MR技术对学生非专业能力培养的适用性初探

摘  要：在现代社会职业竞争越来越激烈的大环境下，各大院校对毕业生的职业素养要求不断提高，对其非专业能力培养越来越重视。在教育领域内，MR技术的成功应用为培养学生非专业能力带来了一个新的视角。引入MR技术培养学生的非专业能力，顺应了现代化教学发展的趋势，能够吸引学生更加主动地参与教学活动，有利于改变当前在学生非专业能力培养中存在的一些弊病。随着技术成本的降低，相信MR技术在学生非专业能力培养中的应用将会拥有更广阔的前景。

关键词：MR技术;非专业能力;沉浸感;适用性

基金项目：本文系2018年江苏高校哲学社会科学研究基金项目“MR技术对学生非专业能力培养的实证研究”（2018SJA0681）研究成果。

随着科技的高速发展和社会的不断进步，信息化时代对高校人才的要求越来越高，单一型的人才已无法适应社会的需要，社会更需要“一专多能”的复合型、创新型高素质人才[1]。为应对竞争激烈的就业市场，高校需要全方面提升学生的综合素质，增强其自身的竞争力和生存力，加大对学生非专业能力的培养力度，并对相关方法、途径等进行探讨。近年逐渐成熟并开始被应用于教育领域的MR技术则为学生非专业能力的培养带来了新的契机，本文试从这一角度探讨其对学生非专业能力培养的适用性。

一、学生非专业能力培养与MR技术的应用

当下社会就业和全面发展所需要的是学生完善的职业能力，该能力由两个重要的部分构成：一是专业能力，二是非专业能力。专业能力指的是在进入社会后的职业活动中运用专业知识以及专业技巧的能力。非专业能力则是指在专业能力之外，能够普遍满足所有岗位需求的其他职业能力。非专业能力主要分为三个部分：一是方法能力，二是社会能力，三是情感能力，更为具体地表现为学生的信息搜集处理能力、语言表达能力、人际社交能力、组织管理能力、适应变化能力、学习创新的能力等。不难发现，不同于通过语言等信息符号进行传授的专业能力培养，对学生非专业能力的培养不能仅限于传统的课堂讲授，它更需要实践和体验，需要教师指导学生切实参与到集体项目，融入社会实践，从而改变学生被动的知识接收方式，转换为主动接收，这样才能全方位发挥和锻炼学生的各种能力。

混合现实技术（MR）全称Mixed Reality，是增强现实技术和虚拟現实技术的延续，也是由这两种技术发展而来的。它将增强现实和虚拟现实两种技术的特点结合，在一个画面中既可显示模拟的数字画面，同时又能叠加真实的物理场景。它利用实时视频、三维建模以及多传感器信息融合等技术和设备，制造虚拟对象并将虚拟对象和真实环境有机融合，使二者能够实时地显示在同一个画面或者空间之中，并且能够通过感应使用者的动作变化进行实时的画面改变，实现智能交互，提供完美的沉浸体验。同时还可以为使用者提供一种自然的交互方式，形成视觉、触觉以及嗅觉的多方位感知，以此促进使用者与MR融合出的环境发生联系。现如今，混合现实技术已在医疗行业、教育行业、艺术活动、娱乐活动等诸多领域应用。在教育领域的应用也应引起教育从业者的重视，它支持多种学科的具体教学，还可创设虚拟的线上课堂，并支持多领域的技能培训以及仿真训练。MR技术在教育领域的成功应用，为学生的非专业能力培养提供了一种新的思路。

二、MR技术对学生非专业能力培养的适用性分析

对学生非专业能力的培养首先离不开对专业能力的培养，在此基础之上再结合多样的实践内容完成全面培养。MR技术所能提供的一些教育应用场景以及新的学习方式恰好满足培养学生非专业能力所需的实践与体验的要求。

（一）智慧学习

MR技术支持的智慧学习环境可为学生提供具有交互性的个性化学习内容，形成有效认知，培养学生的思维能力和情感能力。MR技术能够为学习者制作出可实时交互的智慧学习资料，将原本抽象的概念转化为具象化的可视的学习资料，启发学生的想象力，调动学生的学习兴趣，进而增强其对学习内容的理解，形成有效的认知。具体体现在一些学科将二维的学习资料转换为带有交互信息的三维模型，比如在医学教学时，使用全息数字化的人体解剖模型进行讲解，就能比平面的医学图谱更直观、更具象地展示出复杂人体结构，并且教师和学生还能反复多次地进行解剖练习、手术练习，增加学生在实践中学习的机会。医生在手术中使用MR技术，将虚拟的影像与真实手术对象叠加在一起，可以实时引导手术，现今已有不少成功案例。

在教育行业引入MR技术，离不开自适应技术、智能识别技术以及情感计算技术等的支持，在多种技术的协同分析下，MR技术所搭建的学习情景能够迅速地识别学习者的学习状态，并根据学习者产生的生理数据通过计算做出相应的调整，从而满足其专属对应的学习需求，提供相应的虚拟教学空间，使学习者在专业能力提升的同时也促进非专业能力的提升。例如，在佛罗里达大学为师范生设置的模拟课堂系统中，师范生会在教室中面对虚拟的学生进行讲课，其教学行为会触发不同的学生反应，系统会记录并检测师范生和学生的表现，对师范生的表现做出数据分析并及时反馈，师范生可结合录像根据系统做出的反馈进行针对性的调整，并可以利用该系统进行反复的教学练习。实验证明，学习者的专业教学水平、自我管理水平、数据分析能力以及反思能力等都通过虚拟课堂的训练得到了提升。

（二）情景化学习

情景学习理论显示知识具有情境性，学生在对学习内容进行思考时不可避免地会受到学习情境的影响。传统的教学方法是向学生灌输纯理论知识，这样既难勾起学生的学习兴趣，也很难将纯理论的学习应用于实际生活，同时也难以为培养学生非专业能力形成有效的助力。具身认知理论将人的身体作为认识世界的媒介，这种媒介为人类的认知学习提供了一种新方式，所以学习环境中的场景布局方式、环境色彩构成对学生的学习状态都有潜在影响。MR技术可将人类“想象”中的环境付诸“现实”，将对情境学习、体验学习、场馆学习提供支持辅助，帮助学习者实现由传统学习方式向新型学习方式的转变[2]。这种沉浸式的学习体验，把真实与虚拟的世界联通，将学生的感官感受在原有的基础上拓展至模拟出的学习场景之中，学生的眼与耳等多种感官器官在这样的沉浸式场景中被充分地调动起来。随着感知体验的提高，学习者便能迅速处于高效的学习状态。

MR技术可为学生构建一个技能实践的场景，以帮助其将课堂所学内容运用到实际操作之中，在实践中激活学习者的认知，启发其联想，培养他们的创造能力。同时，还可以在虚拟情境中设置一些会发生的情境问题，利用MR技术自然且逼真的交互方式，锻炼学生的应变能力以及发现问题和解决问题的能力。例如在航空航天的教学训练中，使用MR所支持的仿真训练系统，可在真实环境中投射进虚拟的景物，受训学员就能看到当前时空中不存在的景物，以此得到超越真实的模拟驾驶环境。系统可模拟不同气候下的飞行环境，提供多种任务的练习场景。仿真训练系统的运用，不仅有效缩短了学习所用时间，还大幅提升了受訓学生面对突发事件的应变能力，在节约受训所需的高额成本的同时，还能降低可能发生的风险。

（三）游戏化学习

在MR技术所支持的游戏化学习中，源于游戏的趣味性以及技术带来的真实感、沉浸感共同为学生提供了良好的学习体验，大幅提高了学习的专注度，改变了原本的被动学习方式，使学生主动学习。游戏化学习是随着教育游戏发展而来的，它强调通过游戏中所设计的游戏情境、游戏玩法、游戏规则等，提升学习者的学习动力，使其能够更加主动地进入学习状态，以此培养或锻炼学生的知识、技能、情感等。MR技术所支持的游戏化学习，结合游戏设定进行虚拟游戏道具、场景设计，将此投入在真实环境中构建虚拟学习环境。基于学习内容设计游戏情节，学生可以第一人称视角借助手持设备、身体动作、声音等与游戏中的人物、道具等进行互动交流，在完成游戏任务的过程中实现体验式学习[3]。游戏中的多种元素与知识点巧妙融合，在为学生提供游戏沉浸感、临场感、真实感的同时完成表达知识、传递知识、建构知识的任务[4]。

由于MR 技术支持下的游戏化学习带给学生强烈的沉浸感，沉浸式的情景体验使学生的角色代入感增强，使学生能够按照游戏规则参与游戏，完成游戏设计的学习关卡。一些复杂的难度任务则设置为小组合作的形式，促使多人协同完成学习任务，让学生在游戏的过程中获得知识与经验。在代入角色进行思考和完成游戏任务的时候，学生的情感能力得到增强，并且能够充分锻炼学生的人际交往能力、组织管理能力、语言表达能力等非专业能力。可以预见，在进行非专业能力培养的过程中，游戏化学习将会是最容易被学生接纳的一种学习方式。

（四）在线学习

MR技术提供了一种新的在线学习方式，它打破了时间的限制，摆脱了现实教学课堂和场景的制约，建立起线上的师生交流、校企联系，能够充分培养学生的合作交流能力。借助MR技术可创建线上虚拟课堂、虚拟项目，让异地师生、企业方以项目操作者的第一视角进行观察和操作，及时发现问题并沟通解决。借助实时交互技术，教师可进行实时指导，学生间可交流合作，企业方可提出专业意见，这样的交流方式甚至比当面交流还更有效果，因为可以在项目操作中增添标注、协助操作、远程演示等。本地系统中的操作者能在第一时间看到协助者的远程操作，使学生的学习难度以及双方的交流障碍降低，便于双方高效解决问题。在医疗领域已经有借助MR技术远程协助完成手术的成功例子，2018年新疆博州人民医院借助MR技术，在武汉协和医院主任医师的指导下，完成了远程会诊手术。

这种在线学习方式利于教师同步了解学生的学习状态，便于进行异地实时教学，更能弥补部分区域优质教育资源的缺少。教师与学生同时在MR生成的环境中进行互动，能够有效提升学习积极性，增强使用者的合作能力，可彻底打破培养学生非专业能力时所面对的时空限制。同时，这种在线学习方式还有利于组建不同学科的线上虚拟团队，借助先进的技术，组员间可进行无障碍沟通，理解并结合各学科间的优势，协同完成多学科交叉的复杂项目，以此增进学生的语言表述能力、组织管理能力以及适应变化的能力等。

三、MR技术对学生非专业能力培养的应用难点

（一）缺乏具体的MR教育资源。对学生非专业能力培养的过程中引入MR技术，是建立在结合具体项目或课堂实例的基础上的，在教学过程中所要使用的MR资源涉及到具体的课程内容设计、场景、道具和3D建模，这就需要专业的开发人员结合具体学科进行MR课程的研发与设计，同时也要对教授课程的教师提出新的要求，教师需要与技术研发人员一起参加到MR教育资源的研发当中，结合教学团队的教学经验与MR的技术优势共同完成教学资源的设计。受限于MR教学资源的开发难度，现今这样的教学资源寥寥无几，已有的一些基于MR技术的教学资源也都缺乏通用性，难以被广泛地运用在对学生非专业能力的培养当中，并且这些资源缺乏一定的针对性，无法具体到某一特定的能力进行针对性的培养。

（二）暂无系统的培养模式及指导方法。从现有的引入MR技术培养学生非专业能力的案例中来看，均是针对具体学科或者具体项目来分析，尚未上升至教学理论的讨论，更未有对具体的培养模式进行探讨。MR技术支持下的教学培养环境与传统的教学培养完全不同，由于学生在MR技术环境下的认知方式发生了改变，教学团队和技术团队在进行教学资源开发的时候，势必将面对在MR技术环境下如何选取内容、如何重新组织构建教学场景以及以何种形式呈现内容、以何种方式进行交互等问题。

（三）引入MR技术培养学生非专业能力所需成本较高。整套的MR设备涵盖了头戴式显示设备、辅助定位设备、体感交互装置等，有些还使用到了全息投影，这些设备的价格颇高，普通院校由于教研资金有限，除了个别学科，一般不会大量配备MR设备供所有学生使用。并且设备的使用还要投入后续的人力、物力去维护，这也成为了制约MR技术应用于学生非专业能力培养的因素之一。

四、结语

MR技术在教育领域的应用转变了陈旧的教育培养方式，教师的教学方法以及学生的学习模式也发生了变化，变得更加多元，更加丰富。在对学生的非专业能力培养上，智慧学习、情景化学习、游戏化学习以及在线学习等不仅丰富了对学生非专业能力的培养内容，还拓宽了培养途径。引入MR技术培养学生的非专业能力，顺应了现代化教学发展的趋势，能够吸引学生更加主动地参与教学活动，有利于改变当前在学生非专业能力培养中存在的一些弊病。随着技术成本的降低，相信MR技术在对学生非专业能力培养中的应用将会拥有更广阔的未来。

参考文献：

[1] 林昭熊，庞永师，孟强.大学生成才与“非专业能力”培养 [J].广州大学学报（社会科学版），2008（5）：45-48 .

[2] 孔玺，孟祥增，徐振国，刘涛，陈长胜.混合现实技术及其教育应用现状与展望[J].现代远距离教育，2019（3）：82-89.

[3] 何聚厚，黄秀莉，韩广新，梁玉帅，何秀青.VR教育游戏学习动机影响因素实证研究[J].电化教育研究，2019（8）：70-77.

[4] 王庆，钮沭联，陈洪，朱德海.国内教育游戏研究发展综述[J].电化教育研究，2012（1）：81-84，89.

作者简介：罗恒，硕士，南京信息职业技术学院讲师。研究方向：艺术设计、高职教育。