艾 興 李 葦

（西南大學 教育學部，重慶 400715）

隨著人工智能（AI）、5G、虛擬現(xiàn)實（VR）、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興技術的飛速發(fā)展，人類社會已進入高度智能化的時代。擴展現(xiàn)實、全息技術等的大量運用，正營造出栩栩如生的虛擬環(huán)境，帶來全新的沉浸式體驗，對人們的工作環(huán)境、生活環(huán)境、學習方式與思維方式都產(chǎn)生了深刻的影響。對教育領域而言，如何使用新興技術有效提高教育質(zhì)量，成為學界日益關注的問題。沉浸式教學以其深度的沉浸性、交互性和優(yōu)質(zhì)的體驗性，逐漸成為教育教學中備受期待的新型教學形態(tài)與研究熱點，它能夠提高學習者學習的參與性與積極性，較好地促進學習者的深度學習。

基于具身認知的沉浸式教學，是當前智能時代背景下的新型教學形態(tài)，它打破了傳統(tǒng)教學只關注學習者心智而忽視身體作用的藩籬，主張教師在教學中充分考慮學習者的身體感知在學習過程中的作用，強調(diào)學習時的“身體在場”與學習的具身化體驗，從而促進學習者身體和心智的整體發(fā)展。

基于此，本研究首先在闡述具身認知理論的基本觀點、分析沉浸式教學中具身認知原理的基礎上，對沉浸式教學的內(nèi)涵與要素進行論述，并初步探索與構建沉浸式教學的模型框架和支持體系； 最后基于其理論與模型框架，對沉浸式教學進行了系統(tǒng)設計與實踐驗證，以期為今后沉浸式教學在課堂實踐中的應用，提供一定的借鑒與參考。

一、具身認知與沉浸式教學的概述

（一）具身認知理論的基本觀點

作為一種新型研究范式的具身認知（Embodied Cognition），最初建立在對傳統(tǒng)離身認知的批判基礎之上[1]，興起于20 世紀90年代。近些年來，具身認知理論引起了眾多學科的密切關注，在心理學、哲學、生物學以及腦科學領域獲得大量應用。具身認知理論根植于兩個重要的論述，即梅洛·龐蒂（Merleau-Ponty）的身體現(xiàn)象學和貝特森（G.Bateson）、瓦雷拉（F.J.Varela）的生物學觀點。梅洛·龐蒂在其《知覺現(xiàn)象學》一書中提出，身體不是物體，它是一個自然主體，“我是我的身體”[2]。他始終把身體置于特定的時空和環(huán)境中，認為身體與世界共存，是聯(lián)系世界的重要手段。瓦雷拉等人則強調(diào)兩點：第一，認知是依賴于經(jīng)驗的種類，這些經(jīng)驗源于具有各種感知運動能力的身體；第二，這些感知運動能力本身就植根于一個更廣泛的生物、心理和文化的情境中[3]。

關于“具身”的含義，目前還沒有統(tǒng)一的理解，但大多數(shù)研究者都同意具身性的基本命題，即身體的形態(tài)結構、感覺系統(tǒng)、運動系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)都影響著人們的認知過程[4]。身體不僅影響認知的加工，還影響認知的基本內(nèi)容。例如，勞倫斯·夏皮羅（Lawrence Shapiro）在《具身認知》一書中，系統(tǒng)地概括了具身認知的三個主要觀點：概念化（Conceptualization）、替代（Replacement）和構成（Constitution）[5]?！案拍罨闭J為，身體的種類影響著有機體對世界的理解。也就是說，“在某種程度上，身體的結構決定著心智的內(nèi)容，不同的身體會產(chǎn)生不同的思維方式”[6]?！疤娲闭J為，認知依賴于身體與環(huán)境的交互。認知發(fā)生在實時的、具體的情境中，認知、身體和環(huán)境三者是一個完整的整體。認知會受物理環(huán)境、心理環(huán)境和社會文化背景的影響，認知不僅根植于身體，還發(fā)生在具體的情境之中?！皹嫵伞眲t認為，身體或環(huán)境的一部分就是認知的構成成分。此外，威爾遜（M.Wilson）還提出了一種最有說服力的觀點：離線認知是基于身體的，即使大腦從環(huán)境中分離出來（離線），大腦的活動也建立在與環(huán)境相互作用的基礎之上[7]?？傊呱碚J知強調(diào)身體、環(huán)境在認知中的作用，以及身體與環(huán)境的相互作用，重視認知的情境性與具身性。

具身認知理論的意義在于呼吁人們重視身體經(jīng)驗對認知的作用，以探索更為合適的方式來促進學習。進入人工智能時代，具身認知理論在教育中的應用，使得大腦、身體和環(huán)境與技術密不可分并通過技術聯(lián)系在一起[8]，這為教育教學變革提供了契機。

（二）沉浸式教學中的具身認知原理

具身認知理論認為，認知具有涉身性，認知依賴于身體，身體的結構影響著人們的認知方式，影響著思維和心智。強調(diào)身體在認知過程中的參與，鼓勵身體感知運動系統(tǒng)的參與，重視身體與環(huán)境之間的動態(tài)交互。具身認知過程在本質(zhì)上就是身體與環(huán)境之間的交互過程，身體與心智在特定的環(huán)境與情境中發(fā)生變化。因此，具身認知產(chǎn)生的關鍵在于增強學習者對學習內(nèi)容的多通道感知，支持學習者與學習環(huán)境的動態(tài)交互，強調(diào)學習者在學習過程中的情境體驗。

沉浸式教學旨在利用人工智能、大數(shù)據(jù)、擴展現(xiàn)實（XR）等新技術的優(yōu)勢，為學習者打造虛實融合、生動直觀的學習環(huán)境，支持學習者通過視、聽、觸等多種通道的感知體驗，促使其在學習過程中身心與環(huán)境產(chǎn)生自然交互，使學習者產(chǎn)生一種完全置身于虛擬環(huán)境中的身心體驗，增強學習的體驗感和身心沉浸感，這與具身認知理論相吻合。我們認為，具身認知理論為沉浸式教學的構建，提供了較為理想的理論支持，主要體現(xiàn)在以下三個方面：

首先，支持虛實融合的學習環(huán)境，在虛擬現(xiàn)實技術等的支持下，可以構建出具身化的、可交互的、虛實融合的沉浸式學習環(huán)境。其中，真實環(huán)境能讓學習者在真實的場景中學習，虛擬場景能夠增強學習內(nèi)容的呈現(xiàn)與體驗，并支持學習者的多通道感知。

其次，支持自然交互的學習活動。沉浸式教學能夠借助各種智能技術，及時識別學習者的動作與表情等并作出反饋，實現(xiàn)人與環(huán)境的動態(tài)交互。

最后，支持寓身于境的學習方式。在沉浸式教學中，學生能在具身化的學習場景中開展學習活動，在與環(huán)境的交互中進行多樣化的體驗，從而實現(xiàn)寓身于境的效果。這不僅能促進學習者身心的共同參與，還有利于學習者知識的建構。

綜上，沉浸式教學能夠支持虛實融合的學習環(huán)境、自然交互的學習活動、寓身于境的學習方式。而具身認知理論在多通道感知、動態(tài)交互、情境體驗等方面，能很好地支持沉浸式教學的構建。由此，具身認知理論與沉浸式教學的關系，如圖1 所示。

其中，虛實融合的學習環(huán)境能夠支持學習者對學習內(nèi)容的多通道感知； 自然交互的學習活動能夠支持學習者相互之間及其與環(huán)境的自然交互； 寓身于境的學習方式能有效促進學習者的身心參與，從而支持學習者在多種情境中獲得較佳的學習體驗。

二、沉浸式教學的內(nèi)涵、要素與特征

（一）沉浸式教學的內(nèi)涵界定

“沉浸”一詞，原意指物體進入到液體中時被全方位包裹的一種狀態(tài)[9]。早在1975年，美國芝加哥大學西克森特米哈利（Mihaly Csikszentmihalyi）描述了人們在活動中完全被吸引并投入情境當中，過濾掉所有不相關的知覺，而進入一種沉浸狀態(tài)（又稱“必流”狀態(tài)）[10]。隨著VR、增強現(xiàn)實（AR）、混合現(xiàn)實（MR）等技術的飛速發(fā)展和人機交互、虛擬環(huán)境的應用，沉浸理論得到了進一步的發(fā)展，出現(xiàn)了“沉浸感”“沉浸式體驗”等多種相關概念?！俺两小敝饕侵盖椴蛔越厝谌肽城榫郴蛳萑肽澄镏?，使其與情境自然地融為一體。立德威爾（William Lidwell）在其著作《設計的法則》中，將“沉浸式”解釋為“心流”（Flow），認為“沉浸式體驗”指全身心專注于某件事情的狀態(tài)，以至于完全達到忘我狀態(tài)[11]。布朗（E.Brown）和凱恩斯（P.Cairns）依據(jù)電子游戲的沉浸強度，將沉浸式體驗分為三個層次，由淺入深依次為：初步參與、全神貫注、完全沉浸[12]。在第一層次，玩家的理性占主導，只需要投入時間、精力和注意力，即無需投入過多感情的初步參與；在第二層次，玩家需要接受游戲情節(jié)的設置、體驗游戲劇情，逐漸開始代入角色并產(chǎn)生情感，形成共鳴；在最后一個層次，玩家會完全沉浸在游戲中，主觀上失去自我意識，在游戲中自覺地進行交互，從而達到忘我的境界。無論是“沉浸感”還是“沉浸式體驗”，都強調(diào)情境性和具身性。

沉浸式教學（Immersion Teaching）是沉浸理論在教育領域的具體應用，起源于20 世紀60年代的加拿大，當初是一種基于學科內(nèi)容、以目的語為教學語言的教學模式[13]。隨著“沉浸理論”的不斷發(fā)展，沉浸式教學在其原有的基礎上得到了進一步的發(fā)展，逐步由一種單純的語言教學模式變?yōu)橐环N廣泛適用的教學模式。有學者對沉浸式教學進行了新的界定：“沉浸式教學模式是指教育教學工作者在施教過程中，巧妙地運用多種教學手段，激發(fā)學習者的學習興趣，使學習者進入一種“沉浸”體驗的學習狀態(tài)，從而提高教學水平與成效”[14]。

基于具身認知的沉浸式教學（以下簡稱“沉浸式教學”）具有其獨特的內(nèi)涵，它不是具身認知與沉浸式教學的簡單相加，而是二者相互融合之后呈現(xiàn)的新型教學形態(tài)。即，沉浸式教學是指在智能技術支持下，以沉浸理論為理論基礎，以具身認知為驅(qū)動，旨在提高學習質(zhì)量和教學效果，促進學習者身心整體發(fā)展；基于對教學的本質(zhì)認識，通過整合、創(chuàng)新教學各要素而呈現(xiàn)的、適應智能時代發(fā)展的新型教學形態(tài)。它依托于具身認知的理論支持和智能技術的支撐，生發(fā)于教與學效果的優(yōu)化，并最終服務于教與學。

我們可以從組織形態(tài)、物質(zhì)形態(tài)、空間形態(tài)和方法形態(tài)四個方面進行解讀：（1）沉浸式教學其教學組織形式更加靈活開放，具有探究、體驗、項目化、游戲化等多種混合性組織形式，并突破了傳統(tǒng)教學班級授課制的局限。在教學中，教師扮演著學習者學習的促進者、數(shù)據(jù)分析者和情感引導者的角色。（2）其物質(zhì)形態(tài)方面表現(xiàn)為教學活動的實施依賴于技術支持，主要包括身心導向的教學設計方案、可視化的教學資源、虛實融合的教學環(huán)境以及基于過程表現(xiàn)的評價工具。（3）在空間形態(tài)方面，沉浸式教學離不開現(xiàn)實教學空間和虛擬教學空間的互動和融合。其空間形態(tài)不僅僅局限于現(xiàn)實教學空間，可以根據(jù)教學內(nèi)容和學習者特征進行相應的選擇與轉(zhuǎn)換。（4）在方法形態(tài)方面，沉浸式教學重視師生身心在教學活動中的參與，強調(diào)感官經(jīng)驗和身體體驗的重要性，并靈活運用多種教學方法。

（二）沉浸式教學的構成要素及其本質(zhì)特征

1.學習環(huán)境：具身化、可交互的3D 學習場景

沉浸式教學學習環(huán)境的構成，主要有以實況、實地、實物為主的物理環(huán)境要素，以認知工具、技術資源等為主的資源支持環(huán)境要素，以學習氛圍、人際關系等為主的情感心理環(huán)境要素，以學習習慣、思維模式、價值觀等為主的社會文化環(huán)境要素等組成[15]。在學習環(huán)境中，不同環(huán)境的要素之間相互作用、相互影響，共同促進教學活動的順利進行。

沉浸式教學學習環(huán)境的目標在于增強學習者的沉浸感，促進教師與學習者的交流互動，因而其環(huán)境是具備具身化、可交互等特點的體驗式學習場景。研究表明，學生在各種智能技術構建的沉浸式環(huán)境中的存在感和動機更強，學生的學習沉浸感直接影響著學習結果[16]。利用虛擬3D 技術將現(xiàn)實生活中無法觀察到的事物變化過程以直觀、擬真形式呈現(xiàn)，可為學生創(chuàng)設情景化的學習環(huán)境，充分調(diào)動學生視覺、聽覺、觸覺等多感官參與，增強學習內(nèi)容的逼真感，使抽象的概念更直觀、具體，加深學生對所學內(nèi)容的理解。比如，借助3D 影像，為學生呈現(xiàn)一種身臨其境的視覺與身心體驗環(huán)境，提高學習者的參與性，并增強學習的具身體驗感。同時，3D 影像還能幫助學習者在學習過程中進行操作交互、多感官輸入信息的認知交互、全身心體驗的情感交互[17]。

2.師生關系：平等的、互動的主體間性關系

沉浸式教學主張主體間性的師生關系，主體間性師生關系擺脫了師生主客二元的束縛，將教師和學習者都視為教學的主體。主體間性的師生關系主張師生在人格尊嚴上的平等，師生在教學過程中是相互理解、平等交往、主動交流、共享的關系[18]。主體間性的師生關系消解了教師權威，其目的在于提高學習者的主體性，繼而提高學習者的主動性和創(chuàng)造性。沉浸式教學形態(tài)中的師生關系，呈現(xiàn)出平等、互動的特征。教師是學習環(huán)境的設計者，是學習者進行沉浸式學習的引導者與價值觀的引領者。學習者是學習環(huán)境的體驗者，是學習的投入者。師生之間的相處不再像傳統(tǒng)教學那樣，教師大多灌輸知識，學習者機械接受。在教學過程中，師生始終進行著平等的對話、心靈的溝通與互動、情感的共鳴、思想的碰撞和智慧的共享。師生都是沉浸式教學的全方位主體，并在教學的不同環(huán)節(jié)發(fā)揮自己的主體性。

3.教學結構：動態(tài)性、開放性的時空結構

沉浸式教學的教學結構構成要素，主要包括教師、學習者、教學媒介和認知。教學活動就是教師和學習者在相互溝通與交流中進行的認識活動，是師生認知發(fā)展的過程。教師和學習者是沉浸式教學的主體，教學內(nèi)容、教學媒介等都是客體，服務于主體。學習者是學習的主動建構者，在學習的過程中建構其知識；教師在教的過程中在其認知結構的基礎上，建構其新的認知。教學媒介是教學進行的橋梁與中介，是師生傳遞知識與信息的手段，主要包括學習資源、學習環(huán)境、教學設施和教學方式等。

沉浸式教學的教學時空結構具有動態(tài)性和開放性。其一，時空結構的動態(tài)性。一方面，沉浸式教學的教學時間和空間具有多樣性和動態(tài)性。這種動態(tài)性使得教師在教學活動中可以根據(jù)教學內(nèi)容和學習者學習需要，靈活分配教學時間、選擇教學空間。另一方面，師生角色定位是一個動態(tài)發(fā)展的過程，沉浸式教學既是一個學習者在教師引導之下主動發(fā)現(xiàn)問題、探究問題和解決問題、建構知識、發(fā)展能力的過程；又是教師在與學習者的交流互動中得到啟發(fā)，教學相長的過程。其二，時空結構的開放性。一方面，教學時空結構的構成要素具有開放性?；诟鞣N信息技術支持的沉浸式教學，與傳統(tǒng)教學理念、教學方式的不斷融合，共同構成了新的教學時空結構，使教學時空的構成要素更加多樣化。另一方面，教學時空結構的外延也在不斷擴大。學習分析、虛擬現(xiàn)實、傳感與全息投影等技術在沉浸式教學中的應用，使得沉浸式教學的課內(nèi)教學時空結構和課外教學時空結構的邊界越來越模糊，呈現(xiàn)出虛實融合、虛實疊加的特征。

4.資源開發(fā)：智能化、虛擬化的教學資源

沉浸式教學作為智能時代的新型教學形態(tài)，其教學資源必然具有智能化的特征。即需要利用虛擬現(xiàn)實、智能計算、大數(shù)據(jù)、傳感等智能化設備，為沉浸式教學建構更具多元化、交互性的教學資源，將抽象的內(nèi)容具體化、可視化、立體化，最大程度地為學習者呈現(xiàn)或營造便于獲得直接經(jīng)驗的學習情境。虛擬化的教學資源，主要包括虛擬現(xiàn)實教學資源、虛擬仿真教學資源等，它能提供豐富、自然的人機交互手段，促進學習者知識的構建。這就需要借助AR、VR等技術與專業(yè)公司力量，開發(fā)適用的虛擬化教學資源。這些與學科內(nèi)容或項目式探究相結合的虛擬化教學資源，不僅能讓學習者在虛擬空間與情境中進行體驗式學習，還能增加教學內(nèi)容或知識點呈現(xiàn)的立體化，增強其真實感。同時，學習者可以根據(jù)自身需要在虛擬環(huán)境中選取知識點，對學習內(nèi)容和對象進行操控、反復體驗與探究，以增強學習者的沉浸感。

5.方式創(chuàng)新：人機協(xié)同、個性化、多樣化的展開方式

沉浸式教學建立在師生身心一體、身心融合的基礎上，一切教學活動都有賴于身體的參與。同時重視師生、生生的交互，以及師生與環(huán)境的交互作用。其與傳統(tǒng)教學方式的不同，主要體現(xiàn)在人機協(xié)同、個性化和多樣化的展開方式上。人機協(xié)同主要體現(xiàn)在介入智能技術的教師教學設計與反饋評價，以及學生學習過程這兩方面。比如，通過數(shù)據(jù)的收集與分析，使得教師對學生的學習過程和特點有清晰的認識，從而設計更具針對性的教學目標、教學內(nèi)容等。通過學習分析等技術，教師能深入了解學生在學習中的具體表現(xiàn)和學習情況，動態(tài)調(diào)控學習行為，同時為教學評價提供依據(jù)，使評價更具科學性。

個性化是由沉浸式教學的環(huán)境所決定的。沉浸式教學能提供豐富的虛擬環(huán)境，在這些環(huán)境中，學習者的角色變得更加多樣，學習者的主動性和自主性不斷增強，為學生的個性化學習提供了選擇和機會[19]。多樣化則體現(xiàn)在不同教學內(nèi)容的展開方式、學習方式、評價方式等方面。沉浸式教學基于智能技術建立的資源庫，豐富了教學活動的開展方式與教學內(nèi)容之間的聯(lián)系，為多樣化的教學開展方式提供了有力支撐。比如，在講授情境性知識時，可以運用AR技術進行體驗的教學方法，增強教學內(nèi)容呈現(xiàn)的多樣性，使教學活動更貼合教學內(nèi)容。在個性化學習資源、具身化的學習環(huán)境的支持下，學習者可以進行探究式學習、具身學習和沉浸式學習。利用云計算、學習分析等技術，可為學習者推送個性化的學習資源、定制個性化的學習計劃。利用VR、3D 等技術，可為學習者創(chuàng)設逼真的學習環(huán)境，誘發(fā)學習者的身體體驗，增強學習者在學習過程中的身心交互、具身體驗等。通過智能視頻、音頻等技術采集的大數(shù)據(jù)，則為教學評價提供了精確的數(shù)據(jù)支撐，也為多樣化評價方式的實現(xiàn)提供了條件。教師可以根據(jù)教學中獲取的多模態(tài)數(shù)據(jù)，記錄或還原學生的學習過程，將過程性評價與總結性評價相結合。

6.過程評價：精準化、數(shù)據(jù)驅(qū)動的學習評價

過程評價是沉浸式教學建構的保障機制。過程評價可動態(tài)了解不同學習者的學習狀態(tài)和具體問題，為不同學習方式的學習者提供適切的學習材料和學習資源，提供較精準的學習支持；了解教師在教學過程中的教學水平與實際情況，為教師調(diào)控教學，提高教學質(zhì)量提供依據(jù)。過程評價既注重教師對學習者的評價、學習者之間的相互評價；又重視學習者根據(jù)自身的學習表現(xiàn)、學習狀態(tài)和學習結果進行總結、反思和自我評價[20]。師生身體與心智在教學活動中的參與程度、身體對教與學的作用以及學習者在學習過程中的態(tài)度與投入程度，成為沉浸式教學評價的主要內(nèi)容。學習者在學習過程中的積極參與和全身心的投入，是沉浸式教學進行的必要條件。在評價時，不僅要評價學習與教學效果，還要利用智能化技術對學習者的參與度與投入度進行分析和反饋，以檢驗沉浸式教學的效果。

沉浸式教學的過程評價具有精準化、以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的特征。借助學習分析、大數(shù)據(jù)等技術，多形式、多維度、多層次地搜集學習者在學習過程中的多模態(tài)數(shù)據(jù)，對學習者學習中的表現(xiàn)進行持續(xù)而精準地記錄與關聯(lián)分析。同時，定期綜合分析不同學習者的數(shù)據(jù)，診斷他們的學習狀況、學習效果和學習動機，并將分析結果及時反饋給學習者和教師，使各評價主體能進行科學化的評價，這有助于提高沉浸式教學評價的準確性與精確性。由于學習過程的復雜性與動態(tài)生成性，學習過程評價的各個環(huán)節(jié)都應由數(shù)據(jù)支撐并驅(qū)動。近年來，智能化教學中的實踐亦證明，基于多種技術支持的沉浸式教學，能夠通過采集師生教學活動中的“鮮活”數(shù)據(jù)，計算并掌握各種數(shù)據(jù)之間的復雜關系，使整個教學活動都貫穿于數(shù)據(jù)流中，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)促進教學決策、學習評價的價值，推動個性化學習的實現(xiàn)，增強沉浸式教學的效能。

三、沉浸式教學的模型框架與技術支持

（一）沉浸式教學的模型框架

正如前述，沉浸式教學的核心是發(fā)揮身體在教學中的重要作用，賦予教學要素新的內(nèi)涵，構建出一種具身體驗、虛實相生的沉浸式教學環(huán)境，讓學習者身心沉浸于學習過程，讓教學活動充滿探究與愉悅，從而提高教學效果與學習質(zhì)量。為此，我們以具身認論與沉浸理論為基礎，結合智能技術與3D 學習場景等支持，初步構建了沉浸式教學的模型框架，如圖2所示。主要包含三部分，第一部分是沉浸式教學開展的理論基礎與必要條件； 第二部分是沉浸式教學活動的主要內(nèi)容與評價體系，旨在通過主客體與環(huán)境三者之間的交互，實現(xiàn)學生身心整體發(fā)展的目標，將學生自我評價、過程評價與學習分析為一體的評價，作為檢驗教學目標的主要手段； 第三部分則是沉浸式教學開展的具體步驟，按課前、課中、課后將其分為沉浸式教學準備階段、沉浸式教學實施階段和沉浸式教學評價階段。這三部分相互作用、相互影響，共同構成了沉浸式教學的模型框架。

1.以促進學生身心整體發(fā)展為導向的教學目標

沉浸式教學更加關注學習者在課堂教學活動中的具身體驗、情感交流和師生互動，在虛實融合的學習環(huán)境中，通過學習者的多通道感知，強化師生、生生、師生與環(huán)境之間多維度的動態(tài)交互，促進學習者在學習過程中達到沉浸式體驗的第二層次，即身心全神貫注于學習活動中，實現(xiàn)有效教學目標的追求，最終促進學生知識的建構與身心健康的發(fā)展。

2.以智能技術、3D 學習場景為條件的教學環(huán)境

體感技術、擴展現(xiàn)實、人工智能等技術以及具身化、可交互的3D 學習場景，是沉浸式教學活動有效開展的必要條件，也是師生之間相互作用的中介或手段。沉浸式教學的實施，必須以各種智能技術、3D 或虛實融合的學習場景作為支持系統(tǒng)。智能技術與3D 或虛實融合的學習場景，也為沉浸式教學的設計、實施與評價提供了大量的多模態(tài)數(shù)據(jù)。即在教學活動開始前，需要借助智能技術開發(fā)、整合沉浸式教學資源；在教學活動中，需要借助智能技術和3D 學習場景為學習者創(chuàng)設虛實融合、動態(tài)交互的學習情境；在教學活動結束后，利用智能技術與大數(shù)據(jù)分析教學效果?？梢哉f，智能技術與3D 學習場景貫穿于沉浸式教學活動的整個過程，共同作用、服務于沉浸式教學的目標實現(xiàn)。

3.以主客體、環(huán)境三者交互為中心的教學活動

沉浸式教學在本質(zhì)上就是以主客體、環(huán)境三者交互為機制的教學活動。沉浸式教學的主體指的是教師與學生，客體是相對于師生主體而言的，主要包括教學資源、教學媒介、虛實場景等。沉浸式教學強調(diào)師生雙方的主體地位，教師作為教學活動的主體以及學生作為學習活動的主體，在沉浸式教學過程中得到了有效的統(tǒng)整。教師與學生在沉浸式教學場域中，構建出一種“共在共生”[21]的交互式主體關系。在沉浸式教學中，教學資源的主要載體是虛實融合的場景化資源，師生雙方在教學過程中基于此進行交流與互動。同時，師生雙方在具身化、可交互的學習場景中體驗與交互，借助身心與環(huán)境的交互作用，實現(xiàn)教與學的目標。

4.以分析診斷學習實情為目的的教學評價

學生自我評價、過程評價和學習分析，組成了沉浸式教學的評價體系。一是學生在沉浸式教學開展的不同階段，結合多模態(tài)數(shù)據(jù)記錄，對自己的行為表現(xiàn)進行自我評價，結合教師、同學及學習分析的評價結果，對自身的學習行為進行適當?shù)恼{(diào)整。二是借助大數(shù)據(jù)、學習分析等智能技術，對學生在學習活動中的各種表情、動作狀態(tài)等進行識別與記錄，教師綜合各種數(shù)據(jù)對學生的學習表現(xiàn)進行評價，并對學生進行針對性的指導。三是應用學習分析技術，在明確學習目標的基礎上，對學生的學習過程進行較為精準的分析，從而形成科學的價值性判斷[22]。大數(shù)據(jù)+學習分析，既是教師評價學生的重要手段，也是學生自我評價的重要依據(jù)。

（二）沉浸式教學的技術支持

沉浸式教學重視身體及其體驗，重視學習過程中的沉浸感，借助于技術不僅能讓學習者獲得更多的感知體驗，使其更容易沉浸于學習過程中，還能讓技術所營造的學習環(huán)境和學習任務成為學習的一部分。換言之，沉浸式教學離不開相關技術的支撐，其所涵蓋的技術，是多種技術的綜合體。

1.體感技術

體感技術是實現(xiàn)沉浸式教學中人機交互的重要技術支持。智能機器對師生的感官動作進行識別、解析，及時作出相應的反饋，并通過電子屏幕與師生進行交流與互動，從而實現(xiàn)人機互動，增強師生在教學過程中的體驗感。體感技術的運用，使得師生通過手勢和動作直接與機器進行互動，讓師生的體驗更加自然和直接，有利于沉浸式教學的開展。此外，體感技術還能通過智能傳感器等捕捉更多的信息，如，學習者的心率、腦波與面部表情等，并持續(xù)地對此進行記錄，使得學習過程透明化、可視化。

2.擴展現(xiàn)實技術

擴展現(xiàn)實（XR）技術是打造沉浸式教學環(huán)境的重要支撐。擴展現(xiàn)實（XR）旨在將物理與虛擬世界進行混合，或提供完全沉浸式虛擬體驗的環(huán)境，包括虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）、混合現(xiàn)實（MR）、觸感（Haptic）技術等[23]。虛擬現(xiàn)實（VR）是在視、聽、觸感等方面生成與教學內(nèi)容相關的三維虛擬環(huán)境，使學習者產(chǎn)生身臨其境般的直觀感受。增強現(xiàn)實（AR）是VR 技術的進一步發(fā)展，它能利用計算機實時生成虛擬物體或信息，并將其疊加于現(xiàn)實教學環(huán)境中，彌補現(xiàn)實環(huán)境的不足，以增強學習者對現(xiàn)實環(huán)境及相關知識的體驗?；旌犀F(xiàn)實（MR）技術是VR 與AR 的融合，使學習者能與虛擬環(huán)境中的對象進行實時交互，有效提升學習者的體驗感、沉浸感和代入感。擴展現(xiàn)實（XR）技術則是在MR 基礎上的進一步發(fā)展，其在營造沉浸感方面完全超越了VR、AR 和MR，使學習者完全沉浸于人為創(chuàng)造的環(huán)境中[24]。它能使視覺、味覺、聽覺、觸覺和嗅覺得到實時反饋，為學習者提供真實的感官體驗。觸感技術則能讓學習者在學習過程中通過觸覺快速獲得信息，加強身體感官的體驗。利用上述技術，能為學習者建構“真實”的學習情境，增強學習者的“臨場感”，使其獲得具身感知體驗，為沉浸式教學提供體驗與情境支持。

3.人工智能技術

人工智能（AI）技術極大地促進了沉浸式教學的有效實施，AI 在沉浸式教學練習、學習過程、教學過程、評價與教學管理等環(huán)節(jié)，都發(fā)揮著重要作用。它可以通過優(yōu)化計算機系統(tǒng)，增強動作與圖像識別、語音識別、語言處理計算等方面的精確性，提高計算機模擬人類情感和思維的準確度。同時，在沉浸式教學過程中，人工智能還扮演著虛擬助手、虛擬教師等角色，動態(tài)而精準識別學習者的活動，作出準確的反饋，對學習者進行問題診斷，并提供智能化與個性化的輔導，大大減輕了教師的負擔。

4.學習分析技術

近年來，學習分析技術已成為AI+教育的重要應用工具與研究課題。學習分析在沉浸式教學的評價中發(fā)揮著重要作用，它能運用先進的分析方法和分析工具，預測學習結果、診斷學習中發(fā)生的問題、優(yōu)化學習效果[25]。通過為教與學提供多樣化、自動化的監(jiān)測方式與分析手段，能及時為教師和學習者提供可視化、直觀化的信息，便于教師對學習者學習過程、學習效果以及自身教學情況作出較為科學的判斷。學習分析在沉浸式教學中的應用，有助于教師獲得更高效、更準確的學習數(shù)據(jù)，并在學習者學習活動結束后，從多角度進行分析，以更好地評價學習者。

概言之，體感技術、擴展現(xiàn)實、人工智能、學習分析等技術，成為促進沉浸式教學有效開展的關鍵驅(qū)動力，如表1 所示。它們共同影響著沉浸式教學的教學方式與體驗方式，也支撐和加強了師生、生生與環(huán)境的互動，增強了教學的具身性和沉浸感。

表1 沉浸式教學的技術支持

四、沉浸式教學的應用探索

（一）沉浸式教學的操作體系

根據(jù)教學的基本流程，沉浸式教學的操作體系主要分為課前、課中、課后三個階段，具體分為資源開發(fā)與教學設計、分層實施與過程評價，分層作業(yè)設計與教學效果分析六個環(huán)節(jié)，每個階段都有明確的任務與目標，各階段相互影響，層層遞進，具有內(nèi)在的聯(lián)系，具體如圖3 所示。

1.課前

課前是沉浸式教學的準備階段，這一階段主要做好資源開發(fā)和教學設計兩項重點任務，以便使沉浸式教學在課堂教學實踐中達到最佳的效果。

（1）資源開發(fā)。教學資源的開發(fā)是為了給沉浸式教學提供物質(zhì)支撐。資源開發(fā)首先需要教師確定適合開展沉浸式教學的內(nèi)容，再分析本節(jié)課的主要教學內(nèi)容，教學重難點以及教學結束之后學習者需要掌握的內(nèi)容和教學所要達到的效果。之后，需要教師在眾多資源中，篩選有利于實現(xiàn)教學目標、促進學習者學習和教學活動高效進行的教學資源。再根據(jù)學習者需求對教學資源進行整合與構建，以使教學資源能盡量滿足學習者的需求。因此，需要借助校內(nèi)外技術力量，建立相應的沉浸式教學資源庫。

（2）教學設計。教學設計對沉浸式教學的實施起著重要的引導作用，沉浸式教學設計主要包括前期分析、中期設計和后期評價三方面[26]。前期分析需要教師分析學習需求、學習內(nèi)容、學習者特征以及教學目標。通過智能技術對學習者信息和學習動態(tài)數(shù)據(jù)進行采集與分析，教師可以了解學習者的學習興趣，考慮學習者的學習需求。在分析學習者特征時，要關注學習者已有的知識基礎、學習能力、學習水平、學習風格等等。教學目標的分析要建立在對整個教學單元和本節(jié)課分析的基礎上，教師要從知識技能、過程方法、核心素養(yǎng)等方面，對教學目標進行整體分析。中期設計主要包括教學環(huán)境創(chuàng)設、教學活動設計。教學環(huán)境的創(chuàng)設是沉浸式教學最重要的環(huán)節(jié)，為了給學習者較好的教學體驗，教師必須選擇適合的教學主題、教學方法、教學情境、教學工具、學習空間以及在教學過程中需要使用的技術設備。沉浸式教學重視學習者在課堂中的沉浸與具身化體驗，因此在設計教學活動時，教師要重視學習者的體驗過程。教師需要在學習者進行具身化的學習探究時及時提供幫助，并在學習者交流討論結束之后進行總結與反思。后期評價需要教師在評價學習過程方面進行相應的設計，如，評價的內(nèi)容、標準。學習過程的評價，主要包括學習者的學習參與度與投入度、學習表現(xiàn)、對虛擬教學情境的使用與適應情況等。教學設計的過程，也是教師深入理解沉浸式教學，并將其恰當有效地運用于課堂教學的一種探索。

2.課中

課中是沉浸式教學的實施階段，這一階段既是沉浸式教學在課堂中進行應用的階段，也是過程評價的階段，是教學實施與教學評價一體化的過程。

（1）分層實施。分層實施是由沉浸式教學的學習環(huán)境、教學展開方式等方面決定的。沉浸式教學的智能技術與資源優(yōu)勢，有利于實現(xiàn)學習者的隱性分層和動態(tài)分層[27]。隱形分層是在對學習者基礎知識考核的基礎上，綜合學習者的學習需求、學習興趣與學習能力等因素進行初步分層。分層之后，教師要根據(jù)學習者的差異，設置個性化的教學目標，推送相應的學習資源，并進行精準的學習指導。動態(tài)分層即在學習者完成一個階段的學習之后，對其進行綜合評價，并依據(jù)學習者當前的學習情況對其重新進行分層。學習者每一個階段的學習結果，都是教師下一階段進行分層的依據(jù)。通過不斷地分層，有助于更好地在沉浸式教學中發(fā)展學習者的思考與探索能力。

教師要從沉浸式教學的視角利用自身的身體結構和已有身體經(jīng)驗，運用教學資源與學習者進行交流與互動，充分利用VR/AR 等技術開展教學活動。即在課堂教學中，教師需要以身示范，借助體感技術等引導學習者將身心都投入到學習中； 為學習者創(chuàng)設相應的教學情境，將關鍵知識點與學習者的真實生活相關聯(lián)，并準確把握二者的界限，幫助學習者從形象認識到抽象思維，真正理解教學內(nèi)容；引導學習者根據(jù)不同學習內(nèi)容和教學目標選擇相應的學習內(nèi)容場景，并借助于智能技術進行歸納和演繹，實現(xiàn)深度學習。學習者需要在教師的引導下，根據(jù)自己的學習狀況，選擇適合的學習材料、學習方式和學習策略；利用生活經(jīng)驗和親身體驗，增強學習的沉浸性和有效性。

（2）過程評價。沉浸式教學的過程評價在評價主體、評價內(nèi)容和評價方式等方面，都與傳統(tǒng)教學有所差異。在智能技術等驅(qū)動下的沉浸式教學中，教師、學習者和家長都可以成為評價的主體，使其評價的主體多元化。通過大數(shù)據(jù)對學習者學習過程的記錄，學習者可以及時地了解自己的學習情況，診斷自己的學習效果。教師通過學習者的自評和互評，通過智能技術對學習者語言表情、肢體動作的捕捉與記錄，綜合多模態(tài)數(shù)據(jù)分析，對學習者進行更精準的評價。沉浸式教學不僅能評價學習者的知識掌握程度，還能全面記錄學習者在學習過程中的各種表現(xiàn)，使得評價內(nèi)容更加全面。同時，還能記錄學習者在學習過程中身心的投入程度與身體所發(fā)揮的作用。

沉浸式教學的評價方式更加多元。在評價前，教師根據(jù)學習者的個性特點，為學習者量身定制科學的評價方案； 在評價中，沉浸式教學利用計算機視覺、語音識別、認知計算和智能算法等多種方式，記錄學習者的學習進度、學習效果和學習表現(xiàn)；通過教師評價和學習者自評與互評，綜合各種數(shù)據(jù)的客觀分析與教師的主觀評價，生成綜合性的評估結果，使教學評價更全面、更精準、更科學。在評價后，教師可以依據(jù)每個學習者的評價結果，改進自身的教學設計，并引導學習者改進學習方式，為學習者制定更具個性化、針對性的學習方案與行動計劃。

3.課后

課后是沉浸式教學效果的檢驗階段，教師需要設計相應的分層作業(yè)，將作業(yè)作為檢驗效果的依據(jù)之一。同時，教師還需要在學習者的作業(yè)中發(fā)現(xiàn)問題，對自身的教學設計、場景呈現(xiàn)與交互活動進行反思與總結，不斷改進教學。

（1）分層作業(yè)設計。課后需要教師根據(jù)學習者差異進行分層作業(yè)設計，在設計作業(yè)時，要遵循以下原則：一是個性化原則。教師要對學習者的綜合評價作為作業(yè)設計的依據(jù)，考慮不同層次學習者的實際情況，設計相應的作業(yè)。二是目的性原則。教師在設計作業(yè)時要明晰作業(yè)的目的，考慮到知識難度、作業(yè)量、作業(yè)完成時間等因素，讓作業(yè)成為學習者構建知識、掌握知識的助手。三是智能化原則。教師要根據(jù)沉浸式教學的特點，在設計作業(yè)時注重體驗、探究性內(nèi)容在學習者作業(yè)中的比重，豐富作業(yè)形式，讓學習者適當?shù)乩锰摂M場景、虛擬場館體驗等完成作業(yè)。

（2）教學效果分析。利用智能技術對教學過程中動態(tài)信息進行捕捉、采集與分析，為教學效果分析提供科學的數(shù)據(jù)支撐。通過采集教師和學習者在課堂中的面部表情和肢體語言等，使教師能全面了解自己和學習者在教學過程中的表現(xiàn)，為教師的教學調(diào)控和診斷提供依據(jù)。在沉浸式教學結束之后，教師可將課堂數(shù)據(jù)記錄、學習者課后作業(yè)和教師自身在課堂上的感受與體驗等因素綜合起來，從改進教學設計角度對沉浸式教學的績效進行分析，并從教學環(huán)境、教師和學習者三方面，進行教學總結與反思。在教學環(huán)境營造方面，主要關注在本節(jié)課中所創(chuàng)設的教學環(huán)境是否真正有利于學習者掌握學習內(nèi)容，在哪些環(huán)節(jié)還需要改進和完善等等；在教師方面，教師要反思自己是否恰當?shù)剡\用了智能技術、在教學中是否正確履行了自己的角色與職能，達到了相應的教學目標等等；在學習者方面，教師要反思學習者對虛擬場景等技術的接受程度、學習者在教學中的參與度與沉浸度等等。教學效果分析對教師改進教學方式、學習者改進學習方式都具有激勵作用，也是促使沉浸式教學在實踐中不斷完善的重要一步。

（二）沉浸式教學的設計流程

如何將沉浸式教學運用于教學實踐中，還需基于相關理論和上述模型，通過具體的案例來驗證。沉浸式教學起源于語言學習，英語學習就是語言學習的一種，因此，將沉浸式教學應用于英語教學，具有一定的合理性。小學英語強調(diào)學生學習的具身性、體驗性。基于此，我們對“人教版”《小學英語》（六年級上冊）的內(nèi)容進行篩選，按照課前、課中和課后的步驟，選擇“Unit1 How can I get there? Part A”的內(nèi)容，進行了沉浸式教學設計，具體如圖4 所示。

1.課前

本課時的主要內(nèi)容是詢問地點并回答，主要教學目標是學生能夠在教學中利用身心與環(huán)境進行交互，達到用“Where is …?It’s near/next to …”詢問地點并回答；能夠結合語境理解“Excuse me! ”“What a great museum! ”等的意思；能夠掌握museum、post office、hospital 等詞匯的意思和正確讀音等目標，促進學生知識的掌握。在明確教學內(nèi)容和教學目標之后，需要根據(jù)教學內(nèi)容開發(fā)本課時適用的教學資源，建立資源庫，并進行教學設計。首先，為了增強教學內(nèi)容的呈現(xiàn)效果，教師需要在課前制作或委托專人制作與本節(jié)課地點相關的三維地圖模型，準備VR眼鏡和可穿戴設備，讓學生以第一視角的身份身臨教學情境，提供具身化、可交互的3D 學習場景，使其沉浸于接近真實的生活情境中。借助學習分析技術，根據(jù)已有數(shù)據(jù)資料，分析學生的知識基礎與差異，靈活選擇技術設備、教學工具，建構教學支持系統(tǒng)。其次，教師應利用相關軟件進行“學情分析”，對學習者的學習需求、學習者特征等進行研判，以設計最佳的教學互動方式。六年級的學生已有一定的英語語言基礎，掌握了behind、next to 等介詞，性格活潑好動，模仿能力強。因此，可利用虛擬現(xiàn)實技術為學生打造沉浸式的教學環(huán)境，讓其在情境中進行地點的詢問與回答，在擬真的環(huán)境中理解與內(nèi)化相關知識。此外，為了增強教學活動的具身性、連貫性，教師要根據(jù)教學內(nèi)容、教學資源精心設計導入、呈現(xiàn)、鞏固等每一個教學環(huán)節(jié)的活動，及時作出評價與反饋。

2.課中

課中主要是沉浸式教學的實施與過程評價。在上課之前，教師要根據(jù)上述對學生的學情分析以及自身對學生的了解，根據(jù)學生對介詞的掌握情況、學生的性格特點，將學生進行初步分層。之后根據(jù)分層結果，對不同層的學生安排不同的學習任務，確立相應的學習目標，進行針對性的學習訓練，如，讓沒有掌握介詞的同學多加練習。在教學過程中，要合理利用人工智能技術，如AI 語音助理，讓其幫助師生完成一些簡單的、對話性輔助工作。本課時教學活動的步驟具體如圖5 所示。教學活動要將身體動作與教學情境貫穿于整個過程，利用技術優(yōu)勢創(chuàng)設虛實相生的教學情境，應用體感技術，通過3D 學習場景學習新單詞、新句型以及進行地點的詢問與回答，讓師生能夠在虛擬情境中進行對話與交互，加深學生對post office、supermarket、park、zoo、next、beside 等單詞的理解，促使師生雙方都沉浸于充滿生活真實的場景中。在教學結束之后，教師可以協(xié)同專業(yè)人員，利用大數(shù)據(jù)、人工智能、學習分析等技術，根據(jù)學生在課堂每一環(huán)節(jié)表現(xiàn)的多模態(tài)數(shù)據(jù)，判斷課堂教學中學生沉浸式體驗的程度，并對學生的參與度與投入度，知識掌握情況進行評價，并將數(shù)據(jù)及時反饋給學生和家長，以便學生進行自我評價。

3.課后

在本節(jié)課結束之后，教師要根據(jù)上述數(shù)據(jù)或分析，對學生進行分層作業(yè)設計，以強化不同層次的學生對學習內(nèi)容的理解與掌握。例如，對單詞讀音掌握不好的同學，可以讓其課后多朗讀、跟讀或與同學進行對話； 對地點詢問與回答的知識點理解不夠的同學，可以讓其用本課時所學的相關知識寫出自己所在區(qū)域的公共設施的位置，鞏固所學知識；對于本節(jié)課所學內(nèi)容掌握較好的同學，可以讓其利用相關軟件，設計一張自己所在區(qū)域的公共場所圖，在下節(jié)課用學過的知識向班級同學進行介紹。在本單元結束之后，教師可利用“問卷星”等對學習情況進行調(diào)查，并將采集的課堂教學記錄、學生作業(yè)等相關數(shù)據(jù)綜合起來，與學生進行互動和交流，分析本單元沉浸式教學的效果與不足。比如，用哪種技術才能更好地創(chuàng)設情境？ 創(chuàng)設的教學情境是否有利于學生知識的理解與建構？ 諸如此類的問題對教師分析教學效果具有引導性的作用，為完善今后沉浸式教學提供依據(jù)。

五、結語

在數(shù)智融合、數(shù)據(jù)驅(qū)動、萬物皆聯(lián)的時代，學習是智能的、體驗的、在場的，教學也是交互的、探究的、沉浸的。沉浸式教學將給學習者帶來全新的學習體驗，它不僅為學習者提供了更智能的學習環(huán)境，更優(yōu)質(zhì)的學習內(nèi)容，促進了學習者的多維體驗和深度學習； 還有助于提升學習者的創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新能力，助力智能時代創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。因此，沉浸式教學是智能化教育教學變革的重要方向之一，也是提升學生學習質(zhì)量和教學效果的重要途徑。

本文以具身認知理論為基礎，論述了沉浸式教學的內(nèi)涵，探討了其構成要素與本質(zhì)特征，繼而從沉浸式教學的教學目標、教學環(huán)境、教學活動、教學評價等方面，初步建構了其模型框架，并將體感技術、擴展現(xiàn)實、人工智能和學習分析等作為其主要的技術支撐。按照教學流程將其分為課前、課中、課后三個階段，并根據(jù)其模型框架設計并展示了沉浸式教學的教學案例，以此為沉浸式教學今后在課堂教學的落地，提供一些理論參考與實踐策略。

當然，本文的探討是初步的，沉浸式教學尚有諸多問題亟待完善，比如，教師的技術應用程度與能力等。對沉浸式教學的本質(zhì)特征、模型框架的認識，還有待深入研究和挖掘。沉浸式教學作為智能時代的新型教學形態(tài)，如何廣泛應用于學校教育教學實踐并適用于不同學段、學科的教學，還有待后續(xù)進一步地開展深入研究。