虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能美國教師教育實踐訓(xùn)練的歷程、效果、走向及啟示

［收稿日期］2024-04-01

［基金項目］國家社科基金項目“大數(shù)據(jù)背景下高等教育監(jiān)測評估的社會風險與治理策略研究”（項目編號：BIA22083）；重慶師范大學(xué)智慧教育專項“虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教育實踐的國際經(jīng)驗與本土策略“（項目編號：YZH23005）。［作者簡介］楊思帆（1976-），男，四川蓬安人，重慶師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，重慶師范大學(xué)“一帶一路”教育研究中心主任；主要研究方向：比較教育、教師教育。

［通訊作者］朱晏平（1999-），男，廣東深圳人，重慶師范大學(xué)碩士生；主要研究方向：比較教育。

［摘" 要］

虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種能夠?qū)W(xué)習(xí)者置身于虛擬環(huán)境中的革命性工具，正在重塑教育的生態(tài)與未來。美國最早開始運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助教師教育實踐訓(xùn)練，這一過程經(jīng)歷了虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教育的初步結(jié)合、深度交融及催生專業(yè)平臺新形態(tài)3個階段。在實踐效果上，教師教育實訓(xùn)專業(yè)平臺通過多元主體的交互性提升了實訓(xùn)真實感、依靠虛擬情境的多感知性營造了實訓(xùn)沉浸感、憑借實踐過程的自主性提高了自我效能感。展望未來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能美國教師教育實踐訓(xùn)練的趨向包括實訓(xùn)模式的智能化、實訓(xùn)理論的多樣化、實訓(xùn)內(nèi)容的個性化和實訓(xùn)評價的二元化。世界各國都在積極應(yīng)對和推動教育教學(xué)智能化。在未來較長時間里，智能化教育教學(xué)將是我國教育改革的重點方向，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能則是這一改革的重要基礎(chǔ)與路徑。

［關(guān)鍵詞］美國；虛擬現(xiàn)實技術(shù)；智能化；教師教育；實踐訓(xùn)練

［中圖分類號］G451.6" ［文獻標識碼］A "［文章編號］1005-5843（2024）04-0142-08

［DOI］10.13980/j.cnki.xdjykx.2024.04.021

虛擬現(xiàn)實之父杰倫·拉尼爾（Jaron Lanier）在他的《新事物的黎明：現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實的相遇》一書中寫到，虛擬現(xiàn)實既是一場科技探險，也是一場文化盛宴。當今世界，科技的進步正在不斷改變文化與教育的方式，越來越多的數(shù)字化教育裝備、智能化教育場景等數(shù)字技術(shù)受到廣泛關(guān)注，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種能夠?qū)W(xué)習(xí)者置身于虛擬環(huán)境中的革命性工具，正在重塑教育的生態(tài)與未來。美國信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會（ITIF）發(fā)布的《沉浸式學(xué)習(xí)的前景：增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實在教育中的潛力》報告闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中具有的重要實踐價值。在眾多國家中，美國最早開始運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來輔助教學(xué)并積極探索和創(chuàng)新教育教學(xué)模式，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教育實踐訓(xùn)練的理論建構(gòu)、實施過程、反饋機制等方面都取得了卓有成效的經(jīng)驗，分析其相關(guān)發(fā)展歷程和實踐動態(tài)有助于把握美國教育運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的精髓，實現(xiàn)“他山之石”的功用。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能美國教師教育實訓(xùn)的歷程演化

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR）的起源可以追溯到20世紀60年代，最初它作為一種科研工具被開發(fā)出來。自1965年“虛擬現(xiàn)實之父”——美國計算機科學(xué)家伊凡·薩瑟蘭（Ivan Sutherland）在論文中首次提出虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)基本思想后，虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在美國教育領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能過程可以劃分為初步結(jié)合、深度融合以及催生新形態(tài)3個階段。

（一）虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教育領(lǐng)域的初步結(jié)合

虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為擴展現(xiàn)實的一種手段，提供了一個交互式計算機生成環(huán)境，因其持續(xù)降低的設(shè)備成本和日益完善的技術(shù)功能，很早就在軍事、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)和教學(xué)等領(lǐng)域引起了眾多學(xué)者的興趣。1987年，賈倫·拉尼爾（Jaron Lanier）和史蒂夫·布賴森（Steve Bryson）將虛擬現(xiàn)實界定為利用計算機技術(shù)創(chuàng)造的一個交互式三維世界效果，并且物體在其中會有一種空間存在感［1］。赫塞爾（Helsel）是最早將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教育領(lǐng)域進行初步結(jié)合的學(xué)者。1992年他與當時的教育工作者對虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教育的潛力具有較高的期望，他們初步研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)，并與學(xué)校和社區(qū)探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育環(huán)境中的應(yīng)用。赫塞爾認為虛擬現(xiàn)實將使得教學(xué)實踐和學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)生重大變革，并且基于文本的學(xué)習(xí)將過渡為基于符號和圖像的課程［2］。但在之后的20年，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在美國K-12教育系統(tǒng)中的應(yīng)用程度卻愈發(fā)緩慢，直到2019年才出現(xiàn)了一些較為新穎的研究。例如，卡明斯卡（Kaminska）等人提出可在教育環(huán)境中使用的3種類型的虛擬現(xiàn)實技術(shù)：（1）虛擬現(xiàn)實（VR）展示——以靜態(tài)內(nèi)容展示的主題領(lǐng)域的知識；（2）體感（Kinect）或MYO手勢型平臺展示——基于技能的知識，如工作安全培訓(xùn)等；（3）沉浸式虛擬現(xiàn)實環(huán)境——使用可穿戴設(shè)備并將其作為一種克服有挑戰(zhàn)性任務(wù)的手段，如醫(yī)學(xué)教學(xué)場景［3］。除此之外，在該領(lǐng)域較為出名的蘇（Suh）等人對沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究提出了新穎的觀點并做出歸納總結(jié)。蘇等人的研究報告稱，沉浸式虛擬現(xiàn)實主要用于科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，并且大多數(shù)研究都是由高水平教育研究者來開展的，最后得出的結(jié)論是沉浸式虛擬現(xiàn)實增強了教育實踐的動機并促進了教育概念的融合［4］?？偟膩碚f，在過去的幾十年，虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教育領(lǐng)域進行初步結(jié)合，并產(chǎn)生了些許基礎(chǔ)性研究，為虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教育實訓(xùn)的融合奠定了基礎(chǔ)。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教師教育實訓(xùn)的深度融合

虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教育的初步結(jié)合為其與教師教育實訓(xùn)的深度融合提供了現(xiàn)實基礎(chǔ)，許多專家基于此對教師教育實訓(xùn)領(lǐng)域與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合的問題進行探索。馬倫（Mullen）、貝克（Beilke）和布魯克斯（Brooks）在2007年提出了虛擬環(huán)境應(yīng)用于教師實訓(xùn)的可能性。他們認為虛擬環(huán)境可以在一定的限制下創(chuàng)造安全的空間，允許職前教師采用替代身份與“其他身份”進行互動，從而使得職前教師在教師教育實訓(xùn)中意識到社會類別的建構(gòu)本質(zhì)，并獲得透視法的基本教學(xué)技能［5］。布拉德利（Bradley）和肯德爾（Kendall）對虛擬現(xiàn)實模擬進行了探索并作出了突出貢獻，2014年他們將虛擬現(xiàn)實模擬分為3類：虛擬學(xué)生化身模擬、多用戶虛擬模擬和單用戶虛擬模擬［6］。虛擬學(xué)生化身模擬的典型例子是教師談話游戲（Teacher Talk Game）和教師教育實踐訓(xùn)練平臺（TeachLivE），其中最明顯的特點是同步混合現(xiàn)實虛擬學(xué)生化身，主要方式是在屏幕當中呈現(xiàn)與參與者做出同步動作的虛擬學(xué)生，通過對虛擬學(xué)生化身動作的分析可以更為直觀地了解參與者在這次活動中的優(yōu)缺點［7］。多用戶虛擬現(xiàn)實模擬是指通過展現(xiàn)多個專業(yè)人員的日常工作生活情境，來提供使用者與同行和專家交流接觸的機會。相比之下，單用戶虛擬模擬則是從單方面模仿教師和學(xué)生之間的交互，例如模擬學(xué)校（Sim School）、模擬課堂（Classroom Sim）。伴隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教師實訓(xùn)領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用，世界各地越來越多的教育中心開始引入強大的新技術(shù)工具，以幫助他們滿足不同群體的需求。模擬學(xué)習(xí)環(huán)境、人工智能和沉浸式平臺等現(xiàn)代技術(shù)引起了教育研究者的極大關(guān)注，同時虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教師實訓(xùn)的交融也逐漸成熟［8］。在線程序和軟件各有其獨特的優(yōu)勢，也正被用來為職前教師教育實訓(xùn)做準備。

（三）虛擬現(xiàn)實技術(shù)催生教師教育實訓(xùn)專業(yè)平臺新形態(tài)

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷進步以及與教育領(lǐng)域的深度融合，許多企業(yè)以及高校研究所都在開發(fā)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教育實訓(xùn)平臺新形態(tài)，其中最具代表性的就是由美國中佛羅里達大學(xué)（University of Central Florida）教育模擬技術(shù)研究中心提出的教師教育實踐訓(xùn)練平臺（TeachLivE）?，F(xiàn)任中佛羅里達大學(xué)教育與人類學(xué)院教授麗莎·迪克爾（Lisa Dieker）和邁克爾·海因斯（Michael Hynes）曾在21世紀初向計算機科學(xué)領(lǐng)域教授查爾斯·休斯（Charles Hughes）提出教師能否像士兵或飛行員一樣通過模擬訓(xùn)練來提高他們的表現(xiàn)這一問題。從那時開始，三位教授與一個跨學(xué)科團隊一起創(chuàng)建了一個改變教師教育實訓(xùn)方式的系統(tǒng)［9］。同時在數(shù)據(jù)收集和分析過程中，辛西婭·哈欽森（Cynthia Hutchinson）、喬伊斯·努塔（Joyce Nutta）等人提供了較多支持，為教師教育實訓(xùn)平臺的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)［10］。由于這項技術(shù)很昂貴，且當時只有少數(shù)人喜歡在屏幕上與虛擬角色互動，這使得他們一開始難以有進展。但在2012年，教師教育實訓(xùn)平臺團隊獲得了比爾及梅琳達·蓋茨基金會150萬美元的資助，用于研究教師使用該系統(tǒng)時產(chǎn)生的影響，這筆資金還使該團隊能夠與世界各地的教育工作者建立合作伙伴關(guān)系。通過各方的技術(shù)和資金支持，中佛羅里達大學(xué)教育模擬技術(shù)研究中心終于成功開發(fā)出教師教育實踐訓(xùn)練平臺。由此，該實驗室成為美國第一個使用混合現(xiàn)實環(huán)境來培訓(xùn)職前教師的實驗室。隨后2014—2015年的數(shù)據(jù)表明，美國兩年時間里有70所大學(xué)的1.2萬多名用戶體驗了該實踐訓(xùn)練平臺，其中有許多大學(xué)已將使用教師教育實踐訓(xùn)練平臺作為培養(yǎng)師范生的日常項目并取得較好的成效。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能美國教師教育實訓(xùn)的體驗效果

在世界教育信息化的浪潮下，美國利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教育實訓(xùn)，提升了職前教師的教學(xué)技能、管理技能、反思技能等教學(xué)核心專業(yè)素養(yǎng)［11］。在眾多虛擬現(xiàn)實平臺中，美國中佛羅里達大學(xué)開發(fā)的教師教育實踐訓(xùn)練平臺最具有代表性。該校的教育模擬技術(shù)研究中心提出了虛擬教室的概念并付諸實踐，為職前教師提供了一個同步的虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境。實踐證明，在虛擬教室中個體可以更好地獲得真實感、沉浸感和自我效能感的體驗效果。

（一）多元主體的交互性有效提升實訓(xùn)真實感

作為一種在混合現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境中提升教學(xué)技能的工具，美國中佛羅里達大學(xué)的教師教育實踐訓(xùn)練平臺系統(tǒng)主要由模擬設(shè)備、職前教師、指導(dǎo)教師、技術(shù)人員組成。此系統(tǒng)通過不同主體間的交互來提升參與者的實訓(xùn)真實感，并且能夠使學(xué)生化身執(zhí)行一組類似于真實課堂學(xué)生的行為。該模擬系統(tǒng)還為職前教師提供了即時反饋的機會，并由監(jiān)督該過程的教師教育者進行指導(dǎo)。教師教育實訓(xùn)平臺的使用地點一般處于一個搭建好的智慧教室中，主要的設(shè)備是屏幕和采集器以及主控電腦［12］。教師教育實訓(xùn)平臺的模擬課堂系統(tǒng)依賴于參與者、控制者、教師教育者3個相互關(guān)聯(lián)的主體（如圖1所示）。主體之一是參與者，一般是指職前教師或進行實訓(xùn)體驗的教育工作者。控制者為參與者創(chuàng)設(shè)虛擬情境，同時通過攝像頭和采集器收集位于屏幕前或遠程位置的參與者實訓(xùn)信息。主體之二是控制者，一般也被稱為技術(shù)人員?？刂普呖梢允褂妙A(yù)先設(shè)定好的程序為參與者提供虛擬情境，同時操控學(xué)生化身，使其在屏幕中做出相應(yīng)的行為動作，從而讓參與者在虛擬環(huán)境中更加真實地體驗到無延時的教育實訓(xùn)情境。主體之三是教師教育者，一般由有經(jīng)驗的實訓(xùn)指導(dǎo)教師或任課老師擔任。他們能夠?qū)崟r查看參與者與學(xué)生化身的互動過程，及時記錄在實訓(xùn)過程中出現(xiàn)的問題。在模擬實訓(xùn)結(jié)束后，教師教育者會再次觀看錄像做出點評，幫助職前教師完成剩余實訓(xùn)任務(wù)。在實訓(xùn)過程中，從教師、學(xué)生到技術(shù)人員，各個主體相互協(xié)作，發(fā)揮自身作用，使得整個實訓(xùn)過程具有高度的真實感。

（二）虛擬情境的全過程性充分營造實訓(xùn)沉浸感

在教師教育實訓(xùn)平臺的具體運行過程中，職前教師可以通過虛擬情境的多感知性體驗現(xiàn)實世界中發(fā)生的情境，從而充分感受實訓(xùn)沉浸感。美國中佛羅里達大學(xué)的教師教育實訓(xùn)平臺的過程包括創(chuàng)設(shè)情境、角色交互、評價反饋3個階段，其運行機制具體如圖2所示。首先是創(chuàng)設(shè)虛擬情境階段，顯示器中的虛擬環(huán)境是由現(xiàn)實教室以及模仿學(xué)生的化身組成?？刂普邥鶕?jù)參與者的能力水平，與教師教育者交流后操縱學(xué)生化身提供一系列個性化情境，包括聽覺感知、運動感知等多重感受。其次是參與者與虛擬角色交互，控制者通過操控學(xué)生化身，讓他們出現(xiàn)在屏幕中并做出相應(yīng)行為，包括聲音、動作，甚至眼神交流，而參與者要依靠其專業(yè)水平來作出反應(yīng)。最后在評價與反饋階段，教師教育者會根據(jù)實訓(xùn)過程中所記錄的問題給予參與者建議與評分，包括行為體態(tài)、話語表達以及授課方式等；并且會根據(jù)錄像再次記錄職前教師在實訓(xùn)中頻率高發(fā)的錯誤并制作成數(shù)據(jù)庫，供之后的職前教師使用。在職前教師與虛擬角色交互的過程中，他們完全以自身的實際情況出發(fā)，把所學(xué)的理論知識和以往經(jīng)驗運用于實踐，自主控制課程進度，就如同在真實教室中授課一樣。教師教育實訓(xùn)平臺在實訓(xùn)的過程中，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的多感知性，可以為參與者營造強烈的沉浸感，讓職前教師體驗真實世界的課堂情境，從而使得他們充分沉浸在虛擬的教育實訓(xùn)之中。

（三）實踐過程的自主性顯著提高自我效能感

作為一項相對較新的技術(shù)，美國中佛羅里達大學(xué)的教師教育實訓(xùn)平臺在實踐模擬中具有同步的人機交互功能，參與者擁有高度的自主性，而不是根據(jù)千篇一律的實踐準則進行實訓(xùn)，這能更好地提升職前教師的自我效能感。從2012年教師教育實訓(xùn)平臺研究開始至今，已有130多篇研究論文、演示文稿和學(xué)位論文討論教師教育實訓(xùn)平臺系統(tǒng)對職前教育實訓(xùn)體驗的影響，其中相當多的內(nèi)容涉及通過模擬提高教師的自我效能感和教學(xué)技能等。烏魯達格-包蒂斯塔（Uludag-Bautista）和布恩（Boone）在2015年研究了教師教育實訓(xùn)平臺對于職前幼兒教師對研究性科學(xué)的理解和自我效能感的影響。結(jié)果表明，其有助于職前教師提高他們對科學(xué)教學(xué)的理解和信心［13］。埃爾福德（Elford）在2013年調(diào)查了職前和在職特殊教育工作者對于使用教師教育實訓(xùn)平臺作為識字教學(xué)策略的實踐工具的看法、功效和態(tài)度。結(jié)果顯示，所有參與者都認為教師教育實訓(xùn)平臺的模擬測試對他們的體驗感和自信心產(chǎn)生了積極影響［14］。除此之外，迪克爾（Dieker）等人的研究表明，10分鐘的教師教育實訓(xùn)平臺模擬大致相當于45—60分鐘的真實課堂體驗。在梅蘭妮·里斯·道森（Melanie Rees Dawson）和本杰明·利尼努加里斯（Benjamin Lignugaris）的研究中表明，使用過教師教育實訓(xùn)平臺的職前教師都認為其是真實課堂環(huán)境的再現(xiàn)，通過與虛擬角色的互動了解學(xué)生的不同個性［15］。蘇珊·萊杰（Susan Ledger）和扎拉·埃爾索茲盧（Zara Ersozlu）等人通過結(jié)構(gòu)化問題、皮爾遜相關(guān)分析、自我報告量表等調(diào)查方式分析使用教師教育實訓(xùn)平臺的職前教師的教學(xué)策略、教學(xué)信心、授課質(zhì)量、融洽關(guān)系的建立和教學(xué)質(zhì)量的相關(guān)性（如表1所示），并通過研究表明，當職前教師使用教師教育實訓(xùn)平臺進行教育實訓(xùn)時，教師的自我效能感和授課質(zhì)量呈現(xiàn)較高的相關(guān)性［16］。可見，職前教師能夠通過教師教育實訓(xùn)平臺來提前熟悉復(fù)雜多變的課堂環(huán)境，在虛擬環(huán)境中進行自主教學(xué)，從而提升其自我效能感，并且在真實課堂中面臨復(fù)雜問題時可以做到從容不迫，以此來促進職前教師教學(xué)水平的提升。

三、美國虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教師教育實訓(xùn)的趨勢走向

（一）虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教育實訓(xùn)的模式趨向智能化

智能化是虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教師教育實訓(xùn)發(fā)展的一個顯著趨勢，在美國已經(jīng)有了很明顯的表現(xiàn)。美國的許多學(xué)校通過教師教育實訓(xùn)平臺等虛擬現(xiàn)實技術(shù)提升綜合辦學(xué)水平和社會影響力，讓教育實訓(xùn)可以根據(jù)不同的需求產(chǎn)生更高效的實訓(xùn)模式，從而促進教育實訓(xùn)模式趨向智能化。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用對于美國教師教育實訓(xùn)模式的改革與創(chuàng)新具有深遠影響，以往是教師到達教室，以聽取學(xué)習(xí)經(jīng)驗豐富教師的授課方式為主的教師教育實訓(xùn)模式，而教師教育實訓(xùn)平臺等沉浸式技術(shù)則可以實現(xiàn)職前教師或者畢業(yè)生在學(xué)?；蚣抑羞M行遠程線上實訓(xùn)。在后疫情時代，除了預(yù)防公共衛(wèi)生緊急狀況時無法實訓(xùn)的問題，對于職前教師來說也可以更加方便地進行遠程實訓(xùn)。隨著技術(shù)進步，美國教師教育實訓(xùn)模式也會更加智能，高校在開發(fā)以及應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的過程中會與當前的科技前沿企業(yè)合作，一改傳統(tǒng)的實訓(xùn)模式，通過更加智能化的模式共同建設(shè)虛擬現(xiàn)實教師教育實訓(xùn)平臺。平臺實現(xiàn)企業(yè)與學(xué)校、學(xué)校與學(xué)校之間數(shù)據(jù)共享，可以將一方收集的實訓(xùn)信息傳輸給另一方，從而完善數(shù)據(jù)管理，形成智能化實訓(xùn)模式。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)層面，美國高校借助高新企業(yè)行業(yè)優(yōu)勢，深化校企融合度，不斷更新教學(xué)理念，從而形成多方協(xié)作的智能實訓(xùn)格局。不僅如此，虛擬現(xiàn)實教師教育實訓(xùn)平臺還包含教學(xué)資源庫、教學(xué)管理平臺等智能數(shù)據(jù)庫，使職前教師能夠通過智能平臺實時查看實訓(xùn)進度和效果、跟蹤管理實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，并進行優(yōu)秀課堂案例學(xué)習(xí)、在線實訓(xùn)操作、課后實訓(xùn)考核等實訓(xùn)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。在教師實訓(xùn)結(jié)束后，對于職前教師的教學(xué)能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力、團隊協(xié)作能力以及綜合實踐素質(zhì)都有較大的提升。虛擬現(xiàn)實技術(shù)促進美國教師教育實訓(xùn)模式不斷趨向智能化，這同樣也是未來職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式中實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)的必然趨勢。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教育實訓(xùn)的理論趨向多樣化

虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能美國教師教育實訓(xùn)目前已體現(xiàn)了不同的理論依據(jù)。這些理論觀點各有側(cè)重，也互相交融，共同為虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供理論支撐。在教師教育實訓(xùn)平臺系統(tǒng)開發(fā)的過程中依照了眾多理論，其中最具有代表性的是具身認知理論、情境學(xué)習(xí)理論以及體驗式學(xué)習(xí)理論。具身認知理論是近30年來發(fā)生在認知科學(xué)中的一種新的主張和進路。與離身學(xué)習(xí)論和傳統(tǒng)認知科學(xué)中的符號主義立場不同，具身認知研究強調(diào)對身體的認知功能，重視個體的主觀感受、主動參與以及與情境和環(huán)境的互動生成［17］。在使用教師教育實訓(xùn)平臺進行模擬的過程中十分強調(diào)職前教師的主觀感受以及主動參與，將其頭腦中的符號形式真正轉(zhuǎn)化為身體認知，通過個性化的學(xué)習(xí)提高自身的教學(xué)效果。情境學(xué)習(xí)理論最早是由美國加利福尼亞大學(xué)、加州伯克利大學(xué)的教授讓·萊夫（Jean Lave）與獨立研究者愛丁納·溫格（Etienne Wenge）共同提出的一種學(xué)習(xí)理論。該理論認為，學(xué)習(xí)者之間、學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)情境間的互動可以產(chǎn)生知識價值、自我意識以及角色認同。目的是將學(xué)習(xí)者的角色認同、身份意識、實踐活動、生活體驗深度融入真實性、情境化的樣態(tài)之中［18］。在教師教育實訓(xùn)平臺等沉浸式系統(tǒng)中，職前教師融入具有情境化的虛擬課堂環(huán)境中，根據(jù)不同的情境來做出不同的反應(yīng)，予以指導(dǎo)教師以及虛擬學(xué)生化身進行互動從而產(chǎn)生具有個性化的反饋以及自我意識。體驗式學(xué)習(xí)理論是指個體直接認知、主動接受，并且運用知識的過程，強調(diào)主體親身經(jīng)歷某件事并反思，在這個過程中獲得認知與情感。對于實習(xí)教師來說，只有主動經(jīng)歷了實習(xí)過程，并且將原先學(xué)習(xí)的教育理論和教學(xué)技能運用在課堂中，才能獲得完整的認知和學(xué)習(xí)體驗，相對于傳統(tǒng)的實習(xí)方式，教師教育實訓(xùn)平臺（TeachLivE）等沉浸式平臺更加重視實習(xí)教師的體驗，目的在于讓實習(xí)教師在體驗中感受教學(xué)中的各類情境，并且生成反思。在美國教師教育實訓(xùn)平臺等沉浸式平臺的開發(fā)與使用中，豐富多樣的理論都會相互促進，從而共同推動虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育實訓(xùn)中的進步。

（三）虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教育實訓(xùn)的內(nèi)容趨向個性化

美國教師教育實訓(xùn)平臺等虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合職前教師的個人情況，有針對性地滿足不同需求，并使得職前教師可以通過個性化體驗、協(xié)作學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)空間教學(xué)等不同方式來提高實訓(xùn)的效率和教學(xué)的質(zhì)量，讓實訓(xùn)內(nèi)容更加趨于個性化。美國教師教育實訓(xùn)平臺等借助采集器、攝像機、屏幕顯示器等硬件設(shè)備使得職前教師獲得清晰的沉浸式感知，讓職前教師在虛擬環(huán)境中得到聽覺、視覺等多感官體驗，按照不同教師個性化需求創(chuàng)建虛擬環(huán)境，并在此過程中提高他們的教學(xué)水平。對于師生個體的價值而言，目前的教育實訓(xùn)存在多變性、情境復(fù)雜性等問題，職前教師可能因為緊張等因素無法在實訓(xùn)中發(fā)揮自身水平，而通過虛擬環(huán)境使得職前教師可以根據(jù)自身問題，有針對性地多次反復(fù)訓(xùn)練教學(xué)技能，從而更好地提高教學(xué)能力。教師教育實踐訓(xùn)練平臺等沉浸式技術(shù)可以通過不同的職前教師的特點，進行定制化的教育實訓(xùn)，同時能夠及時反饋并提供反復(fù)練習(xí)的機會，從而促進職前教師的專業(yè)發(fā)展和綜合能力的提高。除此之外，不同于真實教室情境，沉浸式平臺更加安全可靠，在虛擬現(xiàn)實情境中，教師在實訓(xùn)中的行為不會對學(xué)生產(chǎn)生傷害，這就為職前教師的實訓(xùn)提供了更多的可能性以及自由發(fā)揮的空間。在當前的課堂教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為師生提供個性化的教學(xué)和學(xué)習(xí)。例如，初中生物課，教師讓學(xué)生分組進入個性化定制的虛擬空間，在面對依據(jù)現(xiàn)實模擬的生物時，學(xué)生可以從視覺和聽覺方面進行更加直觀且真實的全方位感受，還可以在各自的虛擬空間中交流學(xué)習(xí)，互不打擾；教師則可以借助虛擬設(shè)備出入各個虛擬空間旁觀或參與討論，選擇不同的方式和視角進行全方位的觀察學(xué)習(xí)，從而產(chǎn)生不同的感受。在此過程中，職前教師可以拓展自己的經(jīng)驗，豐富實訓(xùn)歷程，促進個體認知自主建構(gòu)。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)將會主動搜集并整合參與者的教師實訓(xùn)數(shù)據(jù)，科學(xué)地分析參與者的學(xué)習(xí)特征，推斷職前教師的實訓(xùn)需求，并且及時進行反饋。職前教師可以根據(jù)自身的興趣來自由地選擇實訓(xùn)的內(nèi)容，最大程度地滿足其個性需求，實現(xiàn)其個性發(fā)展。

（四）虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教師教育實訓(xùn)的評價趨向二元化

目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教師教育實訓(xùn)平臺已在美國多所高校試點并且成效顯著，獲得了較廣泛的肯定性評價，但同時也存在一些爭議性評價。這表明虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教師教育實訓(xùn)的評價趨向二元化。爭議性評價主要集中在4個方面：一是教學(xué)媒介與教學(xué)活動的匹配性問題。在當前教師實訓(xùn)中，大多數(shù)職前教師希望將教學(xué)媒介融入課程中，如演示的材料或朗讀的書籍。在一個完全沉浸式的虛擬環(huán)境模型中，職前教師的教學(xué)活動基本是面對顯示屏并且以講授為主，這導(dǎo)致許多現(xiàn)實中的教學(xué)媒介無法使用，諸如在智能板上寫作、朗讀書籍或用物體展示一個概念等活動將會變得非常困難。特別是當教學(xué)對象是高年級的學(xué)生時，單純的提問與講解是無法滿足實訓(xùn)需求的。而在虛擬環(huán)境中豐富的教學(xué)媒介是否有助于或阻礙教學(xué)實踐，這也是一個開放的研究問題，所以教學(xué)媒介與教學(xué)活動無法完全匹配使得職前教師不一定能完全將實訓(xùn)經(jīng)驗運用于現(xiàn)實世界的課堂實踐。二是虛擬環(huán)境的風險性問題，例如易給職前教師身心帶來不良反應(yīng)以及人文關(guān)懷過少等。盡管在教育環(huán)境中使用現(xiàn)代技術(shù)顯然是有益的，但它并非完全沒有風險［19］。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的真實性程度有待考察，教師教育實踐訓(xùn)練平臺等沉浸式技術(shù)大多數(shù)是以動畫形式呈現(xiàn)，而不是完全的現(xiàn)實世界畫面，這也使得一些教師在面對動畫人偶時無法像在現(xiàn)實世界一樣產(chǎn)生情緒共鳴。在進入虛擬環(huán)境后，由于虛擬畫面和聲音與現(xiàn)實世界有一定差距，這使得參與者的心理容易產(chǎn)生與現(xiàn)實世界脫節(jié)的問題。除此之外，參與者的身體還有可能產(chǎn)生不良反應(yīng)，比如長時間地觀看熒幕，用戶對沉浸式技術(shù)的不良反應(yīng)可能表現(xiàn)為暈動癥、與視覺輸入相關(guān)的認知超負荷以及有限的注意力分散［20］。并且，教育不只是教會學(xué)生知識，同時教師還承擔著育人的作用，而模擬真實場景并不能充分展現(xiàn)教師對于學(xué)生情感的關(guān)注，缺乏對于不同學(xué)生的人文關(guān)懷。三是開發(fā)及維護成本問題。相較虛擬現(xiàn)實開發(fā)的快速發(fā)展，其在各個高校的使用卻表現(xiàn)緩慢，部分原因是虛擬現(xiàn)實設(shè)備的更新以及智慧教室建設(shè)和后續(xù)維護都有著較大開支。對于經(jīng)濟較為不發(fā)達地區(qū)的學(xué)校而言，使用較多的經(jīng)費來建設(shè)一間虛擬現(xiàn)實教室顯得不切實際，同時對于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)而言，批量生產(chǎn)以及后期維護的成本同樣也需要再三考慮。四是商業(yè)化問題。中佛羅里達大學(xué)教師教育實踐訓(xùn)練平臺的商業(yè)運作模式是高等院校開發(fā)，以收費形式與各個學(xué)校合作。這種模式容易導(dǎo)致教育商業(yè)化，如果存在監(jiān)管體制不健全的情況會使得教育行業(yè)出現(xiàn)惡性競爭，從而喪失提升教育實訓(xùn)質(zhì)量這一最原本的目的。

四、美國虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教師教育實訓(xùn)對我國的啟示

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當今教育智能化的重要基礎(chǔ)。智能化浪潮被稱為“正在爆發(fā)的第四次工業(yè)革命”，世界各國都在積極應(yīng)對和推動教育教學(xué)智能化。2019年2月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化 2035》明確提出：“要建設(shè)智能化校園，統(tǒng)籌建設(shè)一體化智能化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺。利用現(xiàn)代技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式改革，實現(xiàn)規(guī)?；逃c個性化培養(yǎng)的有機結(jié)合?！保?1］可見，在可以預(yù)測的未來較長時間里，智能化教育教學(xué)將是我國教育改革的重點方向，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能則是這一改革的重要基礎(chǔ)與路徑。分析美國虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教師教育實訓(xùn)的發(fā)展和走向，對我國教師教育智能化變革有重要啟示。首先，教師教育改革要積極擁抱智能化潮流。智能化是實現(xiàn)教育改革發(fā)展的重要趨勢，是提升教師隊伍水平的重要路徑，也是探索構(gòu)建現(xiàn)代化教師教育體系的必由之路。其次，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教師教育發(fā)展要緊密關(guān)注實訓(xùn)模式智能化、實訓(xùn)理論多樣化、實訓(xùn)內(nèi)容個性化和實訓(xùn)評價二元化等趨勢特征，這些是美國教育發(fā)展的既有經(jīng)驗，也是我國教師教育當前及將來改革的重點方面。再次，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教師教育要注重提升教師教育者的數(shù)字素養(yǎng)，增強教師的數(shù)字意識和責任，幫助教師合理利用數(shù)字技術(shù)，提高其熟練運用數(shù)字技術(shù)和整合數(shù)字資源的能力。最后，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能教師教育要分清主次。虛擬現(xiàn)實等信息技術(shù)是作為輔助手段來幫助教師提升課堂教學(xué)效果、提升學(xué)生學(xué)習(xí)體驗感的，而教師主觀能動性才是教師教育發(fā)展和改革的主體。因此，即便在當前教育智能化發(fā)展的潮流中，教師也不可完全依賴虛擬現(xiàn)實等技術(shù)手段開展教師教育實訓(xùn)。在教育發(fā)展與變革中，人對技術(shù)的理解永遠比技術(shù)本身更重要。

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（責任編輯：王嵐）

Practical Training of Virtual Reality Technology Empowered Education

in the United States： Process， Effect， Trend and Enlightenment

YANG Sifan，" ZHU Yanping

（Chongqing Normal University， Chongqing 401331， China

）

Abstract： Virtual reality technology， as a revolutionary tool that can place learners in a virtual environment， is reshaping the ecology and future of education. The United States first began to use virtual reality technology to assist teacher education practice training， and this process has gone through three stages： the initial combination of virtual reality technology and education， deep integration and the emergence of a new form of professional platform. In terms of practical effect， the professional platform of teacher education practical training enhances the realism of practical training through the interaction of multiple subjects， creates the immersion of practical training by relying on the multi-perceptivity of virtual situations， and improves the sense of self-efficacy by relying on the autonomy of practical process. Looking forward to the future， the trend of virtual reality technology enabling the practical training of American teachers includes the intellectualization of practical training mode， the diversification of practical training theory， the individuation of practical training content and the dualization of practical training evaluation. All countries in the world are actively responding to and promoting the intellectualization of education and teaching. In the foreseeable future for a long time， intelligent education and teaching will be the focus of China’s education reform， and virtual reality technology is an important basis and path for this reform.

Key words：" United States; virtual reality technology; empower; teacher education; practical training