基于虚拟现实技术的科技馆现代教育应用与挑战

冯佳薪 冯帆 冯倩倩

摘要：近年以来，虚拟现实技术在我国的应用创业团队得到了爆发式的增长。尤其是在科技馆现代教育领域，但虚拟现实技术的应用远远滞后于产业技术的发展。虚拟现实技术在科技馆的现代教育中，意味着一系列的传统教学观念与教学法的优化。教育者需要理性认识虚拟现实技术的应用潜力，并且理性对待挑战，合理的在科技馆现代教育中应用，提升教育实践效果。

关键词：虚拟现实；VRSC Model；科技馆现代教育；教学法

一、基于虚拟现实技术的科技馆现代教育应用潜力

虚拟现实技术在科技馆的教育中有较好的教育应用潜力，并且在沉浸性、交互性以及想象性方面突破传统教育教学的限制，可以更好的激发学习者的动机，增强学习体验，进一步实现情景学习和知识迁移的教学效果。

（一）激发学习动机，增强学习体验

对于学习者来说，其学习内部动机源于对于学习活动本身所产生的愉悦感和满意程度。虚拟现实技术通过展现个性化的特征以及丰富多彩的媒体形式，对于学习者的学习动机进行合理把握，并且适当为学习者带来放松、愉悦的积极情绪，从而激发学习内部动机。而虚拟现实技术也就是通过创造逼真的场景，提供交互性更强的动态设置，让学习者在学习过程中显示出较高的学习动机与参与程度。不论是虚拟仿真校园、模拟飞行空间，还是数字博物馆、数字科技馆，虚拟现实技术可以让学习者置身于解决真实问题的情境中。学习者在虚拟现实中学习也伴随着角色扮演的情景，从而更加鲜明的增强学习体验。

（二）促进知识迁移，实现情景学习

学习者在学习情境中，可以有效的将知识和情景进行结合，从而促进知识迁移。传统的教育教学方式之所以受到诟病，很大程度上就是因为传统教育教学脱离了具体真实的教育情景，让学生知识迁移能力没有得到提升。虚拟现实技术所提供的情景学习则致力于解决这种问题，通过开展与生活情景十分相似的情形，来促进学习的发生。虚拟现实技术是支持情景学习的，可以提供十分丰富的感知线索和多通道反馈，帮助学习者构建真实合理的情景模式，从而满足学习者的需求。我国学者周明全认为：虚拟现实技术是促进教育发展变革的重要技术之一，也可以将科技馆的现代教育内容具体化、可视化，增强学习的沉浸感。

二、虚拟现实技术教育应用进展

经过近年以来的发展，虚拟现实技术在科技馆的现代教育应用中，有以下几种基本的创建学习环境类型：

（一）虚拟仿真科技馆环境设计

在虚拟现实技术的辅佐下，科技馆的受众们可以实现在真实世界中无法做到的事。例如可以通过触碰按钮来转变虚拟情景中的季节，从而更为高效的观察环境依据生命发展的各种变化；也可以让学习者接触到真实环境中操作不到的大型、高新机器。虚拟现实技术在科技馆中的应用为学生们创设了十分直观的学习环境，学生们的理解和应用也得到了很大程度的提升。同时这种虚拟仿真科技馆的环境设计适合教师开展程序性知识的形象教学，学生们应用学习的技能中也包含着许多行为序列的学习任务。

（二）建构主义活动的科技馆设计

传统的建构主义实践理论认为：知识的建立和学习应当以知识经验为基础，让学习者在一定的情境中利用必要的资料，通过意义建构的方式获取。学习活动的设计对于建构主义的学习理论来说有着十分重要的应用意义。在虚拟现实的学习环境中，通过对于学习活动的设计，学生可以利用工具以及自身的经验、兴趣开展虚拟环境的创设，或者进一步在虚拟的环境中开展知识的构建。例如科技馆的教学项目“怪物卡车（monster truck）”中，学生们可以通过虚拟现实技术来为各个行星设计“怪物卡车”，并且“实际”的操作。要想完成一系列的操作，学生需要全面了解该星球的特征以及工程学的系列知识，这样的教育教学方式极大程度上的提升了学生的学习动力，让学生创造性的学习到很多知识。

三、虚拟现实技术在科技馆教育应用的挑战

（一）虚拟现实技术应用挑战

在技术层面上，虚拟现实技术在科技馆的教育应用中存在较多的应用问题，在Oculus VR、三星Gear VR、Google Cardboard等主流厂商的应用中也存在技术挑战，主要体现在以下方面：首先虚拟现实技术的分辨率不够高，当前时代大多数的VR头显所能提供的分辨率远远不够，也在一定程度上影响了理想中沉浸式学习的体验实现；并且大部分的VR设备现在还不能够实现无线连接；其次缺乏一定的视觉或者触觉的反馈。当用户穿戴上虚拟现实技术设备之后不能够察觉到现实世界中所发生的事情；除此之外，经过研究表明，长期使用虚拟现实技术的设备会让用户产生一系列的健康问题；而最后，教育资源设计和应用技术的开发门槛较高，普通的科技馆很难像平时的展览一样开展虚拟现实资源的设计和发掘，虽然企业拥有虚拟现实技术资源的处理团队，但资源整合程度高低也取决于当地对于科技馆的现代发展重视程度和资金分配情况。

（二）科技馆应用教学方法挑战

对于在虚拟环境下活动的用户来说，有时候难以将注意力集中在应有的学习活动上，在虚拟世界中过多的功能和场景在一定程度上会影响学习者对于重要内容的注意和理解。认知负荷的控制缺乏，同时也缺乏有效的学习监控、评估工具，在虚拟环境中学习，科技馆应用的教育教学方法存在较大的空白，也难以辨别用户在虚拟世界中学习的成效。

四、总结

虛拟现实技术作为一种新型的技术应用于教育领域，还是处在初级的阶段，“VR+教育”依然需要经过长时间的尝试和创新，虚拟现实技术在科技馆的现代教育中，意味着一系列的传统教学观念与教学法的优化，仍旧需要相关部门理性对待挑战并且不断完善，为教育现代化贡献更多力量。

参考文献：

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