众议生风丨 虚拟现实教育应用的优势

虚拟现实是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响，可以产生亲临对应真实环境的感受和体验

虚拟现实在教育中的应用主要是通过让学生在由虚拟现实相关的软硬件所呈现出的三维虚拟环境中进行学习来实现的。学生可以从第一人称视角或第三人称视角进入虚拟世界，并可以通过使用一定的硬件设备与虚拟世界进行互动和获得感觉信息的反馈。

虚拟现实教育应用有如下优势：

对学生知识和技能习得的促进

虚拟现实学习环境对学生知识和技能习得的促进作用主要表现在以下三个方面：

❖对空间关系和物体内部结构的完美呈现，如化学中的分子结构、几何的空间关系等。虚拟现实学习环境的三维仿真能力能够很好地促进学生对这些学科中物体内部结构和空间关系概念的理解。Merchant等在Second Life中搭建了三个虚拟学习场景以供学生对化学概念的学习，在这些虚拟环境中，学生可以通过交互设备如鼠标键盘等对虚拟现实环境中的化学分子进行翻转以观察其中的分子结构，并实现对分子结构模型更好的理解。

❖对特定场景的模拟。常见的仿真场景模拟主要涉及现实生活中没有或无法亲临体验的场景，如历史场景和危险场景等。逼真的场景模拟可以给予学生身临其境的体验，调动学生学习的积极性，如在有关第一次世界大战时欧洲历史的学习中，Morgan让学生在模拟的虚拟环境中进行学习，学生表现出了很高的热情并积极地参与讨论和交流。此外，一些学科和日常生活中比较抽象的概念，也可以采用虚拟现实技术将其以直观的形式呈现出来，如Nadolny等的研究发现，虚拟现实学习环境很好地促进了学生对科学教育中伦理问题等一些抽象概念的理解。

❖对技能操作的模拟。Bertram等对警务人员在虚拟环境中和在现实场景中培训的结果进行比较，发现警务人员在虚拟模拟场景中所习得的知识与技能在实际场景应用中的迁移结果与传统的现场培训效果是一样的。Darrah等对学生在基于虚拟现实模拟的物理实验室和真实的物理实验室中进行真实物理实验的学习效果进行对比研究，也发现学生在两种类型实验室中的学习具有同等的效果。此外，还有研究者探讨了虚拟现实在舞蹈教学中的应用，认为基于虚拟现实的教学不仅大幅降低了教学成本，同时也解决了传统舞蹈教学中所面临的时空限制问题。

为学生提供丰富的个性化学习环境

早在两千年前，我国伟大的思想家和教育家孔子就提出了“因材施教”的教育理念，但是随着社会发展和人口的不断增长，教学活动不得不以一种标准化、程序化和“一对多”的形式进行。虽然信息科技产品的使用和计算机辅助教学的出现在一定程度上改变了传统的教学局面，但碍于其技术的局限性，并未实现有效的个性化教学。而虚拟现实学习环境则可以根据学生的个体差异来进行不同的设计，也可以由学生自己按照自己的需求在虚拟环境中创建自己所需的物体和场景。Ashoori等提出可以在多用户虚拟现实环境中使用教学Agents来实现其个性化以满足不同学生的需求。在学生学习的自主性方面，Kitsantas探讨了基于计算机的学习环境对高校学生自主学习的培养和促进作用，指出自主学习过程中的目标设定、自我监控和自我评价过程可以通过使用一些经验和资源分享工具来实现。虚拟现实的技术特征可以让虚拟现实学习环境提供比传统计算机辅助教学和在线教育更为丰富的学习环境和多样化的交互与反馈，因而能够为学生提供更为有效的自主学习的机会。Kim等也指出，当给学生提供允许其更为积极主动地去计划、组织和监控课程活动的个性化和合作化学习条件时，能够有效提升他们的自我导向学习（Self-directed Learning）的能力。

促进学生的学习动机

虚拟现实学习环境能够提高学生的学习动机，做到“寓学于乐”，主要体现在两方面：

❖虚拟现实学习环境通过仿真的环境体验给学生带来临场感（Presence）——临场感即学生体验到存在于虚拟现实学习环境中而非自己所在的现实环境中的感觉。在传统的课堂教学中，学习动机较低的学生很容易因为一些课堂环境因素而分散自己的注意力，而虚拟现实学习环境给学生提供了与学习环境进行交互的机会并能够即时给出相应的反馈，这种沉浸式的交互反馈使得学生产生较强的临场感，大大提高了其学习的参与度。此外，传统课堂教学“一对多”的教学模式会让很多学生的情感需要得不到足够的满足，而虚拟现实学习环境本身却能够给学生带来一种“一对一”的关注感，这种心理体验也会在一定程度上调动学生的积极性。

❖虚拟现实学习环境的设计也促进学生心流（Flow）的产生。如Faiola等在一项研究中让学生在具有游戏特征的虚拟学习环境中进行学习，结果发现学生在学习的过程中都不同程度地体验到了临场感和心流。“心流”是由Csikszentmihalyi提出的概念，指一个人将精力完全投入在某项活动中时的感觉。此外，他还通过研究提出了促进“心流”体验出现的条件，但是在传统课堂教学中这些条件很难通过课程和教学设计来实现，而虚拟现实学习环境作为一种模拟平台则可以很好地根据上述条件来进行相应的设计。

实现更有效的远程教育和在线合作学习

如今的在线教育主要通过视频、声音和文本来实现，虽然给人们提供了更多学习知识的机会和条件，但与虚拟现实学习环境相比，其局限性也相当明显，如无法让学生与这些学习环境进行交互，无法给学习者提供即时的反馈等。而网络虚拟现实学习环境不仅能够给学生提供交互和反馈以促进学生在网络和远程学习中的主动性和可控感，还能够让地理位置相距很远的学生在虚拟环境中进行更有效的合作学习。Ibáñez等指出，多用户虚拟现实系统的空间维度和多通道功能为合作学习活动的设计、部署和实施提供了新的可能和机会，并根据多用户虚拟现实环境的优势提出了在MUVE中建立有效合作学习虚拟环境的模型。Maajoon等指出，虚拟现实学习环境在不久的将来可能会成为高校提供在线教育的最有效形式。

（来源：“教育技术资讯”微信公众号。本文摘自《虚拟现实在教育中的应用：优势与挑战》一文）