☆佟海靜 傅鋼善

（陜西師范大學(xué)新聞與傳播學(xué)院，陜西西安 710062）

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)介紹

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生一個(gè)三維的虛擬空間，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行仿真。它不僅提供了現(xiàn)實(shí)世界中事物的基本屬性，而且形成了逼真的視覺、聽覺，甚至嗅覺、觸覺等感覺效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及了傳感技術(shù)、三維技術(shù)、人工智能和仿真技術(shù)等等，虛擬現(xiàn)實(shí)概念模型如圖1。[1]虛擬現(xiàn)實(shí)有四種基本類型：沉浸型、桌面型、共享型和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型，[2]其特征是具有一定的交互性、能突破時(shí)空的限制、共享性、協(xié)作性和構(gòu)想性。[3]

圖1 虛擬現(xiàn)實(shí)概念模型

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定時(shí)期，在許多領(lǐng)域已經(jīng)有許多相關(guān)的應(yīng)用。近年來，由于網(wǎng)絡(luò)虛擬社區(qū)的興起，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合再次受到人們的注意。本文主要分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，并且針對(duì)這些問題提出了改進(jìn)策略。

二、國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用狀況

在國(guó)外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域發(fā)展得比較早。北卡羅來納大學(xué)（UNC）的計(jì)算機(jī)系是進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)研究最早的大學(xué)，主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。麻省理工學(xué)院（MIT）是研究人工智能、機(jī)器人和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及動(dòng)畫的先鋒，1985年MTI成立了媒體實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行虛擬環(huán)境的正規(guī)研究。[4]許多高校使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)了虛擬的物理實(shí)驗(yàn)室、生物實(shí)驗(yàn)室，使得研究人員可以在虛擬的環(huán)境下進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，從而降低了實(shí)驗(yàn)的成本和提高了研究效率。印第安納大學(xué)應(yīng)用桌面型虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)太陽(yáng)——地球關(guān)系的理解，不但增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)相關(guān)概念的理解，也大大減少了學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。[5]

相比之下，國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起步比較晚，技術(shù)方面也相對(duì)落后。1996年，天津大學(xué)在SGI硬件平臺(tái)上，基于VRML國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，最早開發(fā)了虛擬校園，[6]隨后虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在理工科類專業(yè)上的應(yīng)用得到了推廣，盡管虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)成本高，但在一些特定的專業(yè)領(lǐng)域確實(shí)取到了良好的教學(xué)效果。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)在教育應(yīng)用中存在的問題

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為基于虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)習(xí)。因此，本文從兩個(gè)維度分析虛擬現(xiàn)實(shí)在教育應(yīng)用中存在的問題：一是從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身出發(fā)來探討；二是從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)出發(fā)探討。后文的改進(jìn)策略探討也分別對(duì)應(yīng)這兩個(gè)方面。

（一）從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)角度

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)學(xué)習(xí)者的心理產(chǎn)生負(fù)面影響

當(dāng)教學(xué)軟件自由度過大或者娛樂性過強(qiáng)的時(shí)候就會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)主體產(chǎn)生一系列負(fù)面影響。虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境會(huì)讓學(xué)習(xí)者處于一個(gè)全景式、逼真的三維空間里面，有時(shí)會(huì)讓自主學(xué)習(xí)能力比較差的學(xué)生難以從虛擬環(huán)境中抽離出來，而且如果學(xué)習(xí)者長(zhǎng)時(shí)間處于虛擬的環(huán)境中，當(dāng)他回到現(xiàn)實(shí)中時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的落差，而這種落差可能是負(fù)面的，甚至?xí)俏ｋU(xiǎn)的；而另一方面虛擬游戲會(huì)讓學(xué)習(xí)者過于沉溺，導(dǎo)致學(xué)習(xí)精力分散，反而影響學(xué)習(xí)效果，而且會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)心態(tài)。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)過程中的盲目推廣

虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)于一些學(xué)習(xí)科目和領(lǐng)域有著相當(dāng)大的輔助作用，但這并不意味著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該在教學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行全面、盲目的推廣。開發(fā)一套虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，花費(fèi)的人力、物力有時(shí)是十分巨大的，所以，對(duì)于一些運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并不能起到顯著效果的學(xué)科和研究項(xiàng)目，就沒有必要利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來進(jìn)行教學(xué)或者研究。

（二）從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)角度

1.忽視學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格

不同的學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)風(fēng)格不盡相同，現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的學(xué)習(xí)系統(tǒng)往往對(duì)于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格不夠重視，處理過于單一，不能解決學(xué)習(xí)者個(gè)別的問題和特殊的學(xué)習(xí)偏好，所以，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在如今提倡學(xué)習(xí)個(gè)性化的教學(xué)領(lǐng)域需要在學(xué)習(xí)模式個(gè)性化設(shè)置，學(xué)習(xí)活動(dòng)個(gè)性化安排方面進(jìn)行優(yōu)化。

2.缺少導(dǎo)航設(shè)計(jì)

一般桌面型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)比較容易實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，但是對(duì)于比較復(fù)雜的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，例如：沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，或者其他注重學(xué)習(xí)環(huán)境效果的逼真度的虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，導(dǎo)航的實(shí)現(xiàn)經(jīng)常被忽略，而實(shí)現(xiàn)起來還要注意其形式，其實(shí)現(xiàn)所需的技術(shù)與技巧都是比較復(fù)雜的問題。

3.缺少及時(shí)的反饋和評(píng)估

虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境由于追求對(duì)現(xiàn)實(shí)模擬的逼真度，往往把技術(shù)重點(diǎn)放在對(duì)介入者動(dòng)作的輸入處理和刺激信號(hào)的產(chǎn)生上，但是對(duì)于學(xué)習(xí)者的操作是否正確，學(xué)習(xí)效果如何，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境都很少有給予具體的及時(shí)的反饋和評(píng)價(jià)，甚至根本就缺乏評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)在教育應(yīng)用中的改進(jìn)策略

針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)在教育應(yīng)用中存在的問題，筆者提出了以下幾個(gè)方面的改進(jìn)策略。

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的場(chǎng)景設(shè)計(jì)和控制

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中對(duì)所學(xué)知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)，以及對(duì)情境的主動(dòng)探索。在虛擬現(xiàn)實(shí)中，學(xué)習(xí)者作為學(xué)習(xí)過程中的主體，使用一個(gè)虛擬角色參與虛擬世界的教學(xué)活動(dòng)，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供與現(xiàn)實(shí)世界相同或者是相似的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和真實(shí)感。但是，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)往往自由度過大，提供的虛擬環(huán)境和虛擬游戲娛樂性過強(qiáng)，并且虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界畢竟存在差別，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者容易偏離學(xué)習(xí)目標(biāo)，造成學(xué)習(xí)效果不理想等問題。所以，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要能讓學(xué)習(xí)者在自覺進(jìn)行意義建構(gòu)的同時(shí)緊扣教學(xué)目標(biāo)，因此，一方面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要提高系統(tǒng)友好性，關(guān)注用戶體驗(yàn)，引起學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣；另一方面應(yīng)建立有效的管理機(jī)制和評(píng)價(jià)反饋機(jī)制，提醒學(xué)生區(qū)分虛擬與現(xiàn)實(shí)的界限。

（二）虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的個(gè)性化設(shè)計(jì)

1.學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格分析

要設(shè)計(jì)個(gè)性化的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，必須對(duì)不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格進(jìn)行分析。學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格一直是教育心理學(xué)里面一個(gè)熱門的研究課題。它是學(xué)習(xí)者在知識(shí)構(gòu)建過程中的個(gè)體特征的表征，包括對(duì)知識(shí)構(gòu)建的方法和策略，對(duì)其過程的習(xí)慣或者傾向，主要包括學(xué)習(xí)者的生理、心理和社會(huì)三個(gè)層面的組成要素。

2.虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)個(gè)性化設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)應(yīng)考慮學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)偏好。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)清楚學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)偏好，能讓學(xué)習(xí)者設(shè)置一些系統(tǒng)參數(shù)，如：學(xué)習(xí)資源的呈現(xiàn)形式、課程推薦和學(xué)習(xí)難度的設(shè)置，系統(tǒng)按照學(xué)習(xí)者的偏好提供學(xué)習(xí)資源和給予指導(dǎo)，以提高學(xué)習(xí)者的興趣和學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)，保證學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的積極性。

（2）設(shè)計(jì)應(yīng)遵從學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)路徑和智力發(fā)展水平。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通過記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)軌跡，對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)經(jīng)歷進(jìn)行跟蹤和分析，從而清楚學(xué)習(xí)者的智力發(fā)展水平，在此基礎(chǔ)上為學(xué)習(xí)者提供合適的個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源。

（3）為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的評(píng)價(jià)方式。對(duì)于不清楚自己學(xué)習(xí)水平的學(xué)生，利用評(píng)價(jià)手段來安排學(xué)習(xí)者的活動(dòng)、資源和學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)，是確保學(xué)習(xí)質(zhì)量的一個(gè)重要輔助手段。

3.導(dǎo)航設(shè)計(jì)策略

虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)系統(tǒng)給學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)相對(duì)自由的學(xué)習(xí)空間，學(xué)習(xí)者可以在這個(gè)空間中自由探索，具有一定的自由度。這一點(diǎn)與建構(gòu)主義倡導(dǎo)的以學(xué)生的“學(xué)”為主的教學(xué)觀點(diǎn)相符，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的積極性和主動(dòng)性，促進(jìn)其知識(shí)結(jié)構(gòu)的積極建構(gòu)。但在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，需要導(dǎo)航設(shè)計(jì)來引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的行為，防止學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的過程中迷失方向，所以，虛擬現(xiàn)實(shí)的導(dǎo)航設(shè)計(jì)對(duì)于指導(dǎo)學(xué)習(xí)者具有重要的意義。

（1）用導(dǎo)航增進(jìn)用戶對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。對(duì)于剛剛接觸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的用戶來說，一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹和引導(dǎo)是很有必要的，它能幫助用戶對(duì)系統(tǒng)形成初步的認(rèn)識(shí)，而不至于對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)完全沒有認(rèn)識(shí)感到茫然和不知所措。這個(gè)介紹應(yīng)簡(jiǎn)單而不累贅，只要讓學(xué)習(xí)者明白該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和意義，從而對(duì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)有個(gè)初步了解即可。

（2）虛擬場(chǎng)景導(dǎo)航。當(dāng)學(xué)習(xí)者身處某個(gè)場(chǎng)景時(shí)，為讓其能夠快速地掌握重點(diǎn)知識(shí)從而達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)對(duì)學(xué)習(xí)者在場(chǎng)景中的行為進(jìn)行一定的引導(dǎo)，為其提供一些指導(dǎo)性的反饋和幫助。如：使用平面結(jié)構(gòu)設(shè)置導(dǎo)航信息；使用動(dòng)畫的形式設(shè)置導(dǎo)航信息；利用視點(diǎn)切換進(jìn)行導(dǎo)航；利用漢字貼圖進(jìn)行導(dǎo)航。

五、總結(jié)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的熱門話題，也因?yàn)槠渥陨淼膬?yōu)勢(shì)而在教育領(lǐng)域得到發(fā)展和推廣。然而，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的過程中卻存在不少問題。本文對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行分析，并且提出了虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)和使用過程中的改進(jìn)策略。但是本文還缺少具體的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)案例支撐，只是從理論角度探討了虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)用相關(guān)問題，要全面解決虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)中的問題，還需要繼續(xù)進(jìn)行更深層次的研究。

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