吳亞軍

（南通師范高等?？茖W(xué)校，江蘇 如皋 226500）

1 引言

科技發(fā)展日新月異，給教育帶來了更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)作為高新技術(shù)手段，在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是與智慧教育的融合，推動了教育向個性化、智能化的縱深方向發(fā)展，產(chǎn)生了深刻的影響。中國工程院院士趙沁平在第三屆中美智慧教育大會上致辭，他指出，虛擬現(xiàn)實(shí)將在多媒體與計(jì)算機(jī)教學(xué)之后重新改造人們的學(xué)習(xí)方式，對整個教育領(lǐng)域的變革具有劃時代的推動作用。未來，虛擬現(xiàn)實(shí)術(shù)與智慧教育的深度融合，必將帶來教育教學(xué)模式的革新和重構(gòu)，徹底改變傳統(tǒng)的教育、學(xué)習(xí)方式。

當(dāng)前的智慧教育項(xiàng)目多以技術(shù)和管理為中心，偏重基礎(chǔ)設(shè)施的硬件建設(shè)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的軟件建設(shè)，容易偏離以學(xué)習(xí)者為中心的主旨方向。為解決上述問題，本文從學(xué)習(xí)者需要出發(fā)，探尋虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與智慧教育特征的契合點(diǎn)，服務(wù)于智慧教育，滿足學(xué)習(xí)者的個性化、專業(yè)化、智慧化的發(fā)展訴求，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新意識，提升創(chuàng)新思維，形成教育智慧。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)與智慧教育概述

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念、特征

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡稱VR）技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代，80年代初美國人杰倫·拉尼爾（Jaron Lanier）提出“虛擬現(xiàn)實(shí)”的概念，是一種創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)[1]。目前學(xué)術(shù)界并沒有形成統(tǒng)一的共識，形成明確的定義，主要概括為：以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，結(jié)合多媒體技術(shù)、圖像技術(shù)、感知識別技術(shù)、仿真技術(shù)等相關(guān)技術(shù)，營造與在真實(shí)環(huán)境中多感官感受高度類似的虛擬化環(huán)境，參與者借助裝備沉浸其中，并可實(shí)時交互，產(chǎn)生超越真實(shí)環(huán)境的逼真感受和體驗(yàn)[2]。

虛擬現(xiàn)實(shí)按照“沉浸”體驗(yàn)可分為三個層次：一是初級的、沉浸性很弱的桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)；二是將真實(shí)物體植入虛擬環(huán)境中的增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)；三是借助特定設(shè)備，可在虛擬場景中進(jìn)行體驗(yàn)或互動的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)。為了提升虛擬現(xiàn)實(shí)的逼真度和人機(jī)交互的豐富性，在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上，又相繼出現(xiàn)了AR、MR、XR等技術(shù)。

各類虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在“沉浸”程度上有深淺，目前在教育方面的應(yīng)用主要關(guān)注沉浸式虛擬環(huán)境，沉浸式虛擬環(huán)境具有三個特性：（1）臨場感，讓用戶有親臨現(xiàn)場的感受，將自身視為環(huán)境的一部分，交互完全自然。模擬真實(shí)的臨場感，這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)存在的價值所在。（2）自主性，即環(huán)境遵循自然規(guī)律，物體進(jìn)行活動或與用戶進(jìn)行交互作用時能獨(dú)立于用戶的干預(yù)，自然地發(fā)生。（3）交互性，即用戶與環(huán)境的交互是合乎邏輯的，三維立體式的，有一定邏輯規(guī)則的，且保持穩(wěn)定。沉浸式虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用，具有三種優(yōu)勢：（1）場景構(gòu)建仿真化，提供高度仿真的虛擬化場景；（2）感官體驗(yàn)多樣化，提供多種感官的刺激；（3）思維方式深層化，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者深度學(xué)習(xí)[3]。

隨著新技術(shù)的涌現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)的內(nèi)涵正在完善和拓展，但其主要的特點(diǎn)還是體現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓參與者能夠獲得更加真實(shí)的體驗(yàn)上，即“沉浸性”和“交互性”。當(dāng)學(xué)習(xí)者以第一視角置身于虛擬環(huán)境，有完全沉浸感和良好的互動性時，會造成更強(qiáng)烈的臨場感，這時的學(xué)習(xí)是自發(fā)的、快樂的，從而產(chǎn)生積極的情緒，更利于學(xué)生創(chuàng)造力的產(chǎn)生。

2.2 智慧教育的概念、特征

隨著教育改革步伐的加快，智慧教育正成為教育信息化的主旋律，學(xué)界對此也傾注了滿腔的熱情，各種研究成果紛紛出爐，其中較有影響的主要觀點(diǎn)有：祝智庭教授[4]認(rèn)為，智慧教育的理念歸功于錢學(xué)森先生的“大成智慧”理念，認(rèn)為智慧教育是在各種新技術(shù)支持的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下，教師運(yùn)用有效的教學(xué)方法（智慧教學(xué)），引導(dǎo)學(xué)習(xí)者開展實(shí)踐創(chuàng)新（智慧學(xué)習(xí)），培養(yǎng)具有正確價值觀念、優(yōu)秀思維品質(zhì)和深厚創(chuàng)造潛能的智慧型人才。在此過程中，讓學(xué)習(xí)者能夠獲取適宜自身發(fā)展的美好體驗(yàn)和個性化學(xué)習(xí)服務(wù)，積小成大，最終落實(shí)智慧教育理念，使其具備創(chuàng)新和創(chuàng)造的思維與能力。楊現(xiàn)民教授[5]從生態(tài)觀的視角出發(fā)，認(rèn)為智慧教育是在原有數(shù)字教育系統(tǒng)基礎(chǔ)上的智慧化提升，是數(shù)字教育發(fā)展的高級階段，是依托新一代信息技術(shù)所打造的教育信息生態(tài)系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與教育的深度融合，促進(jìn)教育利益相關(guān)者生成智慧并可持續(xù)發(fā)展。黃榮懷教授[6]從“系統(tǒng)論”的角度剖析智慧教育，認(rèn)為智慧教育包含智慧學(xué)習(xí)環(huán)境、新型教學(xué)模式和現(xiàn)代教育制度三重境界，是一種學(xué)習(xí)體驗(yàn)高、內(nèi)容適配性高和教學(xué)效率高的教育系統(tǒng)，是教育信息化的高端形態(tài)，旨在培養(yǎng)智慧型卓越人才。

綜合上述觀點(diǎn)，本文研究者認(rèn)為，智慧教育是運(yùn)用新一代信息技術(shù)營造適宜于學(xué)習(xí)者智慧生成、發(fā)展的智能化教育環(huán)境，幫助學(xué)習(xí)者獲取良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，通過開發(fā)挖掘思維潛能的系列智慧程序，推送符合學(xué)習(xí)者特征的匹配學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)運(yùn)用有效學(xué)習(xí)路徑，推動個人認(rèn)知結(jié)構(gòu)完整有序地構(gòu)建，培養(yǎng)和促進(jìn)學(xué)習(xí)者自身生成智慧的教育實(shí)踐過程。通過實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境、教學(xué)資源、教學(xué)方法、教學(xué)管理的智慧化，為學(xué)習(xí)者提供智慧化的教育服務(wù)，有效提升創(chuàng)新創(chuàng)造能力，形成創(chuàng)造性思維，實(shí)現(xiàn)教育智慧。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)用于智慧教育的理論支撐

（1）建構(gòu)主義理論(Constructivism)

建構(gòu)主義是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育技術(shù)領(lǐng)域最重要的理論基礎(chǔ)。建構(gòu)主義理論認(rèn)為學(xué)生是知識建構(gòu)的主體，一切學(xué)習(xí)活動應(yīng)當(dāng)以學(xué)生為中心來設(shè)計(jì)；教師是學(xué)生信息加工、意義建構(gòu)的引導(dǎo)者和促進(jìn)者，處于輔助地位。教師的作用就是運(yùn)用各種方法激發(fā)學(xué)生主動探究、構(gòu)建知識體系。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境中情境的設(shè)計(jì)、利用，各種活動和互動都是為了幫助學(xué)生利用先前的知識與已有的經(jīng)驗(yàn)在當(dāng)前情境中進(jìn)行學(xué)習(xí)和認(rèn)知，進(jìn)而生成新知識。

由建構(gòu)主義衍生出情境學(xué)習(xí)、體驗(yàn)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)方式，因其都具有與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境類似的一些特征，因此經(jīng)常應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的教學(xué)活動中。

（2）認(rèn)知主義理論(cognitive theory)

認(rèn)知主義理論的基本觀點(diǎn)認(rèn)為，人的認(rèn)知是外部刺激與內(nèi)部心理過程相互作用的產(chǎn)物。學(xué)習(xí)過程是學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的需要和興趣，對當(dāng)前的外界刺激產(chǎn)生的體驗(yàn)與過去的知識經(jīng)驗(yàn)順應(yīng)和同化的信息認(rèn)知加工過程。從認(rèn)知的過程來看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，使得認(rèn)知交互對象從現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)物，變?yōu)樘摂M世界的虛擬對象，發(fā)生了根本性的變化，把過去在課堂上不可能實(shí)現(xiàn)的情境變?yōu)榱顺F(xiàn)實(shí)，拓寬了認(rèn)知范圍，開辟了新的認(rèn)知渠道。

虛擬現(xiàn)實(shí)與智慧教育相結(jié)合，可以從提升學(xué)習(xí)者的認(rèn)知體驗(yàn)入手，創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)習(xí)者已有知識經(jīng)驗(yàn)的情境，實(shí)現(xiàn)新舊知識之間的協(xié)同，構(gòu)建起自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者個人認(rèn)知體系的完善與發(fā)展。

（3）具身認(rèn)知理論（Embodied cognition）

具身認(rèn)知理論認(rèn)為生理體驗(yàn)與心理狀態(tài)之間有著必然的關(guān)聯(lián)，認(rèn)知是具體的個體在環(huán)境中產(chǎn)生的，是具體、生動的。大量的研究表明，情境是影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果不可或缺的重要因素。教師在教學(xué)活動中能否觸發(fā)學(xué)生的具身效應(yīng)，與教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)有著密切的關(guān)系，情境越逼真、越生動就越能引發(fā)學(xué)生的具身體驗(yàn)[7]。

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持之下，創(chuàng)設(shè)高度真實(shí)、生動的情境容易實(shí)現(xiàn)，教師可以根據(jù)需要隨時切換理想場景，學(xué)生可以隨之體驗(yàn)到豐富、逼真的虛擬情境。從這個角度上看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是具身認(rèn)知觀點(diǎn)下實(shí)現(xiàn)智慧教育的重要技術(shù)基礎(chǔ)，兩者的結(jié)合符合具身認(rèn)知論。

（4）自主學(xué)習(xí)理論(Autonomous Learning)

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)是學(xué)生自立、自為、自律的行為。學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生是“自主的”“能動的”。學(xué)生處于主動和積極的狀態(tài)，教師起引導(dǎo)、指導(dǎo)作用，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主探索、建構(gòu)知識的過程。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對外界環(huán)境刺激信息獨(dú)立分析、思考，形成新的知識及解決具體問題的能力。

學(xué)習(xí)條件的創(chuàng)造是滿足自主化學(xué)習(xí)的前提之一，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完全可以滿足自主學(xué)習(xí)對學(xué)習(xí)環(huán)境的要求，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)目標(biāo)以及個人的情況自主選擇適合自己的工具和資源，依據(jù)知識掌握的情況選擇重復(fù)模擬和反復(fù)練習(xí)，通過智慧教育環(huán)境實(shí)時反饋?zhàn)陨淼膶W(xué)習(xí)狀況，及時調(diào)整學(xué)習(xí)策略，選擇最適合自身的條件，最終獲得與學(xué)習(xí)目標(biāo)相一致的學(xué)習(xí)結(jié)果。

3 基于VR技術(shù)的智慧教育環(huán)境

實(shí)現(xiàn)智慧教育的基礎(chǔ)是環(huán)境，支撐是技術(shù)，關(guān)鍵是理念。積極的學(xué)習(xí)環(huán)境可激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，消極的學(xué)習(xí)環(huán)境則對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)具有阻礙作用。正如魚離不開水一樣，智慧教育環(huán)境的架構(gòu)，同樣離不開新技術(shù)的支撐。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)習(xí)環(huán)境的重構(gòu)具有驅(qū)動作用，可以創(chuàng)建具有交互效能多維化的信息環(huán)境[8]。移動互聯(lián)與移動應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、感知識別、人工智能等技術(shù)，為虛擬環(huán)境的智慧化提供了技術(shù)保障。智慧教育環(huán)境中的智慧，主要體現(xiàn)在運(yùn)用各種感應(yīng)技術(shù)及時感知學(xué)習(xí)者的特征需求、營造學(xué)習(xí)情境、推送個性化學(xué)習(xí)資源、自動記錄、及時反饋和評價學(xué)習(xí)結(jié)果。虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器的開發(fā)，大大降低了對使用者專業(yè)素質(zhì)的要求，通過簡單學(xué)習(xí)，人人都能成為虛擬環(huán)境的創(chuàng)建者，為構(gòu)建各種需求的虛擬情境提供了可能。依據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特性和智慧教育的環(huán)境特征，設(shè)計(jì)構(gòu)建了三種基于虛擬技術(shù)的智慧教育環(huán)境。

3.1 創(chuàng)設(shè)情境化教育環(huán)境

生動的情境能激發(fā)學(xué)生的參與興趣，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造出適合學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)對象的虛擬世界，能夠?qū)崿F(xiàn)情境化的智慧學(xué)習(xí)。情境教育源于認(rèn)知與情境學(xué)習(xí)的理論與實(shí)踐，核心在于借助環(huán)境激發(fā)學(xué)習(xí)者的情感。該理論指出在特定情境中通過親身體驗(yàn)獲取的知識比一般知識更深刻更有用，個人知識結(jié)構(gòu)形成的源泉是學(xué)習(xí)者參與基于社會情境的一般文化實(shí)踐，因此，最有效的學(xué)習(xí)是將學(xué)習(xí)過程放置于與知識相關(guān)的特定環(huán)境中[9]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境可以靈活呈現(xiàn)各種學(xué)習(xí)情境，能為學(xué)習(xí)者構(gòu)造符合學(xué)習(xí)需求的虛擬場景。學(xué)習(xí)者借助虛擬設(shè)備，即可化身加入虛擬場景，學(xué)習(xí)者可以任意視角觀察每個細(xì)節(jié)，如同身臨其境，真正沉浸在虛擬情境當(dāng)中，獲得深刻的體驗(yàn)?，F(xiàn)實(shí)中一些稍縱即逝的場景，一些難得一遇的現(xiàn)象，一些無法重復(fù)的畫面，甚至是一些具有危險性的實(shí)境，都可在課堂中一一呈現(xiàn)，比如名勝游覽、火山爆發(fā)、戰(zhàn)爭場面、微觀世界等等。這種體驗(yàn)是立體的，全方位的，不是老師在課堂上用言語描述能比擬的。

隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于智慧教育環(huán)境，讓教學(xué)情境的實(shí)現(xiàn)變得越來越容易，這些場景不再是以圖片和視頻的方式簡單呈現(xiàn)，而是以多維的方式打破時空限制立體再現(xiàn)，并能讓學(xué)習(xí)者參與其中，領(lǐng)略技術(shù)帶來的現(xiàn)場臨境感，從而強(qiáng)化體驗(yàn)，高效地獲取所需知識。

3.2 架構(gòu)交互式教育環(huán)境

交互式是指運(yùn)用虛擬技術(shù)搭建的智慧教育環(huán)境中的操作交互、自然交互和人際交互方式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能在一定程度上強(qiáng)化自然交互的效果。在虛擬技術(shù)支撐的智慧教育環(huán)境中，參與者可以使用眼睛、耳朵、皮膚、手勢和語言等直接與環(huán)境中其他要素發(fā)生交互，強(qiáng)調(diào)交互主體的涉身感受，將單一的人機(jī)界面交互擴(kuò)展到三維立體空間，讓參與者與環(huán)境發(fā)生無障礙自然互動，增強(qiáng)教學(xué)交互感與學(xué)習(xí)者的臨場沉浸感。交互的內(nèi)在價值在于調(diào)用學(xué)習(xí)者多重感官參與學(xué)習(xí)活動、實(shí)現(xiàn)自身能力與思維上的高層次提升、促進(jìn)學(xué)習(xí)者自身的全面發(fā)展，是知識的內(nèi)化過程。

智慧教育強(qiáng)調(diào)深度交互、深度學(xué)習(xí)、深度思維，深度思維具有批判性、創(chuàng)新性，具體表現(xiàn)在對信息的深度加工、對復(fù)雜概念的理解，形成高階思維，而深度學(xué)習(xí)則是需要并且能促進(jìn)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中各要素間的深度交互[10]。深度交互引發(fā)深度學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)催生深度思維，同時又促進(jìn)了深度交互的再次發(fā)生。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中主張多發(fā)生深度交互，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造的交互式教育環(huán)境呈現(xiàn)靈活多樣的交互內(nèi)容與形式，解決了一些傳統(tǒng)工具無法呈現(xiàn)的問題，拓展了原有資源呈現(xiàn)方式的單一，節(jié)省了呈現(xiàn)教育資源的成本，還給學(xué)習(xí)者帶來全身心的交互體驗(yàn)，促進(jìn)了交互主體的深度交互。交互過程中伴隨著問題的產(chǎn)生與解決，孕育著創(chuàng)新，這也正是智慧教育追求的核心價值所在。

3.3 打造個性化教育環(huán)境

智慧教育的顯著特征是“以人為本”，也是智慧教育發(fā)展的本質(zhì)屬性。在智慧學(xué)習(xí)過程中，智慧教育環(huán)境主動搜集整理學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，科學(xué)分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征，推斷其學(xué)習(xí)需求，精準(zhǔn)推送學(xué)習(xí)資源，并實(shí)時反饋調(diào)整，為學(xué)習(xí)者提供匹配的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的興趣愛好自由選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)進(jìn)度，最大程度滿足學(xué)習(xí)者的個性需求，獲得個性化的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者個性的充分發(fā)展。

虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的個體差異來進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，也可以由學(xué)習(xí)者按照自己的需求在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建自己所需的物件和場景。比如一堂風(fēng)景名勝學(xué)習(xí)課中，傳統(tǒng)的課堂一般會掛貼幾張圖片，照本宣科；多媒體技術(shù)的加入可能是播放相關(guān)的圖片或者視頻；比較流行的做法是錄制成微課，教師擔(dān)任導(dǎo)游的角色進(jìn)行講解；有條件的學(xué)?；蛟S會帶領(lǐng)學(xué)生現(xiàn)場參觀學(xué)習(xí)，但是成本高、時間消耗大且存在很多不確定因素。如果用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來展示，學(xué)習(xí)者就可以借助虛擬設(shè)備，選擇不同方式、不同視角進(jìn)行全方位的觀察學(xué)習(xí)，由此會產(chǎn)生不同的感受，在老師的引導(dǎo)下學(xué)習(xí)者再將不同視角收獲的知識進(jìn)行討論和整合，去獲得新知。在此過程中教師把學(xué)習(xí)者的興趣、質(zhì)疑、探究的精神保護(hù)起來，讓學(xué)習(xí)者真正認(rèn)知自己，擴(kuò)展各種經(jīng)驗(yàn)，揚(yáng)長補(bǔ)短，豐富學(xué)習(xí)歷程，培養(yǎng)核心素養(yǎng)，從而更好地促成個體認(rèn)知自主建構(gòu)，最終提升學(xué)習(xí)者的智慧。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智慧教育中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的教學(xué)活動多指向知識傳授這一中心教學(xué)任務(wù)，智慧教育環(huán)境下的學(xué)習(xí)，則指向“創(chuàng)造”這一高級認(rèn)知目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)將知識遷移到真實(shí)生活中，培養(yǎng)具有創(chuàng)新、創(chuàng)造力的學(xué)習(xí)者。美國教育家約翰·杜威(John Dewey)認(rèn)為，知識是已經(jīng)獲得并存儲下來的學(xué)問，而智慧則是運(yùn)用知識去促進(jìn)實(shí)踐的能力[11]。從知識走向智慧是與時俱進(jìn)的知識觀對教育的新訴求，也是學(xué)習(xí)共同體的一致追求。一方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以方便再現(xiàn)真實(shí)世界中無法用肉眼隨時觀察到的現(xiàn)象或難以復(fù)制的演變過程，化抽象為形象，幫助學(xué)習(xí)者理解抽象概念、抽象事物。另一方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可讓學(xué)習(xí)者按自己的意愿學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者由被動地接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥膮⑴c探究，充分調(diào)動學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性，不斷激發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新的火花，開拓學(xué)生的新思維。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與智慧教育的有機(jī)融合，為教學(xué)模式的創(chuàng)新提供了新的舞臺。信息化背景下的智慧教學(xué)模式傾向于任何人（Any one）、任何時間（Any time）、任何地點(diǎn)（Any where）、任意方式（Any mode）、任意內(nèi)容（Any content）的5A模式。這種教學(xué)模式，呈現(xiàn)出三個基本特征：一是輕松學(xué)習(xí)，這是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)條件，新技術(shù)的加入應(yīng)當(dāng)使學(xué)習(xí)變得輕松愉快。二是有效學(xué)習(xí)，這是信息化學(xué)習(xí)的目標(biāo)，信息化教學(xué)應(yīng)該促進(jìn)學(xué)習(xí)者的有效學(xué)習(xí)。三是專注學(xué)習(xí)，這是有效學(xué)習(xí)的前提，學(xué)習(xí)者只有專注地學(xué)習(xí)，才能達(dá)到有效學(xué)習(xí)的目標(biāo)[12]。

縱觀教學(xué)模式的演進(jìn)歷史，技術(shù)在其中都是起輔助和促進(jìn)作用的。新技術(shù)與教育的融合，目的在于促進(jìn)知識的生成、智慧的形成，而智慧形成的關(guān)鍵又在于良好思維習(xí)慣的養(yǎng)成。如何利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建智慧教育環(huán)境，搭建起知識與智慧的橋梁，打通知識—思維—智慧之間的通道，正是本文重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

4.1 體驗(yàn)式學(xué)習(xí)

體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是指通過學(xué)習(xí)者親歷和體驗(yàn)來認(rèn)知知識、發(fā)展能力、生成情感的學(xué)習(xí)方式[13]。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵要素就是要建立一種高度仿真化的學(xué)習(xí)環(huán)境，這將直接影響學(xué)習(xí)者的感受體驗(yàn)，甚至影響最終的學(xué)習(xí)效果。隨著虛擬技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)設(shè)虛擬體驗(yàn)式學(xué)習(xí)環(huán)境已成為可能，其最大特點(diǎn)在于構(gòu)成的學(xué)習(xí)環(huán)境可以打破時空的限制，學(xué)習(xí)環(huán)境具有仿真性、沉浸性、交互性等特征，能夠極大地激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和參與熱情，支持師生在特定的教學(xué)模式中和使用對象進(jìn)行交互，能夠提供師生在現(xiàn)實(shí)世界中無法獲得的高度體驗(yàn)[14]。

虛擬技術(shù)構(gòu)建的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)環(huán)境能夠有效促進(jìn)學(xué)習(xí)，讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生輕松、愉悅、興趣濃等積極情緒，激發(fā)其學(xué)習(xí)的內(nèi)部動機(jī)；能夠提供豐富的感知線索以及多通道的反饋，促進(jìn)其認(rèn)知建構(gòu)的完成；能夠讓學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)角色扮演，增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)知識遷移，將虛擬情境中所學(xué)運(yùn)用到真實(shí)生活中去。比如，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模仿創(chuàng)設(shè)各種英語環(huán)境，學(xué)習(xí)者不但能夠身臨其境在虛擬社區(qū)中穿行，還可扮演各種角色與各種設(shè)定對象交互對話，訓(xùn)練語境、語感，能起到事半功倍的效果。

4.2 探究式學(xué)習(xí)

探究式學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在預(yù)設(shè)的情境中，自己探索解決問題的學(xué)習(xí)方式?！皢栴}”“體驗(yàn)”和“反思”是探究式學(xué)習(xí)的三個基本要素，它們體現(xiàn)了探究式學(xué)習(xí)的基本特征?；谔摂M技術(shù)的環(huán)境為探究式學(xué)習(xí)提供了豐富的資源和工具，虛擬技術(shù)環(huán)境可以創(chuàng)設(shè)所探究問題的學(xué)習(xí)情境，強(qiáng)化問題的驅(qū)動；虛擬技術(shù)環(huán)境可以提供完全擬真的體驗(yàn)情境，滿足學(xué)習(xí)者沉浸式體驗(yàn)；虛擬技術(shù)環(huán)境提供多樣的交流手段與工具，促進(jìn)交流協(xié)作和反思。

探究式學(xué)習(xí)的核心價值在于在對事物的認(rèn)知是建立在質(zhì)疑、假設(shè)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)踐進(jìn)行體驗(yàn)和驗(yàn)證。虛擬技術(shù)可以創(chuàng)造出各種智慧學(xué)習(xí)所需的虛擬環(huán)境，學(xué)習(xí)者可以在虛擬環(huán)境中嘗試解決真實(shí)問題，在這一過程中實(shí)現(xiàn)深層次知識建構(gòu)。虛擬環(huán)境中趣味性與挑戰(zhàn)性并存，可以激發(fā)學(xué)生自主探究的興趣，學(xué)習(xí)者可在其中盡情徜徉探究。此外虛擬環(huán)境還具有安全、高效、低成本、可重復(fù)、超現(xiàn)實(shí)等優(yōu)勢，比如危險性高的各種實(shí)驗(yàn)，近距離觀察行星的表面，細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目脊努F(xiàn)場，條件所限的操作訓(xùn)練，深入原子內(nèi)部的微觀世界等，都可通過它來實(shí)現(xiàn)。

4.3 自主式學(xué)習(xí)

自主式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者是學(xué)習(xí)的主體，老師起主導(dǎo)作用。學(xué)習(xí)者發(fā)揮自己的主觀能動性，充分利用環(huán)境調(diào)動自身的各種感官，主動地去獲取知識，發(fā)展能力。虛擬技術(shù)在自主式學(xué)習(xí)中的應(yīng)用是指學(xué)習(xí)者通過虛擬情境、智慧環(huán)境進(jìn)行自主式的深層次學(xué)習(xí)。這種應(yīng)用極大地拓展了教育的時空，使教育資源得以重構(gòu)與共享。在傳統(tǒng)的課堂中，由于學(xué)生的認(rèn)知水平參差不齊，經(jīng)常出現(xiàn)不同步現(xiàn)象：一部分基礎(chǔ)較差的學(xué)生，在教師完成課堂講解后，不能完全理解或掌握必備的基礎(chǔ)知識；而另一部分學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生，對于教師講解的內(nèi)容掌握較快，希望加快學(xué)習(xí)進(jìn)度，學(xué)習(xí)更具挑戰(zhàn)性的知識。由于學(xué)生個體學(xué)習(xí)能力的差異，導(dǎo)致課程實(shí)施起來難度很大，常常出現(xiàn)兩頭不滿足的情況，嚴(yán)重影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，很好地解決了這一問題。教師可以借助虛擬技術(shù)提供的工具、素材分層制作教學(xué)資源，推送至相關(guān)平臺。學(xué)生可根據(jù)自身的實(shí)際，利用教師提供的虛擬教學(xué)資源，選擇適合自己的學(xué)習(xí)方式，自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索。這樣既可以增強(qiáng)課程教學(xué)的有效針對性，又可以培養(yǎng)學(xué)生的無限創(chuàng)造性，滿足不同層次學(xué)習(xí)者的需求。

在虛擬技術(shù)支持的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)習(xí)目的是獲取最大化學(xué)習(xí)效果。由于云計(jì)算平臺收集了學(xué)習(xí)者大量的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析、挖掘，獲得學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)能力等特征，當(dāng)學(xué)習(xí)者接收學(xué)習(xí)任務(wù)時，智慧虛擬環(huán)境會根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征進(jìn)行準(zhǔn)確、適時的智慧干預(yù)，幫助學(xué)習(xí)者選擇適合個人自主學(xué)習(xí)的任務(wù)和方式。其次，根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容和難易程度，虛擬環(huán)境智能分析，選擇推送與學(xué)習(xí)者特征匹配的學(xué)習(xí)資源，保障資源的適用性與優(yōu)質(zhì)性，避免冗余資源的干擾和不必要的時間浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效益的最大化。

4.4 互動合作式學(xué)習(xí)

基于虛擬技術(shù)的互動合作式學(xué)習(xí)，是指在智慧教育環(huán)境下利用泛在網(wǎng)絡(luò)以及虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)建立起互動合作學(xué)習(xí)的大環(huán)境，再通過小組合作等形式來組織學(xué)習(xí)者之間以及教師與學(xué)習(xí)者之間進(jìn)行討論、交流和協(xié)作，從而對所學(xué)習(xí)內(nèi)容有比較深刻的理解和掌握。虛擬環(huán)境依據(jù)智慧教育平臺提供的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)者的相關(guān)信息科學(xué)分組，不受時間及地點(diǎn)的約束，成員之間都是平等的主體，共享資源、互動合作、相互促進(jìn)、共同提升。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的日益成熟，基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化教學(xué)，已成為一種全新的教學(xué)方式。將兩者相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的實(shí)時共享，讓知識保持新鮮性、共享性，使學(xué)習(xí)者在需要的第一時間享受到最新的知識理念。多用戶虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的空間維度和多通道功能為合作學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)、實(shí)施提供了可能和機(jī)會?；诰W(wǎng)絡(luò)的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境打破了時空的限制，精彩再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中不能實(shí)時共享的特定場景，讓所有學(xué)習(xí)者共同體驗(yàn)到特定氛圍和情境，進(jìn)行有效的合作學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)者無論地理位置相距多遠(yuǎn)，都能即時在虛擬環(huán)境中討論、交流，通過角色扮演與場景中的對象進(jìn)行交互和協(xié)作。該學(xué)習(xí)方式借助虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺，強(qiáng)調(diào)群體的協(xié)作性，學(xué)習(xí)資源動態(tài)生成，最終形成系統(tǒng)、有序、關(guān)聯(lián)的新知識，以實(shí)現(xiàn)全體成員共同獲得知識、生成智慧的目的。

4.5 創(chuàng)客學(xué)習(xí)

創(chuàng)客一詞來源于英文單詞“Maker”，創(chuàng)客的特征就是內(nèi)在的創(chuàng)新。創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合，以創(chuàng)客為中心，基于學(xué)習(xí)者的興趣，借助信息化工具，構(gòu)建開放式環(huán)境，倡導(dǎo)創(chuàng)造，鼓勵分享，培養(yǎng)跨學(xué)科解決問題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的教育方式。創(chuàng)客學(xué)習(xí)在基于虛擬技術(shù)的智慧教育環(huán)境下，依托虛擬技術(shù)為載體，通過新環(huán)境的打造，融合學(xué)科智慧，讓學(xué)習(xí)者通過自主探究將創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)，培養(yǎng)跨界思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、開拓創(chuàng)新的核心素養(yǎng)。

創(chuàng)客學(xué)習(xí)的核心理念在于通過動手實(shí)踐培養(yǎng)自身的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能為學(xué)習(xí)者提供豐富的數(shù)字資源和情境化的學(xué)習(xí)環(huán)境，提升了學(xué)生的感性認(rèn)識和真實(shí)體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，激發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新意識。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是多學(xué)科知識和多種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用融合，是創(chuàng)客教育和STEAM教育的優(yōu)良載體，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于智慧教育中，為創(chuàng)客學(xué)習(xí)創(chuàng)造了無限可能，通過項(xiàng)目驅(qū)動、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、自主探索、跨界融合、動手實(shí)踐來學(xué)習(xí)新知識和掌握新技能。利用虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為載體開展創(chuàng)客教育和STEAM教育，學(xué)生在虛擬與現(xiàn)實(shí)交互和時空穿越的過程中通過“玩中做”“做中學(xué)”“學(xué)中做”“做中創(chuàng)”[15]，能夠拓展發(fā)散性思維，迸發(fā)出更加豐富的創(chuàng)新火花，創(chuàng)意“智”造出更加豐富的創(chuàng)客作品，在此過程中形成了創(chuàng)新思維，發(fā)展了創(chuàng)新能力。

5 結(jié)語

新技術(shù)推動下的智慧教育發(fā)展已是大勢所趨，應(yīng)用科技創(chuàng)新提升教育智慧，正在成為信息時代全球教育改革的標(biāo)桿。虛擬技術(shù)與智慧教育的融合，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教育資源與教育技術(shù)的不足，促進(jìn)了以學(xué)習(xí)者為中心的理念貫徹，改善了過去技術(shù)所容易忽略的學(xué)習(xí)者情感感受，提供了最優(yōu)的學(xué)習(xí)環(huán)境，給教育工作者帶來了嶄新的教育思維，解決了傳統(tǒng)教育教學(xué)無法逾越的問題，從根本上改變著人們的學(xué)習(xí)方式和思維習(xí)慣。

虛擬技術(shù)應(yīng)用于智慧教育以促進(jìn)學(xué)習(xí)者發(fā)展和提升學(xué)習(xí)者智慧為理念，打造貼近學(xué)習(xí)者真實(shí)世界、符合學(xué)習(xí)自然發(fā)生的教育信息生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)知識從虛擬情境中來遷移到真實(shí)情境中去的終極理想，最終促進(jìn)學(xué)習(xí)者高階思維與創(chuàng)新創(chuàng)造能力的生成。