劉勝峰

（廈門實(shí)驗(yàn)小學(xué)，福建 廈門 361001）

引言

傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)都是基礎(chǔ)知識(shí)的習(xí)得和基本技能的培養(yǎng)，而能力的發(fā)展基本上等同于解題能力的訓(xùn)練。面對(duì)勢(shì)不可擋的科技創(chuàng)新浪潮，面對(duì)世界的急劇變化和充滿各種可能與未知的未來(lái)，傳統(tǒng)的學(xué)校教學(xué)模式已經(jīng)很難適應(yīng)時(shí)代的變化。VR/AR/MR 技術(shù)創(chuàng)建起事物發(fā)展變化的虛擬環(huán)境，生成具有沉浸感、臨場(chǎng)感和多維感的高級(jí)人機(jī)界面，能讓學(xué)習(xí)者在計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)里與虛擬的人、物或景進(jìn)行互動(dòng)。VR/AR/MR 已經(jīng)不再是一種單純的技術(shù)手段，而是一種全新的思維方式。借助VR/AR/MR 技術(shù)實(shí)施的教學(xué)具有多感官參與、突破時(shí)空限制、完全沉浸感、真實(shí)學(xué)習(xí)情境等特點(diǎn)，該技術(shù)與教育結(jié)合正在顛覆和創(chuàng)造出一些新的教學(xué)方式。

一、模擬情境，創(chuàng)生實(shí)景教學(xué)

多數(shù)學(xué)科的教材往往比較抽象、微觀，或是因?yàn)橹R(shí)情境的轉(zhuǎn)換空間跨度很大，有些知識(shí)離學(xué)生的真實(shí)世界較遠(yuǎn)，不是學(xué)生所熟悉的現(xiàn)實(shí)生活。如果教師僅僅借助圖片或者教具來(lái)口頭講解，由于講授者言語(yǔ)轉(zhuǎn)換的局限、學(xué)習(xí)者視聽角度的不同，很可能會(huì)出現(xiàn)學(xué)生難以理解或者難以體會(huì)等問(wèn)題，致使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解出現(xiàn)偏差。VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）是利用多源信息融合交互實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為系統(tǒng)仿真，使用戶沉浸在模擬環(huán)境中，讓人和互聯(lián)網(wǎng)之間能夠進(jìn)行深度的互動(dòng)和溝通。AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))是通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和視覺(jué)技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，使得真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到同一個(gè)畫面或空間。MR（混合現(xiàn)實(shí)）包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)虛擬，指的是合并現(xiàn)實(shí)和虛擬世界而產(chǎn)生的新的可視化環(huán)境。它們都是創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景的有效工具，虛擬的環(huán)境不僅對(duì)學(xué)生產(chǎn)生視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等各種感官刺激，也給學(xué)生一種超越現(xiàn)實(shí)、身臨其境的感覺(jué)，還能讓學(xué)生通過(guò)感官、語(yǔ)言、手勢(shì)甚至表情，以比較“自然”的方式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，使學(xué)生置身于一種逼真效果的綜合學(xué)習(xí)環(huán)境中。讓學(xué)生在課堂里互動(dòng)、沉浸體驗(yàn)，不再是只有抽象而乏味的文字教學(xué)，原本抽象的知識(shí)變得立體可見(jiàn)，學(xué)生可以在富于感性和趣味性的三維虛擬世界里，啟發(fā)構(gòu)思，引發(fā)出更多的靈感，讓自己的學(xué)習(xí)表現(xiàn)更加優(yōu)異。

教師可以用VR/AR/MR 開展實(shí)景教學(xué)。讓學(xué)生戴上“VR”眼鏡，形形色色的海底世界立刻展現(xiàn)在眼前，學(xué)生可以360 度全景式“游覽”海底的珊瑚以及千奇百怪的魚兒，仿佛一切都是觸手可及。有時(shí)可以讓學(xué)生看到土壤里植物種子發(fā)芽變化的全過(guò)程，沉浸在種子發(fā)芽需要的各種環(huán)境之中，還可以讓學(xué)生仿佛置身于大自然中，飛禽猛獸在自己身邊擦肩而過(guò)等等。學(xué)生在智能模擬的實(shí)景學(xué)習(xí)環(huán)境里，總是不斷地摘下眼鏡又戴上眼鏡，反復(fù)對(duì)比“VR”場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，確認(rèn)自己確確實(shí)實(shí)“穿越了”不同的時(shí)空，然后“啊、呀、哇”地感嘆。如此的沉浸體驗(yàn)，給學(xué)生帶來(lái)了前所未有的感觀刺激，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，深受學(xué)生的喜歡。

傳統(tǒng)的安全教育多為言傳身教，缺少學(xué)生可以親身觀察試驗(yàn)的場(chǎng)景，難以讓學(xué)生深刻理解危險(xiǎn)行為導(dǎo)致的嚴(yán)重后果?？梢越柚鶹R/AR/MR，模擬真實(shí)的高?；驑O端火災(zāi)環(huán)境，學(xué)生戴上VR 眼鏡，置身于火災(zāi)“現(xiàn)場(chǎng)”，學(xué)生尖叫、拍扯自己的衣服、驚恐、哭泣，情緒變化之大，體驗(yàn)之深刻讓人難忘。在虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)景里開展安全教育，學(xué)生這種實(shí)時(shí)的交互性體驗(yàn)學(xué)習(xí)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)往常的傳統(tǒng)德育說(shuō)教課堂效果。而且可以去到以前去不了的地方，讓學(xué)生體驗(yàn)不易接觸或觀察的事物，沒(méi)有危險(xiǎn)，不必繁瑣地組織安排活動(dòng)，又非常的經(jīng)濟(jì)。

當(dāng)今的學(xué)生被稱為“數(shù)字原住民”，他們喜歡好玩的、立體的、動(dòng)態(tài)的東西，三維場(chǎng)景正好能夠滿足這一代學(xué)生的喜好。VR/AR/MR 技術(shù)支持下的實(shí)景教學(xué)，利用技術(shù)將虛擬場(chǎng)景融入真實(shí)世界，學(xué)生有機(jī)會(huì)觀察微觀世界，能夠在豐富的情景下感知抽象概念，學(xué)生的投入大幅提升，從情感、態(tài)度與價(jià)值觀方面去激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、探究興趣，并保持持續(xù)且高昂的學(xué)習(xí)欲望，學(xué)習(xí)就不再是一種負(fù)擔(dān)。當(dāng)學(xué)生將知識(shí)融會(huì)貫通應(yīng)用，所獲得的學(xué)習(xí)體驗(yàn)將會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的學(xué)習(xí)能力，即會(huì)迸發(fā)出創(chuàng)新火花。

二、虛實(shí)融合，重組教學(xué)結(jié)構(gòu)

一線教師總是在思考如何把前沿的信息技術(shù)或概念用在實(shí)際課堂的哪個(gè)環(huán)節(jié)，許多信息技術(shù)融合的課堂教學(xué)也都只是停留在這樣的層面，缺少利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)課堂結(jié)構(gòu)的真正變革。改變教學(xué)結(jié)構(gòu)是信息技術(shù)與教學(xué)融合的必經(jīng)之路，更是技術(shù)與教學(xué)深入融合的高價(jià)值成果。VR/AR/MR 打破了傳統(tǒng)的單向傳授知識(shí)的教學(xué)模式，讓教學(xué)內(nèi)容外在形式的生動(dòng)性與內(nèi)在結(jié)構(gòu)的科學(xué)性更加緊密地結(jié)合起來(lái)，可以促進(jìn)學(xué)生在虛實(shí)融合的環(huán)境中與學(xué)習(xí)內(nèi)容互動(dòng)，最大限度地從傳統(tǒng)的“被動(dòng)接受式”改變?yōu)椤白灾魈剿魇健?。教師引入該技術(shù)改變課堂學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，首先要?jiǎng)?chuàng)設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的情境，接著組織學(xué)生體驗(yàn)、實(shí)踐、討論、對(duì)比等來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)，最后通過(guò)表達(dá)、交流和反思等獲得成長(zhǎng)。

以往，小學(xué)語(yǔ)文教師教授《望天門山》時(shí)，都是先利用生字學(xué)習(xí)軟件，幫助學(xué)生理解生字；再抓住“望天門山”四句詩(shī)中重點(diǎn)字詞，利用圖片和視頻資料理解各句詩(shī)詞的含義，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)詩(shī)句中語(yǔ)言的精妙；接著教師會(huì)組織學(xué)生朗讀交流古詩(shī)，感受詩(shī)中所表達(dá)的壯麗山河、詩(shī)人的樂(lè)觀豪邁等情感。教師把VR/AR/MR 技術(shù)引入課堂后，先組織學(xué)生觀看“李白游天門山”的視頻，通過(guò)三維場(chǎng)景，讓學(xué)生發(fā)表看到“天門山”各個(gè)景象之后的感想，然后引導(dǎo)學(xué)生用古詩(shī)詞的格式與語(yǔ)言呈現(xiàn)自己所要表達(dá)的含義；接著組織學(xué)生把自己所創(chuàng)作的“古詩(shī)”與李白的“望天門山”這首古詩(shī)進(jìn)行逐句對(duì)比分析，找出差距，通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)李白詩(shī)詞的主要特征。震撼的視覺(jué)效果，身臨其境的現(xiàn)場(chǎng)感，讓學(xué)生對(duì)古詩(shī)中的內(nèi)容有了更加深刻的感受，學(xué)生對(duì)文本的理解也更加直觀、具體。如此“化靜為動(dòng)”，哲學(xué)式對(duì)比和感悟詩(shī)詞之美交融并發(fā)，學(xué)生敏銳而深刻的理性精神將會(huì)獲得更好的培育。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，借助VR/AR/MR 技術(shù)提供模擬客觀世界的微縮場(chǎng)景，能彌補(bǔ)科學(xué)課里由于實(shí)驗(yàn)條件難以規(guī)范、實(shí)驗(yàn)過(guò)程難以控制、實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以觀察等不足，使原本難以理解、不易觀察，只能通過(guò)想象、假設(shè)、推演的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，以直觀逼真的方式呈現(xiàn)。教授《簡(jiǎn)單電路》一課時(shí)，教師通過(guò)VR 創(chuàng)設(shè)小明“新家裝修”的情境，以設(shè)計(jì)安裝電路為任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生一步步將紙質(zhì)的設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)變?yōu)镵T 板上的“真實(shí)”電路。借助VR 技術(shù)360°模擬真實(shí)客廳環(huán)境，讓墻體透明化顯露出埋在里面的電路排布，學(xué)生沉浸在“真實(shí)房子的電路”里，能更加努力地探索和設(shè)計(jì)。利用高科技撬動(dòng)課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)，學(xué)生好像擁有“瞬間移動(dòng)”的超能力，從課堂環(huán)境瞬間來(lái)到“新家”，學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)也自然發(fā)生了重大的變化。

三、過(guò)程監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)云技術(shù)評(píng)價(jià)

在生動(dòng)、逼真、自然交互的VR/AR/MR 技術(shù)虛擬環(huán)境中，學(xué)生接觸的學(xué)習(xí)材料不再是抽象的知識(shí)符號(hào)，而是進(jìn)行與學(xué)習(xí)本質(zhì)關(guān)聯(lián)的實(shí)踐活動(dòng)，參與者與虛擬環(huán)境能夠融為一體。在VR/AR/MR 技術(shù)支持下的智慧平臺(tái)上開展評(píng)價(jià)活動(dòng)，通過(guò)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控和實(shí)時(shí)記錄，伴隨數(shù)據(jù)采集和大數(shù)據(jù)分析，深度挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)過(guò)程的信息，精準(zhǔn)獲得學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問(wèn)題，并對(duì)今后的學(xué)習(xí)進(jìn)行預(yù)測(cè)、干預(yù)。這種全樣本的數(shù)據(jù)采集，為形成完整個(gè)人學(xué)習(xí)檔案和評(píng)價(jià)體系提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

小學(xué)數(shù)學(xué)教師在測(cè)評(píng)學(xué)生作圖能力水平時(shí)，可以讓學(xué)生在VR 空間環(huán)境中畫“長(zhǎng)方體”，評(píng)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生畫圖過(guò)程中使用的工具，“為什么兩條平行線畫不準(zhǔn)確，四條高的長(zhǎng)度長(zhǎng)短不一”，對(duì)學(xué)生的操作能力和動(dòng)作技能進(jìn)行評(píng)價(jià)。這比以前讓學(xué)生先畫個(gè)長(zhǎng)方體再進(jìn)行作品評(píng)分更精準(zhǔn)科學(xué)。

VR/AR/MR 技術(shù)可以安全和有效地幫助學(xué)生聚焦行為，認(rèn)識(shí)自我。因此在心理健康教育方面使用VR 等技術(shù)能有效支持心理測(cè)評(píng)工作，增強(qiáng)學(xué)生在咨詢情境中的自我效能感。心理健康教育教師可以把學(xué)生帶到一個(gè)裝有虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的房間里，讓學(xué)生與虛擬人進(jìn)行交流（包括吃飯、聊天、爭(zhēng)論等），或者讓學(xué)生坐在一個(gè)很舒服的椅子上，打開相關(guān)設(shè)備，讓學(xué)生感覺(jué)進(jìn)入到一個(gè)嶄新的、安詳?shù)沫h(huán)境中，比如海邊、田野、星空，融入到場(chǎng)景當(dāng)中后，教師再運(yùn)用專業(yè)的知識(shí)，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)備傳導(dǎo)給學(xué)生語(yǔ)音信息，配合著身臨其景的環(huán)境，開展心理診斷活動(dòng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入心理咨詢和普通心理咨詢技術(shù)相比，其能夠最大程度地還原現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，當(dāng)事人不必陷入想象和回憶，咨詢輔導(dǎo)會(huì)更加的真實(shí)、立體。即使當(dāng)事人遇到曾經(jīng)的創(chuàng)傷場(chǎng)景時(shí)，因?yàn)橹簧碓赩R 空間中，不需要顧及自己的形象，可以無(wú)負(fù)擔(dān)地去回憶，效果更具有可遷移性和時(shí)效性。

由于學(xué)生各自有不同文化背景、個(gè)性特征和知識(shí)結(jié)構(gòu)，因而每個(gè)人的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與思維方式也有較大的差別。傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教室不可能為每一位學(xué)生定制個(gè)性化的教育評(píng)價(jià)，但VR/AR/MR 所提供的人機(jī)交互技術(shù)卻可以用于個(gè)體化評(píng)價(jià)及個(gè)性化教育。英語(yǔ)教師利用VR 讓每個(gè)學(xué)生在沉浸式語(yǔ)言測(cè)評(píng)環(huán)境中，通過(guò)與虛擬角色對(duì)話而得到英語(yǔ)聽說(shuō)能力水平的評(píng)價(jià)等級(jí)，許多學(xué)生因?yàn)槭窃趩为?dú)的虛擬環(huán)境里考試，都敢開口對(duì)話，口語(yǔ)診斷與糾錯(cuò)效果也非常明顯。

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的介入，腦機(jī)接口、各種智能感知設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用，認(rèn)知心理學(xué)的理論與技術(shù)實(shí)現(xiàn)了融合，學(xué)生的身體行為、性格、精神將被更全面地感知，更全面地記錄。教師不僅可以收集到具體學(xué)習(xí)過(guò)程中的環(huán)境、資源信息，還可以收集到詳細(xì)的學(xué)習(xí)成果信息，為深入剖析影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的因素提供了依據(jù)。因此，教師要主動(dòng)尋找信息技術(shù)和數(shù)字學(xué)習(xí)資源的支持，實(shí)驗(yàn)形成性評(píng)價(jià)和過(guò)程性評(píng)價(jià)，通過(guò)挖掘和分析數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的診斷和動(dòng)態(tài)輔助。

四、拓寬渠道，消解時(shí)空界限

與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，引入VR/AR/MR 技術(shù)改變最多的還是拓寬了學(xué)習(xí)的渠道，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)不再受到時(shí)間、空間的限制，有較大優(yōu)勢(shì)可以拓寬學(xué)生的視野。筆者通過(guò)對(duì)十幾個(gè)班級(jí)學(xué)生開展的問(wèn)卷訪談，發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用了VR/AR/MR 技術(shù)后，學(xué)生的視野（興趣面）從原來(lái)的75.4%上升到96.1%，學(xué)生主動(dòng)認(rèn)識(shí)世界和主動(dòng)發(fā)展興趣明顯得到提高。

以往，我們的書本是線性的，現(xiàn)在VR/AR/MR 呈現(xiàn)的是立體的。用VR/AR/MR 技術(shù)開設(shè)圖畫劇場(chǎng)，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)虛擬歷史人物、名人、教師、學(xué)生等各種人物形象，可以實(shí)現(xiàn)立體的實(shí)景體驗(yàn)館，學(xué)生不用離開教室，不用去真實(shí)的場(chǎng)館，便能在虛擬的環(huán)境里參觀美術(shù)館、造訪太空。比如：虛擬博物館里“兵馬俑”的現(xiàn)實(shí)畫面，讓學(xué)生遠(yuǎn)觀俑坑之大，又讓學(xué)生走近每一個(gè)兵馬俑，甚至站在兵馬俑之間，仔細(xì)觀察他們的神情和體態(tài)；虛擬科技館里的“太陽(yáng)系”，讓學(xué)生變身“宇航員”，駕駛太空飛船穿梭于行星之中，感受太空飛行的速度，在無(wú)垠的太空中近距離觀測(cè)土星、木星等等各個(gè)行星的表面特征。學(xué)生隨著頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，眼前的畫面也隨之轉(zhuǎn)變方向，學(xué)生可以看到場(chǎng)館里的全景空間，耳邊還伴有語(yǔ)音講解，經(jīng)歷一場(chǎng)穿越立體時(shí)空的旅行。

這些與學(xué)生的生活實(shí)際和經(jīng)歷，與課堂教學(xué)的時(shí)間和空間有著相當(dāng)大距離的圖畫劇場(chǎng)，通過(guò)VR/AR/MR技術(shù)把抽象的文字變?yōu)榱Ⅲw多維，將靜態(tài)的圖片轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的全景視頻，在聲畫同步的學(xué)習(xí)環(huán)境里獲得浸潤(rùn)式體驗(yàn)是在傳統(tǒng)的課堂上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。我們可以利用技術(shù)的力量突破時(shí)空限制，開展在線實(shí)時(shí)交流，個(gè)性化選擇課程學(xué)習(xí)等等，實(shí)施跨學(xué)科整合課程，開設(shè)基于體驗(yàn)類應(yīng)用為支持的虛擬網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間，讓學(xué)生自主地在虛擬世界里探索世界的奧秘。

VR/AR/MR 技術(shù)對(duì)于構(gòu)建教育新生態(tài)有著十分突出的優(yōu)勢(shì)，但也有需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方。限于技術(shù)原因，這些設(shè)備都還比較重，不適合久戴，甚至有的人佩戴后會(huì)產(chǎn)生不適感，出現(xiàn)頭暈、惡心等不良反應(yīng)，價(jià)格也較高，對(duì)兒童近視率的影響有待論證，這些都阻礙了其在教育領(lǐng)域里的普及應(yīng)用。