陳貴平，唐婉貞

（貴州師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，貴州貴陽550025）

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）在學(xué)前教育中的應(yīng)用研究

陳貴平，唐婉貞

（貴州師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，貴州貴陽550025）

本研究從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展前景和學(xué)前教育的重要性出發(fā)，介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念、特點(diǎn)及類型，提出將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶入學(xué)前教育領(lǐng)域中，能發(fā)揮出彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)條件的不足、打破教學(xué)時(shí)間空間的限制、促進(jìn)幼兒主動學(xué)習(xí)的意識提高的作用，進(jìn)而結(jié)合學(xué)前教育教學(xué)五大領(lǐng)域課程活動，就虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)前教育中的應(yīng)用提出了虛擬教學(xué)、虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬實(shí)驗(yàn)室的方案.并從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、幼兒教師和幼兒三方面總結(jié)提出了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)前教育應(yīng)用中存在的不足及對策.

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；學(xué)前教育；應(yīng)用研究

隨著科學(xué)技術(shù)的火速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的興起，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在越來越多的領(lǐng)域中影響著我們的生活，投身于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目日益增加，也逐漸有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)服務(wù)于教育領(lǐng)域中.然而，在學(xué)前教育領(lǐng)域中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展.學(xué)前教育是受教育者的基礎(chǔ)教育，對其一生的影響十分深遠(yuǎn)，《中國兒童發(fā)展綱要（2011-2020）》中明確指出：“要加快發(fā)展3-6歲兒童學(xué)前教育，優(yōu)化教育資源，拓展數(shù)字化學(xué)習(xí)的空間，全面推進(jìn)教育現(xiàn)代化和信息化”.①進(jìn)一步提升學(xué)前教育的質(zhì)量，把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到學(xué)前教育中便成為必然.因此，本研究適應(yīng)了教育信息化的方向和潮流，具有一定的研究價(jià)值與意義.

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念、特點(diǎn)及類型

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality,簡稱VR)，是20世紀(jì)90年代興起的一門新興的信息技術(shù)，它是許多學(xué)科交叉、集成的產(chǎn)物，融合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)、數(shù)字圖像處理、傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、人機(jī)交互等多個(gè)信息技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和設(shè)備生成一種三維的虛擬環(huán)境，用戶通過戴上特殊的頭盔、3D眼鏡、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備，在視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等方面得到刺激，從而身臨其境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)使用者與該環(huán)境進(jìn)行自然的逼真交互.它是對真實(shí)世界的模擬，能夠逼真地再現(xiàn)并超越客觀世界，用戶不僅能融合其中，并且還能夠駕馭和操縱這個(gè)虛擬環(huán)境.②

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

1.2.1 多感知性.由于虛擬現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)里包含了視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種傳感裝置，采用頭盔屏幕顯示器、3D眼鏡、三維顯示器等，給用戶以立體的視覺效果、三維音效的聽覺效果.同時(shí)，具有虛擬現(xiàn)實(shí)跟蹤傳感設(shè)備，獲得人在虛擬環(huán)境中的動作、感知等信息.因此，用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中可獲取多種感知.

1.2.2 沉浸性.它是指根據(jù)人類的生理心理的特點(diǎn)，進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)反應(yīng)裝置的設(shè)置，讓用戶不是在單一地瀏覽了解，而是虛擬環(huán)境中的參與者，感受到作為其中一員存在并融入虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中，與虛擬環(huán)境中的各對象的交互作用，體驗(yàn)到自然世界中的各種感知.

1.2.3 交互性.它是指用戶可以通過使用3D眼鏡、頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備與該環(huán)境中的人物、事物進(jìn)行交互，可操作程度如同在真實(shí)的環(huán)境中一樣，并對虛擬環(huán)境內(nèi)的物體得到反饋.

1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的類型

1.3.1 桌面式.它是一套基于PC平臺的小型桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，用戶運(yùn)用計(jì)算機(jī)觀看、感受、領(lǐng)會虛擬世界，并通過鼠標(biāo)、鍵盤等設(shè)備與之進(jìn)行交互，感受虛擬環(huán)境.由于會受到周邊外部環(huán)境的影響，用戶的沉浸感較低，是一種初級的虛擬狀態(tài).

1.3.2 沉浸式.它是一套較為復(fù)雜的系統(tǒng)，用戶通過頭盔、數(shù)據(jù)手套、VR眼鏡等傳感器，在聽覺、視覺、觸覺等方面與現(xiàn)實(shí)世界完全分離，排除了外界的干擾，全身心與虛擬世界進(jìn)行交互，感受到一個(gè)逼真、全封閉的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境.

1.3.3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)式.它是將虛擬世界與的現(xiàn)實(shí)世界融合在一起，對用戶產(chǎn)生交互，用戶在一個(gè)半真半假的環(huán)境中，可通過在該環(huán)境中的操作，對實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行演示、練習(xí)，從而提高在現(xiàn)實(shí)世界的準(zhǔn)確度，以及增加對客觀世界的感知能力.

1.3.4 分布式.它是指通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，把多個(gè)相互獨(dú)立的用戶連接在一起，共享一個(gè)虛擬的空間，并共同進(jìn)行體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，從中獲得交互，相互進(jìn)行交流練習(xí)，這也能夠達(dá)到更高的虛擬效果和協(xié)同工作目的.

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)前教育中的作用

2.1 學(xué)前教育的特點(diǎn)

在學(xué)前教育階段，幼兒的認(rèn)知水平開始逐步發(fā)展，應(yīng)注重其認(rèn)知水平的提高，及時(shí)正確把握幼兒成長各個(gè)敏感期.若幼兒的敏感期的內(nèi)在需求受到抵制因而不能夠發(fā)展時(shí)，就將喪失學(xué)習(xí)的最佳時(shí)期.學(xué)前教育階段的幼兒認(rèn)知活動主要受到興趣的驅(qū)使，而認(rèn)知過程是以形象思維為主，其效果有賴于其認(rèn)知事物的現(xiàn)象，③例如聲響、顏色、圖像、動畫、現(xiàn)象等.然而幼兒具有身心發(fā)展水平不高、注意力不能較長時(shí)間集中、對知識的接受能力不強(qiáng)等特點(diǎn)，傳統(tǒng)教學(xué)在很多時(shí)候無法在直觀上很好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、達(dá)到教學(xué)效果.卡爾·雅思貝爾斯在《什么是教育》一書中也提道：“對于兒童來說，最重要的不是掌握科學(xué)，而是以直觀的圖片和形象來充實(shí)他們的精神世界”.④同時(shí)，學(xué)前教育是一門綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于學(xué)前教育中，則能發(fā)揮出其獨(dú)特的價(jià)值和意義.

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)條件的不足

學(xué)前教學(xué)的最主要的形式是游戲，然而傳統(tǒng)教學(xué)無法隨時(shí)保持教學(xué)活動的趣味性.根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)多感知性、沉浸性、交互性的特點(diǎn)，可以在教學(xué)中設(shè)計(jì)互動式游戲，營造趣味氛圍，開展情景化教學(xué)，使幼兒以濃烈的興趣參與其中，以“被動”接受轉(zhuǎn)化為“主動”參與，以期達(dá)到更好地教學(xué)效果.同時(shí)，在傳統(tǒng)幼兒園教學(xué)的科學(xué)活動中，涉及演示實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容時(shí)，往往需要教師提前做好相關(guān)的物質(zhì)材料準(zhǔn)備，費(fèi)時(shí)費(fèi)力.利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將實(shí)驗(yàn)演示設(shè)計(jì)于其中，在逼真的場景中，幼兒更能夠全身心投入學(xué)習(xí)環(huán)境中，更好地了解和學(xué)習(xí).

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠打破教學(xué)時(shí)間空間的限制

運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠突破教學(xué)時(shí)間上的限制.如：開展學(xué)前教育語言領(lǐng)域活動，介紹其他年代發(fā)生的事或者講述特殊的節(jié)日時(shí)，口述的言語不易理解和掌握，可以讓幼兒戴上3D交互設(shè)備，置身于桌面式的虛擬環(huán)境之中，更加全面、花更少時(shí)間了解內(nèi)容，掌握知識.同時(shí)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠打破教學(xué)空間上的限制.如：開展幼兒園科學(xué)領(lǐng)域活動，介紹太空時(shí)，幼兒可以通過沉浸式的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，身臨其境，并在教師的講解下，進(jìn)一步了解各大星系、宇宙天體等，這是傳統(tǒng)的信息技術(shù)所無法實(shí)現(xiàn)的.

2.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)促進(jìn)幼兒主動學(xué)習(xí)的意識提高

虛擬現(xiàn)實(shí)是一個(gè)交互性極高的多媒體環(huán)境，通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等方面的交互，使幼兒在其中參與感、沉浸感極強(qiáng).由于其三維立體感強(qiáng)、逼真度高，會增強(qiáng)幼兒的學(xué)習(xí)積極性.如：語言領(lǐng)域活動，教師在講繪本故事《誰偷了我的大餅》時(shí)，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)式的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，情境中出現(xiàn)香噴噴的大餅、可愛的小豬、歡樂的小鳥、有大嘴巴的鱷魚等，幼兒可以與事物面對面對話，融入故事情節(jié)中，幼兒之間相互進(jìn)行交流，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高了主動學(xué)習(xí)的意識，達(dá)到了顯著的教學(xué)效果.

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)前教育中的應(yīng)用

3.1 虛擬教學(xué)

幼兒園課程應(yīng)走向多元化發(fā)展，能夠根據(jù)實(shí)際情況自己構(gòu)建課程模式，應(yīng)該以開放的態(tài)度認(rèn)識課程模式.虛擬教學(xué)區(qū)別于傳統(tǒng)的教學(xué)形式，它更有利于教師開展高質(zhì)量教學(xué)活動.比如：開展健康領(lǐng)域《健康刷牙》活動，傳統(tǒng)的教學(xué)中，幼兒不易掌握操作方法，而通過桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓幼兒了解牙齒的構(gòu)成情況和重要性，再讓幼兒置身于沉浸式虛擬環(huán)境之中，分步驟除去牙齒上的細(xì)菌，進(jìn)行刷牙.又如：在社會領(lǐng)域《火災(zāi)逃生》中，空講、圖片或PPT演示都不夠生動，幼兒在實(shí)際生活中可能不知如何應(yīng)對，而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)式，將虛擬世界與的現(xiàn)實(shí)世界融合在一起，幼兒置身于火災(zāi)的場景中，并通過教師進(jìn)行一邊講解，幼兒進(jìn)行一邊演練，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的.

健康領(lǐng)域《健康刷牙》活動流程圖：

社會領(lǐng)域《火災(zāi)逃生》活動流程圖：

3.2 虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境

虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)前教育的重要資源，通過對于環(huán)境的創(chuàng)設(shè)和利用，有效地促進(jìn)幼兒的發(fā)展.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使幼兒置身于充滿游戲性、逼真感，且易掌握教學(xué)活動內(nèi)容的環(huán)境之中.如：語言領(lǐng)域繪本《缺失的一角》，幼兒通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)了解繪本故事情節(jié)，感知“缺失的一角”，并與其互動，從而明白缺失一角的意義，懂得沒有完美的人和事，樹立正確的世界觀、人生觀.再如健康領(lǐng)域《小手洗干凈》活動中，將幼兒置身于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)式虛擬環(huán)境中，以玩游戲的方式進(jìn)行“闖關(guān)”,達(dá)成學(xué)會洗手的教學(xué)目的.又如：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以營造超市、商場、理發(fā)店、森林等不同的逼真場景，可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)分布式，將多個(gè)幼兒連接在一起，共享一個(gè)虛擬空間，進(jìn)行角色扮演，充分發(fā)揮其創(chuàng)造性，并推動其社會性的發(fā)展.

語言領(lǐng)域繪本《缺失的一角》活動流程圖：

健康領(lǐng)域《小手洗干凈》活動流程圖：

3.3 虛擬實(shí)驗(yàn)室

在學(xué)前教育課程活動中，教具等教學(xué)材料發(fā)揮著重要的作用.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以簡便學(xué)前教育活動的教具準(zhǔn)備，更好地開展實(shí)驗(yàn)，并讓幼兒容易理解.如：科學(xué)領(lǐng)域《浮力與沉力》活動，通過實(shí)驗(yàn)、視頻等方式都不夠直觀，且材料準(zhǔn)備較煩瑣，而可以讓幼兒在虛擬環(huán)境中感受并操作物品在浮力和沉力情況下的狀態(tài)，探索科學(xué)的奧秘，并將科學(xué)的知識運(yùn)用于生活之中.又如：科學(xué)領(lǐng)域《有趣的植物》活動，可以設(shè)計(jì)幼兒與植物互動的交互式游戲，通過游戲和觀察，在短時(shí)間內(nèi)了解到植物從萌芽到枯萎的過程及特點(diǎn).

科學(xué)領(lǐng)域《浮力與沉力》活動流程圖：

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)前教育應(yīng)用中存在的不足及建議

4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)前教育應(yīng)用中存在的不足

4.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)所呈現(xiàn)的虛擬空間具有很高的逼真度，然而與自然的真實(shí)環(huán)境相比仍然存在一定差距，且目前所開發(fā)的VR設(shè)備分辨率不夠高，會影響沉浸式VR的體驗(yàn).同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)便于實(shí)現(xiàn)知識目標(biāo)、能力目標(biāo)，對于情感目標(biāo)卻很難實(shí)現(xiàn).此外，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)式VR設(shè)備的價(jià)格過高，較難被大市場應(yīng)用和推廣.

4.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，將會導(dǎo)致幼兒教師在幼兒園課程活動中的參與度降低，在一定程度上削弱了幼兒教師原本的教學(xué)地位.此外，幼兒教師是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于學(xué)前教育教學(xué)中的主導(dǎo)者和引導(dǎo)者，然而目前他們對于“VR+學(xué)前教育”這一領(lǐng)域了解尚少，且不易把握VR和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的最佳方式，這對教師的教學(xué)能力提出了更高的要求.

4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)在學(xué)前教育中應(yīng)用的建議

4.2.1 加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)，與學(xué)前教育進(jìn)行交互調(diào)試，結(jié)合逼真度、分辨率、健康隱患等問題，進(jìn)行改良VR設(shè)備.同時(shí)，開發(fā)普惠性VR產(chǎn)品，在一定范圍內(nèi)降低價(jià)格，加強(qiáng)市場推廣，提高市場占有率.

4.2.2 對幼兒教師進(jìn)行“VR+學(xué)前教育”相關(guān)培訓(xùn)，增強(qiáng)其操作運(yùn)用VR設(shè)備的能力，更有效地使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué).同時(shí)對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與學(xué)前教育進(jìn)行融合，通過優(yōu)勢互補(bǔ)，更合理地結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)與傳統(tǒng)教育方式，發(fā)揮出幼兒教師的主導(dǎo)地位，體現(xiàn)出幼兒的主體地位，從而更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，達(dá)成教學(xué)效果.

本文基于對虛擬現(xiàn)實(shí)特點(diǎn)、類型及學(xué)前教育特點(diǎn)的分析，提出了該技術(shù)在學(xué)前教育的教學(xué)、學(xué)習(xí)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，并運(yùn)用學(xué)前教育教學(xué)活動舉例說明其實(shí)用性，并結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)前教育中應(yīng)用的不足，提出了相應(yīng)的對策.隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的完善和推廣，以及虛擬硬件設(shè)備價(jià)格的降低，該技術(shù)將對學(xué)前教育領(lǐng)域中提高教學(xué)水平、提升教學(xué)效果、提高幼兒的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)幼兒的邏輯思維和發(fā)散性思維等產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，它作為新型的教學(xué)工具和手段，會得到越來越多學(xué)前教育工作者的重視和青睞.

注釋：

①中國兒童發(fā)展綱要（2011-2020）.http://wenku.baidu.com/link?url=ca6p_B4LTpcRaJemhJMbK1eQ 0jr2EJnbI4cDpN 3 BZ4cMEH 9d4FVD4c1u02IID fxMU lxP7nXW 2y52PUCK27 q8br1FBY4zw JT0FSXwo72cDYm.

②李寧.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的心理治療系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].大連理工大學(xué),2008.

③蔣在強(qiáng).學(xué)前教育專業(yè)計(jì)算機(jī)課程的現(xiàn)狀與對策研究[D].四川師范大學(xué),2010.

④卡爾·雅思貝爾斯，什么是教育[M].北京：生活·讀書·新知，1991.

〔1〕史鐵君.虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的應(yīng)用[D].東北師范大學(xué),2008.

〔2〕劉鳳田,劉玉蘭.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)林教育版),2005(3).

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〔4〕劉德建,劉曉琳,張琰,陸奧帆,黃榮懷.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用的潛力、進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J].開放教育研究,2016(8).

〔5〕姜鋒霞.基于Moodle的學(xué)前教育教學(xué)系統(tǒng)及應(yīng)用研究[D].河南大學(xué),2014.

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G612

A

1673-260X（2017）11-0192-03

2017-08-09

貴州省基金項(xiàng)目：貴州高校師范類畢業(yè)生教師專業(yè)發(fā)展?fàn)顩r研究(13GH052)