V R技术与教育融合现状分析

张 毅

（南京信息职业技术学院 数码艺术学院，江苏 南京 210000）

V R是Virtual R eality的缩写，意为虚拟现实。V R技术基于计算机、仿真等技术模拟虚拟环境，带给人沉浸式体验。

一、V R教育教学模式及策略的研究现状

关于V R教育众多学者提出了不同的教学模式和方法，高嵩等归纳总结了国外的教学模式，认为可分为“基于人际关系的协作学习”模式、“桌面虚拟现实在线学习管理系统”模式和“综合课程”模式[1]等。多位学者将目光集中于基于游戏的教学及学习模式，以及以学习者为中心的教学模式。前者因V R极强的沉浸性、交互性、构想性和智能性，让“玩家”“明确清晰地获知自己当前的目标、目前已完成的进度以及完成后的收益”，它同时还具备即时反馈的激励机制，因此能形成内在动因，从而使学习高效完成。华子荀提出应“以认知学习理论为指导，抽取‘同化、顺应、机械学习、意义学习’四类关键要素，建立虚拟现实环境支持的学习者动觉学习机制框架”[2]。后者认为研究对象应从技术研究逐步转向教学主体，因为“教育呈现向技术祈求的姿态实属无奈。V R教育的研究取向要以人性解放为主。”[1]在教育的核心价值观由“教”转到“学”的基础上，以激发学习者的能动性为关键点，找到教学主体与辅助技术两者间的平衡点。高嵩等明确指出，在研究V R教育本体理论的时候，必须综合系统地研究V R教育中技术的四重属性，并围绕此属性来认真稳步地展开。[1]

在教学策略方面，赵一鸣等认为“在虚拟现实环境中有效的教学策略设计是提高学生学习效果的关键因素”[3]。林齐盼等提出“将虚拟现实在教育中的主要策略分为超越时空呈现学习资源、提供探究实验的工具和创建实操训练场景这三种类型”[4]。他们还认为“从V R教育应用策略来看，主要是利用V R提供探究实验的工具和创建实操训练场景两种策略，且后者多于前者”[4]。

总体来看，各种利用V R技术进行探究式学习的策略是关键，而在教学策略设计方面需要以学习者为教学及学习的主体，并据此深入考虑虚拟现实技术带来的“互动深度”与学习时长，从而达到促进学生积极参与的目的。

二、V R教育学习环境搭建的研究现状

目前，该方面的研究致力于使用V R技术促进新一代学习环境的形成。具体的研究和实践集中在各大高校中，以改变传统教学方式、提升情境体验为目标。

由于V R技术独特的交互性、虚拟性和沉浸性，可以实现原本不可能实现的任务，访问不可能访问的对象。V R扩大了学术环境的视野，也可以在困境中提供新的探索路径。同时V R技术还提供了一种全新的立体学习环境，使得学习者的学习方式大为改观。他们不再通过追寻一个扁平化的文本或是抽象的历史文化坐标来学习，而是全方位地深度参与学习。

1.新型学习环境的分类

新型学习环境的搭建，从硬件设施上可分为两种，一种是搭建专业的“CAVE”V R环境，即沉浸式学习环境。另一种则是利用头盔或单面3D墙壁搭建简单的半沉浸式或非沉浸式学习环境。

“CAVE”是“洞穴”的意思，是在硬件设备上利用超大屏幕制作墙面，在上下左右前后6个面上进行全方位的虚拟环境营造，再辅以强大的编辑操作系统，使得进入其中的学习者犹如置身“洞穴”，完全沉浸于虚拟现实的世界，是名副其实的“身临其境”。

半沉浸式或非沉浸式环境，利用头盔或单面3D墙壁与普通电脑来实现，接受度较广。因为价格不像完全沉浸式环境那么高昂，所以在公共教育方面有一定运用。

2.新型学习环境与“深度学习”

在整个学习的过程中，学习者不仅仅要掌握基本的理论知识，更重要的是通过学习形成对该知识的深刻理解，并最终获得一种属于自己的抽象性思想。这种抽象模式通过组合和转换先前的模式来生成。这种思想是在特定知识领域中对具体知识的一种领悟和升华。它不可能通过简单的文本阅读或是话语教导，甚至体验来获得。它必须经历一个从实例到抽象概念再到新实例的转变过程。这样的过程就是所谓的“深度学习”，而完成“深度学习”恰恰是教学中比较复杂的目标。选用V R技术来建设新型的学习环境有助于学习者实现深度学习。而这一点在儿童和青少年教育或是公共教育领域表现突出。以“地球的形状”项目为例，此前的研究表明幼儿难以把握“地球是椭圆的”这一概念。而利用V R技术来教导幼儿“地球是椭圆的”明显提高了幼儿的认知。

三、V R教育教学资源的开发现状

目前国内该领域的研究主要分为三个方面。首先，集中在对操作性要求较高的学科，要建立全虚拟实操训练场所资源，如飞机驾驶、机械维修等。其次，集中在学科中需要反复练习的实际操作技能部分，要建立虚拟实验室资源，如医学学科中关于医疗手术的部分，开发手术训练室；生物化学学科中具有一定危险性的实验部分，开发生化实验室等。最后，集中在公共教育虚拟资源开发方面，如在语言学习和文史学习方面，要开发相应的虚拟环境。研究表明该类资源的开发往往遵循建构主义理论，引导学生主动运用已有知识和经验，在虚拟资源中边学习新知识，边灵活运用，最终完成学习意义方面的建构。

但值得注意的是，学科资源的开发应该是动态的、可生成的。在开发过程中，应该将教师和学生作为资源的创作主体。目前由于投入较高，高校信息中心或是相关专业制作公司是教育资源的唯一创造方，这容易使资源开发形成“孤岛”，造成资源的固化。针对这一点，已有学者进行了研究。徐丽芳就在总结国外系列案例之后，给出了先进示范样本：与国内外大部分V R平台不允许学生自主创建教学资源不同，日本的Engage “可以提供内容制作服务，允许教育工作者创建和制定教学计划，包括一些虚拟现实教育项目的制作——这有效地提高了教师和学生之间互动的自由度和个性化程度。”[5]

四、V R作为教育平台的开发现状

研究V R学习系统与平台开发也是当下的一个热点。目前，V R开发一直处于零散的状态，缺乏系统化的统筹把握。周明全认为应形成一个系统的V R教育平台，即“可视化与虚拟现实学习系统”，“实现教学内容可视化、教学环境虚拟化、教学过程交互化、教学评价客观化”[6]的完整过程。在这个过程中，教师可以基于这个系统进行仔细的教学设计，并让学生基于问题进行探究式的学习，这样不仅能实现教学内容即教学资源的生成式开发，还能形成完整的情境式教学，完成师生之间、学生之间、人机之间的交互，并通过新型的评价方式，如3D打印等方式，做到教学效果的前后验证，形成真正客观的教学评价。其中，平台对协作学习能起到极大的促进作用，虚拟会面交流能增强学生的社交能力和语言能力。

结 语

V R技术的普及为未来的教育改革提供了一个难能可贵的机会，而V R教育研究也已经由最初单纯的技术研究开始向教育本体化研究转化，国家的政策引导已逐步开始，多位学者也开始就V R教育中的核心问题进行了深入的探讨，各大高校也成功地开始了一些V R技术与具体学科的教学融合，但值得注意的是大规模的V R教育变革尚未开始。而整个V R教育系统性的本体化研究要结合具体学科的教学实践案例。因此，如何结合中国学生的特点设定发展目标，并据此研创出完整的学习系统，搭建实用的V R教育平台，关注多学科研究，积极在实践中进行教学资源的开发，才是今后发展的重点。