虚拟环境创设交互系统的设计理念与内容构建

吕袁媛 葛瀛泽

课题项目：该文系大学生创新创业项目“VDC虚拟环境创设交互系统”的阶段性成果。项目编号：X202110166439

摘要：虚拟环境交互系统是开发在幼儿园环境创设方面的虚拟仿真项目，通过构建软件系统，可以分为二个模块，幼儿园全景模块和区角环境创设模块，主要应用基于3D技术构建仿真幼儿园的情景、角色和材料，由用户在庞大的环境创设模块库中，按照规定的主题或自己设定的主题，进行创意和设计，具有易操作性，教育性等特点。该系统不仅为幼儿园教师在工作上提供便利，还弥补了学前教育专业实践教学中不能亲临现场的短板，切实提高用户的创设能力。

关键词：虚拟 环境创设 交互系统 内容构建

现在，我们正处于一个对传统产业发展正在产生重大变化的“互联网+”时代，国务院在十二届全国人大三次会议上做的政府工作报告中第一次明确提出"互联网+"的国家发展计划;2020年中央网信办等五部门印发《国家新一代人工智能标准体系建设指南》提到鼓励科技成果和行业的深度融合，增强虚拟现实技术等应用场景。近年来虚拟现实技术的高速发展使消费者规模逐渐扩大，而虚拟现实技术的发展对“互联网+”家庭环境布置产生了极其深远的实际影响，“互联网+”家庭环境布置行业发展蓬勃，2020年线上家庭环境布置行业规模占据家庭环境布置市场规模的50%。然而就目前调研来看，虚拟设计系统与幼儿园环创设计领域的融合还是空白。幼儿园环境创设包括幼儿园室外环境创设、幼儿园室内环境布置、五大领域主题环境的创意设计等方面。五大领域主题环境的创意设计等方面。目前有几个关于家庭环境布置的软件，但是关于幼儿园环境设计的软件却是一片空白，尤其是能够让一线幼儿教师进行可视操作的软件几乎没有得到开发。

学前教育专业作为对学生实际技术需求很大的学科，相应的环境创设远程实训也很少涉足，目前的远程技术使用途径大多是利用QQ、微信等搭建网上教学共同体，并利用网络资源库、主题性网页等帮助教师学科发挥。[1]

虚拟环境创设互动系统的建立，其一方面是透过创建三维空间立体的幼儿园虚拟现实教学环境，使用户群体在与虚拟幼儿园中的教学环境、角色、材质等的交流与操作过程中获取教育经验和感受，另一方面是通过建立网上交流平台，帮助用户群体在相互借鉴与互动的过程中有针对性的提高教育技术。因此，虚拟环境创设交互系统的内容，既面对教学经验相对较少的学校实习老师、农村地区转岗老师，为其创造具有情景化的教学经验，又面对具有一定经历而理论知识基础相对单薄的在职老师，协助其更有效内化教育理念，从而提高了环境创设的效率。

一、虚拟环境创设交互系统的主要功能模块

虚拟环境创设交互系统主要分为两个功能模块，即幼儿园全景模块、区角创设模块。其中，区角创设模块又分为参考方案、模型库、编辑场景、效果预览等模块，系统能够按照所提供的设计素材和功能进行区域规划设计和物品展示，从而避免了环境布局时由于事先规划不周所形成的错漏，也符合了现代幼儿教育的发展需要，有效提升了幼儿园的整体环境。

二、虚拟环境创设交互系统的设计理念

（一）场景与环境创设：体现虚拟现实可视化

虚拟环境创设交互系统注意提供可视乎、情景化的场景，让学前教师回到虚拟幼儿园现场。[2]虚拟环境创设交互系统在运用Unity3D引擎的基础上，通过revit软件进行幼儿园环境创设物品的建模，结合C++脚本语言来实现区域设计、环境创设物品的布置、人机互动等操作。重点是利用借鉴SL的虚拟现实教学环境特性，建立了三维幼儿园教学环境、材质和角色等更为真实的情景、道具和人物形象，在此基础上，更强化了用户、虚拟现实教学环境和专业对话，并强化了教师在虚拟现实教學环境中对各种材料的有效运用，纳入了学前教师所掌握的专业知识，并进行了相应的教学评价与过程设计，让学生可以通过和虚拟现实教学环境的交流，建立经验。

（二）虚拟角色对话与内容建设：结合新形势下的幼儿教师专业化特点

近年来，政府与教师主管都颁布了不少重大的指导性文件精神，《3—6岁儿童学习与发展指南》《幼儿园教师专业标准 （试行） 》《幼儿园教职工配备标准 （暂行） 》及新的《幼儿园工作规程》等，而虚拟环境创设交互系统把这些教学内容也融入到了教师的虚拟实习教学内容中。如用户需要选择虚拟情境模块里的老师、保育员等，则谈话的具体内容中就会包括最新的《幼儿园工作规程》所规定的各个类型员工所应履行的工作职能，选择各年龄段班虚拟儿童，谈话具体内容会包括《3—6岁儿童学习与发展指南》中对各个年龄段孩子的发展特点和教学意见。

（三）系统内容及使用方法：强调交互和趣味性

兴趣是引发用户自主性学习的关键原因，虚拟环境创设交互系统除实现了充满乐趣的幼儿园虚拟环境创设之外，还为用户创造了各种游戏式的作业和考核模式，如用户在完成幼儿园全景模块设计后，系统会以拼图、连线、配合游戏活动等形式检查用户能否了解幼儿园环境，并掌握在各种区角设置的学习材料配置与使用，尤其是一些理论性的教学内容，如依据《3—6岁儿童学习与发展指南》中的儿童在各个年龄段要求和教学理念，将这部分教学内容结合成生动有趣的虚拟角色与对话，通过游戏化的操作模式，将更便于幼儿教师消化掌握。

（四）系统自动评估为主：契合庞大用户群体的需求

本系统还设计了教师评价板块，基于网络用户面向对象规模很大，在国内面向教师的远程培训中， 较早的引领式在线教师培训平台， 4年培训教师近30万名。[3]北京大学开设的基于慕课的“翻转课堂教学法”教师培训课程， 单门课程注册人数为25452人。[4]教师远程师资培养中存在着更加繁琐的成果评估问题，其评分结果通常也会影响教师学习效果的有效性。为此，对虚拟环境创设交互系统的评估方法将采取以系统自动评估功能为主，用户互动评估和系统主持教师评估功能为辅的综合评估方法，3个模块均涉及系统自主评估功能的设定，系统将可以自主地对用户的学习成果做出客观评估，并以此提高评估效率与有效性。

三、虚拟环境创设交互系统各模块具体内容及功能设计

（一）幼儿园虚拟全景模块

1.主要虚拟场景

虚拟环境创设交互系统主要为用户构建一个基于现实的3D虚拟幼儿园情境， 这个情境中包括幼儿园的功能区域、相关的玩具材料和幼儿园中的主要工作、学习的人物等， 用户进入模块， 可以浏览观看幼儿园的教室、户外场地、食堂、盥洗室、保健室等主要功能室的3D全景画面， 有助于用户更加全方位的了解幼儿园。

2.虚拟人物角色

在全景虚拟各场景中所设定的与幼儿园相关三维角色人物，大多为幼儿园员工，而这些角色则按职能不同分布于幼儿园的各个场地中，通过用户单击相应角色就可以弹出对话框。在对话框中系统会提交信息给用户，内容主要包括有关幼儿园教学课程以及与幼儿园有关岗位管理方面的主要内容，用户可以点击问题，而虚拟人物角色则将通过弹出对话框的形式，为用户给出有关问题的回答信息。

3.游戏化评价设计

幼儿园全景模块的内容设定强调趣味化和游戏化，同时也可以更有效观察用户模块浏览完成后的学习效果，因此主要采取板块式拼图评价方法，由用户独立完成，系统自主进行评估。

情景板块拼图则是指用户在对幼儿园的全景模块参观完成之后，在评价板上将给出一幅用户所参观过的幼儿园的二维或平面版图。地图中包含了幼儿园的课堂、户外区域、餐厅、盥洗间、午睡房等重要建筑物与结构功能板块，各板块中都有图形但无名字，用户需要在系统规定时限内将相关主题板块名字填写在相应的能力主题板块中，类似于填图游戏，而虚拟交互系统也将自动计数，对用户的作业结果反馈正误并进行评估，以检查用户是否对幼儿园的重要构造与功用有认识。

（二）幼儿园区角环境创设模块

1.主要虚拟场景

幼儿园区角环境创设模块，主要为用户提供了幼儿园中较为常用的区角场景和相应的虚拟活动材料，目的是通过提供虚拟的区角环境创设材料，为用户提供了区角环境创设的合理借鉴和参考，使用户通过运用虚拟材料，逐步了解并认知幼儿园的区角设定环境，并通过运用虚拟的幼儿园区角设定材料开展环境创设，从而训练其认识并运用适宜材料进行区角设定活动，以及在此基础上合理创建与布局幼儿园区角环境的基本能力。

2.区角虚拟材料设计

幼儿园的虚拟区角环境设计分为建构区、儿童阅读区、人物区、科学区域等模块。通过虚构区角环境设置物料的供给，将有助于用户理解并熟悉在幼儿园不同区域角活动中需投放的主要物料种类和特性。如建构区重点供给较为经典的儿童建构游戏材料，如积木、积塑等，尤其是儿童结构游戏中使用最为普遍的积木材质，区重点供给三维立体的单元积木，材质形式涵盖了各种规则和不规则造型的积木，如半单位积木、全单位积木、Y字形的弯道积木等。而人物区重点以在幼儿园人物区角中较为普遍的"娃娃家"搭建虚拟现实场地，并供应支撑儿童角色扮演的玩具、服饰和家私等虚拟材料。

3.操作与评价设计

用户可以选择特殊的虚拟区角设置活动情景模块，在模块中有物料清单，用户可从清单中选取所有区角所包含的各种区角设定物料，并以图标的形象展现，当用户选择图标后，虚拟的三维区角设定物料就将展现在教学活动场景中，用户可以从多视点观看以全面了解区角设定物料。物料在区角设置场景中也可以进行拖动放置，系统支持用户自己创建的区角环境。比如，当用户选择了科学区域，在加入之后就会出现材质列表页面，材质列表页面中即有科学区域的材质，也有角色区域、美工区等区域角的材质，用户按照需要选取最适合于科技区域角的材质并进行放置，当全部材质放置完毕之后，系统生成了用戶自己创建的区角环境虚拟场景，用户可以选择确认并进行。

当用户进行作业之后，虚拟环境创设交互系统将存储了用户的虚拟区角环境创设作品，并同步给出相关区角环境创设的模版，供用户借鉴与对比。虚拟环境创设交互系统将针对设置在科学区角自然环境的建筑材料运用是否恰当给出反馈，并在此基础上对用户的科学区角环境创设材料运用情况进行评估。如用户建构区的单元积木放在了科学区，证明其对区角环境创设缺乏基本认识，操作系统将指出有误，并扣减一定的分值。

四、结语

幼儿园环境创设基本由一线幼儿教师负责，一方面幼儿园班级环境要遵照园本活动及主题，进行定期更换;另一方面，班级环境创设材料多以纸、布等软装饰材料为主，在日常生活中及容易遭到损坏，需要不断更新。幼儿教师平时教学工作繁重，环境创设的制作、更新无疑给幼儿教师增加工作负担。虚拟环境创设系统的出现意味着教师可以通过数字化的系统以最直观的方式自主搭建出一套个性化环境创设计方案。扩展了设计思维，提高了环境创设制作效率。

目前，学前教育专业学生不断增加，部分实践类课程，如幼儿园环境创设课程，无法亲临现场，进行实地操作。虚拟环境创设交互系统将信息技术与环境创设进行深度融合，并融入各种材料的相关知识、性能，实现教学资源的整合，切实提高了学生对幼儿园环境创设的能力。通过虚拟场景的再现，让用户能够身临其境，提高环境创设的设计水平与能力。所以，基于虚拟环境创设交互系统，在具体的实际运用中，应将传统的教师实习与培训过程优化整合，成为一个教育创新的重要手段，以提高教师实习的有效性。

参考文献：

[1]郭力平， 秦臻.早期教育应用信息技术的专题研究[M].苏州：古吴轩出版社， 2013：160-162.

[2]郭文革， 沈旭东.MPOC：大规模私有在线课程的设计与运营[J].现代远程教育研究， 2015 （1） ：22-32.

[3]张丽， 伍正翔.引领式在线教师培训模式与理论创新[J].中国电化教育， 2010 （1） ：61-65.

[4]汪琼.MOOC用于教师培训：翻转课堂教学法MOOC课程实践[J].中国教育信息化， 2015 （1） ：9-11.