沉浸式学习及其在职业教育数字化中的应用

龚思颖

（广东财经大学 中国 广州 510320）

一、沉浸式学习是沉浸式技术在教育中的应用

科技创新引领世界教育变革，数字技术正以耳目一新的方式为全球教育工作者和学习者提供新的教学方式，对教育数字化产生了深远的影响。在过去，数字技术在教育领域的应用主要体现在现在线上和线下资源的整合、多媒体工具在课堂的普及等。然而，随着第四次科技革命的到来和第五代通讯技术（5G）的启用，教育数字化即将迎来新的突破。以虚拟现实VR、增强现实AR、混合现实MR为代表的沉浸式技术通过构建虚实空间充分调动学习者视觉、听觉、动觉，这或将成为5G时代背景下中国教育数字化的新景观。例如，不少高等院校已建立自己的实验室，包括哈佛大学、麻省理工学院、伦敦大学学院、清华大学、香港科技大学等，虚拟现实被其作为一种教学辅助手段探索特定的学科，如医学、历史、工程及其本身。

近年来，沉浸式技术在初等教育、中等教育、高等教育、职业培训等不同的教育体系中得到了越来越广泛的应用。例如，北京体育路小学于2016年7月5日在中国启动了一个名为沉浸式教育的虚拟现实项目，学生能够通过该项目体验太空探索，并在虚拟世界中获得与天文学相关的知识。这个应用程序不仅为学生提供了与同龄人分享想法的机会，还丰富了他们的文化生活。Bahcesehir大学建立了土耳其的第一个VR实验室，VR和AR技术被其应用于科学、技术、工程和数学等科目的教学。此外，一些机构借助VR进行了特殊环境模拟，用于开展航空训练和军事实践，基于AR技术的互动教学读物MagicBook也开始面世。这些都说明了沉浸式技术是如何从根本上改变当代教育体系，为教学服务的。如今，移动通信技术的发展已经达到前所未有的新高度，成为教育数字化的有力支撑。第五代通信技术（5G）在大幅度提高网速的基础上，将网络时延从100m/s降低到1m/s，能够满足高达1000亿学习者的网络连接，这无疑将进一步地推动人与人、人与物、物与物的联系，成就沉浸式技术的在教育领域的多场景应用。欧洲专利局的数据表明：与“智能连接对象”相关的专利申请数量在过去三年增长了54%，可以预见以沉浸式技术为基础的智能教育应用将在5G时代出现井喷。2019年《地平线报告》（高等教育版）指出MR对VR和AR进行了创新融合发展，其独特的交互体验和视觉感受将为学习者构建知识提供显著支持。

二、沉浸式学习的定义与应用价值

（一）沉浸式学习的定义

本文认为广义的沉浸式学习是指以近眼显示、渲染处理、感知交互、网络传输等为底层技术的学习模式。学习者在心理上认为自己处于沉浸式虚拟环境中，其实现由软、硬件和应用三方面共同促进，核心技术体现在智能交互理解和虚实融合渲染。其中，跟踪和配准技术是当前的主要热点，对语义的理解则是未来的重点方向。狭义的沉浸式学习指的是基于沉浸式技术将书中的抽象概念与虚拟情境联系起来，让学习者在虚实相生的多感官互动环境中进行信息加工和处理的一种学习模式。例如，结合某地历史、环境、文化、艺术等特点创设虚拟教学情境，激发其好奇心，让学习者参加模拟考察、进行自然遗址开发等活动，沉浸在对当地的历史文化景观的探索中。

（二）沉浸式学习在职业教育数字化中的应用价值

1.沉浸式学习在理论教育中的应用价值

理论教育是职业教育的基石，沉浸式学习的数字叙事方式为职业教育的理论教育数字化提供了新的有效途径。沉浸式学习利用数字媒介的交互特性展开叙事、传播知识，打破了印刷、影视等传统媒介的线性叙事方式。在沉浸式学习中，学习者不但可以接受内容创作者的叙事文本，还可以完全从自己的意愿出发对文本作出反馈，通过自身参与对原文本进行改写形成新的叙事，这意味着叙事不会以预定的方式展开。其次，多个学习者之间的即时互动，将信息的单向传播转为多向交流，形成新的动态变化。学习者不仅可以并发交互行为，移动、设计、创造场景中的物体，还可以通过肢体语言、符号语言进行沟通，这使得叙事情境和信息传播方式发生质的改变。再次，沉浸式学习帮助学习者以一种更加立体的方式感知世界和认识自己。一切知识都是从感官开始的，与其他触动人类听觉、视觉的媒介相比，沉浸式学习的特别之处在于它使空间成为教学媒介的重要组成部分，成为开展数字叙事的手段之一。

2.沉浸式学习在实践教育中的应用价值

培养实践能力是职业教育的出发点和落脚点，是职业教育的重中之重，而沉浸式学习对实践教育具有明显的推动作用，开拓了实践教育数字化的全新途径。首先，从建构主义的视角来看。学习者所接触到的环境和活动对其知识体系的构建会产生重要影响。沉浸式学习中的情境创设能够有效地帮助学习者在不同的情境中获得新的经验和理解，并提升其环境适应能力和解决复杂问题的能力。其次，从信息加工的视角来看。情境模拟在职业教育应用上的价值主要体现在它为学习者提供了在复杂系统中控制和操作大量相关变量的机会，进而更好地理解具体行动如何影响结果。而以情境模拟为基本特征的沉浸式学习便是以这样的方式让教与学的关系发生了转变。再次，从视听教学的视角来看沉浸式学习中的交互式媒介通过有声语言、肢体语言、空间语言等多种手段传递信息，这使得学习者对经验的感知度和对知识的理解度大大提升。

三、沉浸式学习在职业教育数字化中的应用途径

根据职业教育学习者的介入程度，可以将沉浸式学习的应用途径分为三个层次：体验、模拟实践、远程指导。

（一）体验是最基础的层次

沉浸式学习不仅提供了对知识本质进行探究的“拟真”条件和资源，而且其体感交互技术使学习者能够直接运用肢体语言、语音等与计算机等相关设备进行非接触式交互，最大限度地满足学习者通过观摩和体验获取间接经验的需要。例如，基于VR技术的建筑工程安全生产培训能让学习者进入高空坠落、脚手架倾斜、气瓶爆炸、隧道坍塌、工地着火等虚拟场景，在事故“现场”直接观摩学习紧急情况下的应对措施，不仅强化对事故处理的认知，而且提升对安全生产的敬重之心和对危险事故的防范之心。

（二）第二个层次是模拟实践

与理论教育不同，职业教育学习者在这一阶段需要由知识的被动接受者转变为信息加工的主体和知识价值的主动建构者。沉浸式学习中的探究工具和实践场景对学习者的职业角色转变提供了有力支持，学习者可以根据自身需要参与到建筑工程、机电维修、农林栽培、外科手术等职业技能的培训中，在实践中掌握工作的基本技能和实操的运作规范，为以后走向社会打下基础。例如，VR技术让汽车发动机的内部结构及其零部件可以被360°展现，学习者借助头显设备和手柄实现放大、缩小、拖拽等交互动作，通过反复练习掌握汽车拆卸技能。

（三）第三个层次是远程指导

其主要目的是通过远程协作帮助学习者解决真实工作场景中遇到的问题。以MR为代表的沉浸式技术能够将真实的物体虚拟化，然后将其叠加到真实的空间当中，通过远程技术实现跨时空的实时指导，指导内容例如市政电力水管系统的维护，汽车等交通工具的维修、医疗手术等。由于沉浸式学习采用的是虚拟训练，它不仅可以帮助学习者规避现实环境中爆炸、辐射等危险，还免去了采购复杂设备所带来的高额成本，可见其应用途径广泛。

四、沉浸式学习在职业教育中的应用前景及建议

（一）沉浸式学习的应用前景

1.沉浸式学习将成为职业教育普适性最强的教学模式

沉浸式学习将在云计算、大数据、人工智能等数字技术的驱动下逐步朝着普适化、社交化、共享化、智能化的方向发展，为职业教育的未来赋予广阔的空间。5G的高速度、高容量、低延时、低功耗以及边缘计算与网络切片能够有效解决教室光纤覆盖周期长、无法灵活开课等问题，同时弥补远程直播卡顿等不足，这让沉浸式学习在不同阶段与职业教育进行不同维度和深度的融合，使之有机会成为职业教育普适性最强的教学模式。

2.沉浸式学习将彻底打破虚拟空间与现实空间原有的界限

基于社会网络的沉浸式学习将存在于虚实结合、多域融合的社交化混合空间，数字技术的协同发展将进一步驱动万物的互联互通，弱化地区、社群、年级之间的边界和壁垒，加强学习者之间的联系与协作。在虚拟空间里，各地的学习者将在同一时空面对面地远程交流，互相学习、互相帮助，共同解决疑难问题。虚实结合的学习场景，将极大地提高学习者的参与热情和积极性。

3.沉浸式学习将使技术共享和知识共享成为职业教育的重要理念

在技术共享层面，沉浸式学习的基本功能建立在开源技术之上，这意味着学习者可以自由地研究、运行和修改开源程序并重新分发修改后的程序副本，将其集成到更大的项目中或直接衍生出新的程序。“开源方式”意味着表达出分享的意愿，在职业教育中推动沉浸式技术应用创新的同时，不断丰富沉浸式学习的应用场景和方式，促进技术共享。在知识共享层面，用户生产内容UGC（User-GeneratedContent）将在数字技术的驱动下成为常态和主流，学习者作为用户，其知识、信息、创造力等无形资产将在沉浸式学习的空间中被自由交换和共享，无疑加速了“知识共享生态圈”的构建。可见，技术共享和知识共享将成为职业教育的重要理念。

4.沉浸式学习促进职业教育数字化和人工智能化

沉浸式学习的智能技术可以使学习者的学习困惑得到敏捷反馈和即时解答，其学习效果则可以得到精准测量和多维评估。人工智能系统根据学习者的学习记录进行“个性化诊断”，对学习内容进行“个性化推荐”，实现诸如“补短板”、“强优势”的目标，有针对性地帮助学习者挖掘潜能、发挥所长，从而实现职业教育数字化和人工智能化。

（二）在职业教育中应用沉浸式学习的建议

1.应用沉浸式学习要力避游戏化

沉浸式学习的互动属性是对当代社会泛娱乐化趋势的友好迎合，趣味性或将成为未来沉浸式学习的特点之一。基于游戏理念的沉浸式学习让学习者在角色扮演中通过任务执行、陷阱规避、博弈与合作、移情与投射、激励与惩罚、假设与验证等过程构建认知、积累经验，游戏化的思维和精神在增强学习趣味、提高学习动机方面体现出独特的价值。教育结合游戏可以丰富学习体验、增强学习动机，但沉浸式学习在职业教育数字化中的应用仍需着眼于业务实操技能的提升，在职业教育与游戏的融合中，游戏属性应尽可能被弱化。职业教育的根本目的在于通过专业的职业知识、技能和职业道德教育培养一线所需的职业技术人才，而游戏的根本目的则是通过游戏规则和价值体系的建立创造并满足参与者在游戏里的追求。熟悉一门专业知识是职业技术人才的立身之本，掌握一项专业技能是职业技术人才的成才之基，检验其学习成果的核心指标在于业务实操能力。因此，尽管游戏理念能够为沉浸式学习带来价值，但沉浸式学习的内容设计需要与企业对职业技术人才的要求保持一致，通过沉浸式学习将工作任务和过程转化为职业教育的课程及学习内容，力避学习过程游戏化。

2.充分发挥沉浸式学习的远程指导作用

沉浸式学习的远程指导技术日臻完善，其在工作场合的应用价值已逐渐凸显。沉浸式学习中的远程指导能够协助学习者处理工作中遇到的复杂问题，成为职业教育课堂的延伸，职业院校和职业教育机构一定要高度重视和充分发挥沉浸式学习的远程指导作用。职业教育是学习者从校园走向职场的桥梁，学习者通过职业教育完成从依赖性向独立性的转变，在为个人谋生做准备的同时也在为服务社会做准备。沉浸式学习中的远程指导为学习者提供了一个集远程学习、在线沟通于一体的平台，创造了与行业专家互动交流的机会，有利于加强职业院校与行业界的联系，弥补实操经验丰富的行业专家的不足，优化职业教育流程，强化职业教育效果。职业教育学习者在遇到疑难问题时可以通过远程指导及时解惑并得到具体的帮助，还可在虚拟空间接受“实操”指导和训练。职业院校通过远程指导，可以得到行业专家和校外专家的宝贵意见和建议以利改进教学和实习，甚至还可以节省职业院校在实验和实习上的巨额投资。