教案课件,让先进的技术为先进的教育理念的实践搭桥。[14]

3.需要一定的真实情景做辅助

虚拟现实技术在应用过程中,需要尽量做到虚拟现实与真实环境之间的尽量合二为一。因此在进行幼儿教育教学时,需要将幼儿所处的现实场景与虚拟现实场景在时间和空间上进行相互配合,构造虚实结合的混合现实。在虚拟现实技术中的虚拟“现实”和现实中的“真实”不是独立存在的,后者是前者的基础,前者是后者的有效补充,两者有机结合,实现优势互补。在实际操作中,应确保虚拟的教学设备与实际使用的教学材料在外观、操作等属性上保持高度统一,使学习者在课堂教学、虚拟教学等环节中获得连续的学习体验。[15]因此,在运用虚拟现实技术进行教学的过程中,为了达到虚拟现实与真实环境的真正融合,幼儿教师需要提前准备好相应的真实情景,这在一定程度上增加了幼儿教师的工作压力和负担。

三、结束语

虚拟现实技术作为一种新型的教育教学媒体和手段,是对多媒体技术和计算机网络技术的深化和发展。我们有理由相信,随着虚拟现实技术的进一步深化和发展,软件、硬件等相配套设施的完善,虚拟现实技术将会以自身独特的优势和魅力在教育教学实践中得到广泛的推广和应用,发挥出自身的优势和价值。目前,虚拟现实技术在教育教学领域的运用已取得明显的成绩,但我们只是运用了虚拟现实技术的基本功能,而它潜在的优势和价值还需要我们进一步去发掘。

幼儿园运用虚拟现实技术进行教学,有利于信息技术与幼儿园课程的整合,也有利于促进幼儿认知的发展,但我们在运用虚拟现实技术进行幼儿教学时,还有很多问题值得我们思考,比如,是否所有的教学内容都适合运用虚拟现实技术进行教学;在运用虚拟现实进行教学时,采取何种方式对学生进行适时指导比较好;如何处理人机互动和人际互动之间的关系;幼儿能否很好地区分虚拟现实和真实情境;虚拟现实技术会不会影响幼儿的身心健康等等。这些问题的研究和解决有利于我们更好地运用虚拟现实技术进行幼儿教学,促进幼儿教育事业的发展。与此同时,虚拟现实技术在幼儿教育领域的应用,对幼教工作者也提出了挑战,需要幼儿教师能够与时俱进,不断提高自身的专业技能和信息技术素养,能够正确有效地运用信息技术进行教育教学活动,提高教育质量和教学效果,为实现教育的现代化服务。

[1]李欣.虚拟现实及其教育应用[M].北京:科学出版社,2008.

[2]鲍建国,王洁.课堂教学视频案例的研究与制作[M].上海:上海教育出版社,2005.

[3]何凡.多媒体技术在幼儿园教学中的应用[D].长春：东北师范大学,2008.

[4]Stella Mills,Maria Madalena T de Araujo.Learning through virtual reality: a preliminary investigation, Interacting with Computers,1999(11):453-462.

[5]Teresa Monahan,Gavin McArdle,Michela Bertolotto. Virtual reality for collaborative e-learning,Computers&Education,2008,(50):1339-1353.

[6]薛庆文.现代教育技术[M].北京:科学出版社,2007.

[7]任春亮.信息技术与学科教学整合相关概念辨析[J].产业与科技论坛,2006(3).

[8]庞丽娟.教师与儿童发展[M].北京:北京师范大学出版社,2003.

[9]焦艳,于开莲,易进.计算机与幼儿园课程的整合[J].学前教育研究,2006(5).

[10]罗绮霞.虚拟现实技术与建构主义学习环境的创设[J].华南师范大学学报(自然科学版),1999(2):40-45.

[11]Hsiu-Mei Huang,Ulrich RauchShu-Sheng Liaw.Investigating learner’s attitudes toward virtual reality learning environments:Based on a constructivist approach[J].Computes&Education,2010(55):1171-1182.

[12]Orly Lahav,David Mioduser.Construction of cognitive maps of unknown space using a multi-sensory virtual environment for people who are blind, Computers in Human Behavior,2008(24):1139-1155.

[13]何克抗,吴娟.信息技术与课程整合的教学模式研究之一——教学模式的内涵及分类[J].现代教育技术,2008(7).

[14]封华.让人喜忧参半的多媒体辅助教学[J].文教资料,2011(8).

[15]吴祥恩.虚拟现实技术在“现代教育技术”课程中的应用研究[J].中国电化教育,2011(3).

2017-07-29

安徽省2015年省级质量工程项目“名师工作室”项目(编号:2015msgzs163)成果之一。

王蕊(1986-),女,安徽亳州人,亳州学院教师,研究方向:幼儿学习与发展。

G613

A

1672-2086(2017)03-0036-03