虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生課堂參與度的影響研究

劉曉璐 孫東濤 趙白露

1．博仁大學(xué)，泰國 曼谷 10210；2．濱州職業(yè)學(xué)院，山東 濱州 256600

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

在信息化技術(shù)迅速更新發(fā)展趨勢下，虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸滲透于多領(lǐng)域，自然也深受教育領(lǐng)域密切關(guān)注，在《地平線報告》中，提出虛擬現(xiàn)實技術(shù)或混合現(xiàn)實技術(shù)是最為關(guān)鍵的技術(shù)之一，未來將會普遍應(yīng)用于教育領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種可以創(chuàng)建并體驗虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，其主要以計算機(jī)生成仿真模擬環(huán)境，是集成多源信息的交互式三位動態(tài)視景與實體行為的仿真系統(tǒng)，可促使用戶沉浸于此環(huán)境內(nèi)。相較于傳統(tǒng)平面媒體傳輸感官信息，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可交互式提供多種感知的整體信息，建設(shè)更加真實的虛擬場景，給參與者以身臨其境的真實感受。

（一）交互性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可給沉浸于虛擬世界的用戶提供交互式體驗，這是其他計算機(jī)輔助教學(xué)交互性所無法實現(xiàn)的，虛擬現(xiàn)實技術(shù)介入學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生基于傳感設(shè)施走進(jìn)虛擬空間，以全面實時交互，獲取高度近似于真實環(huán)境的立體感知，全方位提高教學(xué)多維度交互性。此外此交互以最為自然化的方式開始，學(xué)生像是在真實的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互性可為學(xué)生提供獨特的溝通討論途徑，鍛煉學(xué)生的專業(yè)知識應(yīng)用能力，調(diào)動學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)積極性與主動參與性。

（二）沉浸性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的關(guān)鍵特征在于沉浸性，這也是專業(yè)學(xué)習(xí)中表現(xiàn)最突出的一個特征，學(xué)生沉浸于虛擬世界內(nèi)可忘我地感受所處環(huán)境，由于學(xué)生感受的感官等虛擬效果與真實環(huán)境高度近似，其不僅可強(qiáng)化學(xué)生用戶情境體驗，所存在的感覺也無需物理存在，促使專業(yè)學(xué)習(xí)跨越了地理位置限制，學(xué)生無需脫離教室便可身臨其境地完成實踐訓(xùn)練，從而提高專業(yè)知識實踐應(yīng)用能力。

（三）構(gòu)想性

構(gòu)想性也就是想象性，學(xué)生可在虛擬環(huán)境下基于想象、推理、模擬等多元化思維過程進(jìn)行創(chuàng)造與聯(lián)想。構(gòu)想性可促使學(xué)生身處虛擬環(huán)境內(nèi)重現(xiàn)真實的專業(yè)知識應(yīng)用實踐操作場景，可構(gòu)建客觀現(xiàn)實世界中不存在或不會出現(xiàn)的實踐訓(xùn)練場景，促使學(xué)生在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境下有機(jī)發(fā)揮想象力，積極學(xué)習(xí)專業(yè)技能相關(guān)知識，鍛煉專業(yè)知識應(yīng)用能力。

二、學(xué)生課堂參與度分析

傳統(tǒng)高校教學(xué)課堂環(huán)境中，教師主要采取互問互答的教學(xué)模式，或者劃分學(xué)生為小組以彼此討論并分享自身學(xué)習(xí)觀點與問題。隨著新課程創(chuàng)新改革理念的逐漸深化，我國高校開始實施創(chuàng)新發(fā)展教學(xué)觀念與授課方式，以充分滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求的基礎(chǔ)上提高學(xué)生課堂參與度，從而實現(xiàn)課堂教學(xué)效率的有效提升。新型教學(xué)理念引導(dǎo)下，教師和學(xué)生之間的關(guān)系日趨平衡與對等，教師開始意識到多元化教學(xué)的重要意義，且了解了基于學(xué)生視角思考并理解學(xué)生學(xué)習(xí)需求?；诖?，教師的創(chuàng)新教學(xué)理念可為學(xué)生打造更多思考空間和實踐機(jī)會，以促使其在課堂有限時間之內(nèi)充分掌握專業(yè)知識與技能，以此為未來就業(yè)奠定堅實基礎(chǔ)。

高效和高質(zhì)量學(xué)習(xí)是基于積極主動參與，其并不是簡單的教學(xué)與學(xué)習(xí)的關(guān)系。教師不僅要歸還課堂主導(dǎo)權(quán)于學(xué)生，還要立足于學(xué)生視角了解學(xué)生學(xué)習(xí)需要，盡量面向?qū)W生傳輸專業(yè)知識。在現(xiàn)階段社會環(huán)境下，日趨激烈的競爭壓力使得大學(xué)生會覺得難以適應(yīng)，為了促使大學(xué)生形成強(qiáng)大的適應(yīng)能力，教師需適度創(chuàng)新優(yōu)化既有教學(xué)方案和教學(xué)內(nèi)容。只有與時俱進(jìn)，全方位結(jié)合社會與企業(yè)的人才需求，當(dāng)代大學(xué)生學(xué)習(xí)主動性與課堂參與意識才會得到充分激發(fā)，從而為后續(xù)成長發(fā)展積淀豐富經(jīng)驗與實踐基礎(chǔ)。

三、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的學(xué)生課堂參與度提高策略

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可在學(xué)習(xí)中呈現(xiàn)為多態(tài)化場景與模型，以賦予學(xué)生直觀生動的感知體驗，賦予學(xué)生更加真實學(xué)做一體化平臺以置身參與其中，實現(xiàn)專業(yè)知識的實踐應(yīng)用，以有效解決概念與定理等所存在的疑難困惑，可通過直接應(yīng)用，以問題解決過程培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造思維，嘗試融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)以創(chuàng)新優(yōu)化既有教學(xué)范式，以促進(jìn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中實現(xiàn)從基礎(chǔ)應(yīng)用向深度融合的過渡，從而實現(xiàn)基于技術(shù)推進(jìn)學(xué)習(xí)的真正價值。

（一）以直觀資源親身體驗，切實獲取知識內(nèi)容

就專業(yè)知識表征方式而言，可具體劃分為抽象表征和具象表征兩種，其中抽象表征即抽象層面的普遍規(guī)律；具象表征即實踐層面的直接經(jīng)驗。以前的學(xué)習(xí)范式中學(xué)生普遍獲取的便是抽象表征，受制于學(xué)習(xí)控制限制無法獲取具象表征，學(xué)生難以真切感受知識存在，無法實現(xiàn)知識和真實事物之間的有機(jī)關(guān)聯(lián)。抽象學(xué)科知識和具體事例之間的有機(jī)結(jié)合，可形成更加科學(xué)有效的學(xué)習(xí)成果。所以，基于虛擬現(xiàn)實支持，學(xué)生可開展有關(guān)操作以感知信息與獲取活動經(jīng)驗，在構(gòu)建抽象概念時感知知識現(xiàn)實存在的具體形態(tài)，提高知識表征完整度與豐富度，從而構(gòu)成穩(wěn)定且全面的認(rèn)知結(jié)構(gòu)體系。

首先，以動態(tài)操作，感受知識表征。學(xué)生對于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境和事物的操作，可獲取主體性動作經(jīng)驗，長期積累豐富，以此彌補文字和視聽符號的缺陷，且于持續(xù)更新和深化對于客體知識的認(rèn)識過程中實現(xiàn)雙向?qū)ο蠡诰邆渲R抽象概括能力的基礎(chǔ)上還可以將其對應(yīng)于實際事物中。在新知識學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，基于合適的引導(dǎo)或者示范，鼓舞學(xué)生縮放、移動、旋轉(zhuǎn)虛擬現(xiàn)實事物，以此直觀操作獲取知識具象表征，以構(gòu)成以觀察和操作為載體的直接經(jīng)驗。在知識理解環(huán)節(jié)，單純依賴于抽象思考根本無法切實有效理解并吸收，還會導(dǎo)致學(xué)生積極性下降。但是，基于虛擬現(xiàn)實事物實際操作可調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與熱情，提高學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)，以此在探索和操作、交流和思考中深層理解并延展專業(yè)知識。在假設(shè)驗證環(huán)境，學(xué)生針對既有概念和定理等疑惑，可以直觀操作在實際事物內(nèi)發(fā)現(xiàn)真實依據(jù)或者驗證其科學(xué)合理性，深入理解知識的基礎(chǔ)上構(gòu)成尊重事實與追求依據(jù)的積極態(tài)度。

其次，以具身學(xué)習(xí)，身體感官參與。具身認(rèn)知主張大腦的認(rèn)知產(chǎn)生主要依賴于身體各感官運動器官之間的有機(jī)協(xié)調(diào)發(fā)揮，身體的參與度越高，通路便會更加活躍，感覺系統(tǒng)則會感知到更多元化的信息，構(gòu)成的認(rèn)知也會更豐富完善。所以，認(rèn)知形成依賴于直接經(jīng)驗與感性經(jīng)驗的結(jié)合，需身體感覺運動器官切實參與到學(xué)習(xí)中去感知體驗并共情理解。學(xué)生對于虛擬事物的實踐操作是基于身體經(jīng)驗的具身學(xué)習(xí)，也就是基于身體認(rèn)知的形式構(gòu)建對于外界事物的知覺映像和初級概念，以實現(xiàn)和外部事物之間的實質(zhì)關(guān)聯(lián)。抽象認(rèn)知深深扎根于身體感官和體驗中，基于身體經(jīng)驗構(gòu)建的具體事物和抽象概念之間的關(guān)聯(lián)性，使得對于學(xué)科知識的理解更加深化。通過身體感知、體驗信息的多元化存儲形式，學(xué)生可切實融合抽象表征和具象表征。學(xué)生通過加工語言和文字等抽象符號，獲取對于直觀事物的本質(zhì)認(rèn)識，且結(jié)合對于虛擬現(xiàn)實的感知操作以獲取直觀認(rèn)識，在持續(xù)的顯性操作和隱性操作過程中不斷構(gòu)建豐富表征，從而深化自身認(rèn)知。在感知操作過程中，學(xué)生基于觸覺和視覺等感官渠道感知信息，可優(yōu)化并改善信息于大腦中的編碼層次和水平，以此強(qiáng)化知識記憶的穩(wěn)定性與持久性。

（二）以情景模擬知識應(yīng)用，轉(zhuǎn)化知識為實踐能力

情景模擬知識應(yīng)用實際上是學(xué)生基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)所呈現(xiàn)的虛擬實驗室與虛擬場館等模擬仿真環(huán)境內(nèi)探索并交互從而實現(xiàn)項目任務(wù)，基于學(xué)做一體化過程培養(yǎng)知識實踐應(yīng)用意識，促使學(xué)生通過自主探究和項目任務(wù)完成經(jīng)歷并構(gòu)建認(rèn)知沖突，從而以實時交互調(diào)整加深理解并健全學(xué)生既有知識結(jié)構(gòu)以獲取經(jīng)驗?zāi)芰Α?/p>

首先，以趨向于真實的模擬項目引發(fā)認(rèn)知沖突。虛擬現(xiàn)實模擬情境內(nèi)的學(xué)習(xí)側(cè)重于讓學(xué)生以自主探究與合作學(xué)習(xí)等方式親身實踐，實現(xiàn)更加接近真實的項目任務(wù)，構(gòu)成既定模擬制品。學(xué)生在持續(xù)設(shè)計制作和感悟體驗時，可加深對于專業(yè)知識的理解，逐步形成認(rèn)知體驗且豐富經(jīng)驗。就知識學(xué)習(xí)而言，只有在經(jīng)歷且經(jīng)過實時調(diào)節(jié)解決認(rèn)知沖突之后，才可以使得學(xué)生認(rèn)知活動得以持續(xù)豐富。學(xué)生于虛擬現(xiàn)實環(huán)境下自主探究并完成項目任務(wù)時，會隨之衍生新認(rèn)知沖突。其一虛擬現(xiàn)實模擬情境具備豐富與交互特性，可讓學(xué)生切身感受到知識情境屬性和真正的社會、文化價值，其沉浸性可在很大程度上幫助學(xué)生全方位理解專業(yè)知識；其二學(xué)生生成制品時需轉(zhuǎn)變抽象符號為形象的三維模型構(gòu)建，其中相同內(nèi)容的不同表征方式會給學(xué)生帶來認(rèn)知沖突；其三學(xué)生完成項目任務(wù)、構(gòu)成三維制品和既有模型資源之間的反差，可讓學(xué)生在模型設(shè)計時的思考方式、解決策略、模型構(gòu)建等形成認(rèn)知沖突。認(rèn)知沖突突破了知識是規(guī)定抽象符號觀念的限制，其調(diào)解過程需在和環(huán)境事物持續(xù)交互時主動建構(gòu)，也就是基于持續(xù)生成修正并深化既有認(rèn)識，已構(gòu)成全面化認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

其次，以臨場知識應(yīng)用構(gòu)成實際經(jīng)驗?zāi)芰?。學(xué)生在模擬情景下完成項目任務(wù)是對于學(xué)科知識的深層理解和真正價值追求，其本質(zhì)是指引學(xué)生樹立知識應(yīng)用意識，在臨場知識應(yīng)用中構(gòu)成實際經(jīng)驗?zāi)芰?。所以，在虛擬項目任務(wù)完成時，先鼓勵學(xué)生自主深入探究并嘗試，鼓勵其在實踐操作時發(fā)散思維，生成多元化的知識實際應(yīng)用方式，以培養(yǎng)其知識綜合創(chuàng)新應(yīng)用能力。同時確定反思維度，以促使學(xué)生實現(xiàn)有效的階段性反思。在學(xué)生項目計劃和模型設(shè)計時，根據(jù)學(xué)生實時表現(xiàn)和學(xué)習(xí)體驗，在實踐過程中，引導(dǎo)學(xué)生思考所面臨的困境與可行性對策，使得學(xué)生構(gòu)成及時反思，調(diào)整動態(tài)化循環(huán)機(jī)制。項目任務(wù)完成之后，由知識應(yīng)用、操作流程、結(jié)構(gòu)構(gòu)件等多視角著手，推動學(xué)生反思實踐操作，以彌補自身缺陷，并總結(jié)積累經(jīng)驗。在項目任務(wù)順利完成時，讓學(xué)生有意識地詳細(xì)記錄知識理解與實踐應(yīng)用、項目任務(wù)計劃與實施時的知覺感受等重點，并匯總整合以總結(jié)得知核心知識理解、應(yīng)用、項目任務(wù)完成方法等等。在整個過程中學(xué)生知識經(jīng)驗逐漸豐富構(gòu)建，深層概念與意義合理構(gòu)建，使得知識理解轉(zhuǎn)換為經(jīng)驗?zāi)芰Α?/p>

（三）以解決真實場景問題，使知識轉(zhuǎn)向于思維

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應(yīng)用需基于真實情境轉(zhuǎn)化真實學(xué)習(xí)場景。對于虛擬現(xiàn)實本質(zhì)來講，其是現(xiàn)實世界場景的映射，是感知體驗信息、知識學(xué)習(xí)應(yīng)用、時間解決問題的實訓(xùn)載體，所以可強(qiáng)化知識學(xué)習(xí)和真實場景之間的有機(jī)聯(lián)系。虛擬場景的感知體驗和問題解決并不是虛擬現(xiàn)實的整體價值，最終價值是促使學(xué)生從虛擬場景學(xué)習(xí)中回歸到真實場景學(xué)習(xí)中，使得其可以在真實場景中遷移與反思，以專業(yè)知識審視并解決真實場景的現(xiàn)實問題，以此不斷構(gòu)成知識對應(yīng)思維。

首先，虛擬與真實場景的有機(jī)關(guān)聯(lián)感知。指向真實場景問題實際解決，主張把真實世界存在的問題在虛擬場景內(nèi)重現(xiàn)并加以解決，如此學(xué)生的知識實際應(yīng)用并不是為了脫離真實場景和事物想象，而是以真實場景實際問題感受現(xiàn)實原型的感知、體驗等實踐過程，使得知識應(yīng)用和問題解決與真實場景姿態(tài)高度相符，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識和真實場景之間的聯(lián)想機(jī)制，促使知識理解不再局限于既有模式，推動知識在各種情境之間的遷移，從而理解專業(yè)知識問題解決的真正價值。

其次，知能與心智相結(jié)合結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)成果。項目任務(wù)融合以真實場景問題著手，可促使學(xué)生以專業(yè)知識發(fā)現(xiàn)問題、采集資料、制定策略、設(shè)計模型，從而解決現(xiàn)實問題并加以創(chuàng)新優(yōu)化。所以學(xué)生以往獲取的專業(yè)知識便構(gòu)成了學(xué)生的知能結(jié)構(gòu)，在利用知能結(jié)構(gòu)解決外部問題的時候，其作用于外部客體的認(rèn)識結(jié)果便演變成了心智結(jié)構(gòu)。心智結(jié)構(gòu)即學(xué)生在和外部環(huán)境世界實時交互時構(gòu)成的可維持自身機(jī)能并推動自身發(fā)展的認(rèn)知能力，其可使得個體通過實際行動有效解決問題。學(xué)生合理利用虛擬現(xiàn)實構(gòu)建的環(huán)境資源，在和環(huán)境互動時持續(xù)加深并豐富既有知能機(jī)構(gòu)，并以所學(xué)專業(yè)知識發(fā)現(xiàn)并解決環(huán)境內(nèi)存在的問題，此過程可逐步構(gòu)成面向未來且適應(yīng)未知環(huán)境的智能心智有機(jī)結(jié)合結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成切實有效的認(rèn)知成果。