帥 楊

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院 公共課部，湖北 黃州438000)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在技能型課程教學(xué)中的運用
——以演講類課程教學(xué)為例

帥 楊

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院 公共課部，湖北 黃州438000)

通過以演講類課程教學(xué)為例，研究了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在技能型課程教學(xué)中的運用，指出通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以制造逼真的虛擬場景，高度還原演講環(huán)境，嵌入真實的互動環(huán)節(jié)，對全程進行跟蹤和測試，獲得有效的教學(xué)成果并進行準(zhǔn)確的評判。這不但將有助于解決演講類教中的難點，還能做的更好。

虛擬現(xiàn)實；技能型課程；教學(xué)過程

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其特點

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，使用戶沉浸到該環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計算機生成的、實時動態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對用戶的輸入作出實時響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備[1]。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有3個重要的特征：沉浸式感知、交互性感覺、隨意性構(gòu)架。沉浸式感知是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的目的所在，它能夠使用戶進入到一個模擬的真實環(huán)境中，產(chǎn)生強烈的臨場感，通常理想的狀態(tài)是讓用戶無法分辨真假，能夠全身心投入。交互性感覺是指用戶對于虛擬現(xiàn)實場景中的物體具有可操作性，即虛擬現(xiàn)實能夠?qū)τ脩舻姆磻?yīng)做出及時的反饋，并將這種反饋傳達給用戶。隨意性構(gòu)架是指虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠模擬任何用戶需要的場景，這種場景可以是現(xiàn)實中存在的，也是可以只存在于用戶的想象中的。充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以幫助用戶增加不同環(huán)境的體驗，增強用戶面對各種環(huán)境的心理素質(zhì)，使他們在沒有現(xiàn)實環(huán)境因素的制約下，完成某項技能的鍛煉或者是完善某些事情的處理經(jīng)驗。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的運用研究

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的演變發(fā)展史大體上可以分為四個階段：有聲形動態(tài)的模擬是蘊涵虛擬現(xiàn)實思想的第一階段(1963年以前)，虛擬現(xiàn)實萌芽為第二階段(1963 ～1972 年)，虛擬現(xiàn)實概念的產(chǎn)生和理論初步形成為第三階段(1973～1989年 )，虛擬現(xiàn)實理論進一步的完善和應(yīng)用為第四階段(1990 ～2004年 )[1]。我國在20世紀(jì)90年代初期就已經(jīng)開始有學(xué)者對虛擬現(xiàn)實技術(shù)作了關(guān)注，并在90年代中期提出虛擬現(xiàn)實技術(shù)在直升機控制系統(tǒng)、坦克模擬駕駛訓(xùn)練等方面的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實在高等教育方式中的應(yīng)用，國內(nèi)關(guān)注最早的是《中國電大教育》雜志在1995年對美國教育領(lǐng)域引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)的介紹。1999年，鄭艷群提出了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在語言教學(xué)中的應(yīng)用，是較早提出將虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用到具體教育環(huán)境中的研究者之一。此后，由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)從理論到現(xiàn)實的發(fā)展較為緩慢，相關(guān)研究者對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域中的運用研究并不多，吳長帥等對2000～2009年近10年間虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育、教學(xué)領(lǐng)域的研究作了綜述，對統(tǒng)計到的189篇文章進行了梳理和統(tǒng)計，認為這十年間虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的熱點是虛擬資源的建設(shè)研發(fā)和虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的研究。這時間段內(nèi)研究目的較為明確的有劉鳳田(2005)、宋達(2005)、馮遜(2007)、胡衛(wèi)紅(2007)、戴俊凱(2008)等，其中，宋達認為當(dāng)虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其相關(guān)設(shè)備的價格近乎天價的時候，其在教育行業(yè)中應(yīng)用是幾乎不可能的事情，但隨著虛擬現(xiàn)實的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)可以做在教育行業(yè)的各類各級學(xué)校中應(yīng)用的展望。教育領(lǐng)域中的教育模式和教學(xué)方法也會隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用進行一番變革,隨之對虛擬現(xiàn)實的普及也會起到促進作用,形成良性循環(huán)。把虛擬現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)品作為一種新的學(xué)習(xí)工具，一方面可以使學(xué)習(xí)者從逼真的虛擬假想空間中獲取真實世界中得不到或難以得到的經(jīng)驗和感受,另一方面也使教師等教育工作者逐漸養(yǎng)成用數(shù)字時代的思維方式去教育學(xué)生的行為方式與習(xí)慣[2]。

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的逐步普及，該技術(shù)的應(yīng)用前景愈發(fā)明朗，2011年后對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育教學(xué)活動中運用的研究開始增多。尤其是隨著智能手機的全面普及，利用智能手機構(gòu)造簡單的虛擬現(xiàn)實環(huán)境變得極為簡單，這使得2014年后，人們開始暢想虛擬現(xiàn)實技術(shù)在各個教育方面的應(yīng)用。榮梓任(2015)[3]和陳品帆(2015)[4]等對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域特別是網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用作了探討。劉達(2015)在對基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的探討中，提出虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展可以對教學(xué)方式和教學(xué)形式產(chǎn)生巨大的改變。一方面，可以通過這一技術(shù)的應(yīng)用，將老師所講授的內(nèi)容，通過三維的形式表達出來，這種內(nèi)容展現(xiàn)的方式更具有生動性，也更容易被接收。另一方面，這一技術(shù)可以實現(xiàn)對于教學(xué)環(huán)境的三維構(gòu)建，使學(xué)生可以解讀到更加真實的內(nèi)容，可以將自身與教學(xué)的內(nèi)容融合，產(chǎn)生全新的認識和體驗[5]。劉秋月等(2014)[6]和賀楠(2015)對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在足球運動及訓(xùn)練中的運用作了理論構(gòu)想，賀楠認為VR技術(shù)可以構(gòu)建高度真實的模擬訓(xùn)練場，讓受訓(xùn)者在這種環(huán)境下預(yù)先感受很多比賽情況和突發(fā)事件，減低在現(xiàn)實比賽中的摩擦與受傷概率。他同時認為，利用VR技術(shù)可以加強運動員特訓(xùn)和隊員臨場配合，提高運動員的心理素質(zhì)和團隊配合[7]。胡光夏(2016)認為，VR在我國的教育體系中，特別是基礎(chǔ)教育和科普教育這塊還未真正實現(xiàn)介入。VR在教育領(lǐng)域應(yīng)用也僅局限在高校科研機構(gòu)的研究和人體解剖等方面，對教育的輻射遠遠還未達到外界的預(yù)期。所以 VR在教育中的應(yīng)用是有潛力可挖的。他提出VR技術(shù)的創(chuàng)新可以為教育領(lǐng)域的發(fā)展提供支撐[8]。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在技能型課程教學(xué)中的運用

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究者認為虛擬現(xiàn)實是繼多媒體、計算機網(wǎng)絡(luò)之后，在教育領(lǐng)域內(nèi)最具有應(yīng)用前景的技術(shù)，它能夠較好的解決學(xué)習(xí)環(huán)境中的情景化和自然交互的問題。但如何構(gòu)建一個適合具體課程教學(xué)的虛擬場景，使其在運用中能夠充分結(jié)合課程特點，發(fā)揮虛擬現(xiàn)實的最大作用解決傳統(tǒng)法教學(xué)中的難點的研究還不多。本文力圖結(jié)合演講類課程的教學(xué)，設(shè)計一個適用于演講教學(xué)環(huán)境的虛擬現(xiàn)實場景，來提高演講課程的教學(xué)效果，并由此為其他課程的虛擬現(xiàn)實場景的構(gòu)建做一定的參考。

3.1 演講課程教學(xué)的目的與難點

演講類課程是一門工具性、實用性、可操作性很強的技能型課程，通過這門課程的教學(xué)，使學(xué)生全面系統(tǒng)的了解演講方面的基本知識，以語言為突破口，開發(fā)學(xué)生的表達、思維、交際等潛能，掌握演講的一般規(guī)律、方法和技巧，從而提高學(xué)生的演講水平和口頭表達能力、培養(yǎng)學(xué)生的勇氣和自信、團隊精神和合作精神。這門課程是在一定的語言學(xué)、心理學(xué)學(xué)科的理論指導(dǎo)下，重在培養(yǎng)學(xué)生在未來的社會中口語運用能力的實踐性很強的一門職業(yè)技能必修課。但在實際教學(xué)過程中，存在兩個教學(xué)難點：1.演講課程無法模擬真實的演講環(huán)境。盡管在教學(xué)過程中，教師盡可能地模擬各種演講環(huán)境，但由于設(shè)備和地點限制，無法給學(xué)生身臨其境的感覺，有的學(xué)生學(xué)得好，模擬也好，但真正走上演講臺卻沒有好的表現(xiàn)，就是因為真實演講環(huán)境的復(fù)雜性遠遠大于普通的模擬環(huán)境，學(xué)生缺乏應(yīng)對的手段。2.教師無法給學(xué)生全方位的評價。由于教師個人的素質(zhì)和喜好，教師對學(xué)生演講行為的評價都有一定的片面性，教學(xué)課程缺乏客觀的和第三方的評價標(biāo)準(zhǔn)，這導(dǎo)致很多學(xué)生僅擅長某些演講場所和演講手段，缺少應(yīng)變的知識和技能儲備。這兩個難點通過傳統(tǒng)的教學(xué)模式還沒有很好地解決辦法。

3.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的解決途徑

在演講課程教學(xué)中使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的各種特征，將有助于解決教學(xué)過程中的難點，通過制造逼真的虛擬場景，高度還原演講環(huán)境，嵌入真實的互動環(huán)節(jié)，全程進行跟蹤和測試，獲得有效的教學(xué)成果并進行準(zhǔn)確的評判。這些技術(shù)的加入不但能夠有助于解決演講類教學(xué)中的難點，還能做的更好。

3.2.1 制造虛擬場景

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一個主要特點就是可以利用計算機系統(tǒng)模擬一個類似真實環(huán)境的場景，加上相關(guān)硬件設(shè)備的配合，讓使用者在系統(tǒng)中體會到身臨其境的感覺。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展，使用者將會無法分辨虛擬現(xiàn)實場景與真實環(huán)境的差別，這將有利于通過利用虛擬現(xiàn)實場景高度還原現(xiàn)實環(huán)境，達到現(xiàn)實環(huán)境中的教學(xué)效果。在演講教學(xué)過程中，通過計算機高度模擬各種不同的演講環(huán)境，小到幾個人的會議室，大到幾千人的大會堂，都可以模擬出來。當(dāng)使用者進入相關(guān)的虛擬場景中時，會感受到真實的環(huán)境氛圍，發(fā)揮出自己在現(xiàn)實環(huán)境中的真實水平。避免了普通模擬教學(xué)中，學(xué)生無法真正進入演講環(huán)境，無法反映出真實演講水平的問題。

對于演講教學(xué)環(huán)境的虛擬場景構(gòu)建主要注意以下4點：1.要注意場景的豐富性。演講者的每一次演講環(huán)境不會是相同的，有的只需要在較小的環(huán)境中，而有的則會處于一個較大的空間下；有的是在白天，有的是在夜晚；有的是在很安靜的環(huán)境下，有的則處于較為嘈雜的氛圍中，不同的環(huán)境對于演講者的要求是不同的，演講者的心理感受也是不同的，只有構(gòu)建不同的演講環(huán)境，讓使用者增加體驗，才能讓演講者適應(yīng)不同的環(huán)境，鍛煉不同環(huán)境下的演講技巧。2.要注意對象的復(fù)雜性。演講不是一個單方面的活動，他需要一定的受眾，演講者必須根據(jù)不同的受眾選擇合適的演講內(nèi)容，采用合適的演講技巧，以達到受眾接受的目的。因此，在對演講教學(xué)環(huán)境的虛擬場景構(gòu)建時，也要構(gòu)建演講的對象。要根據(jù)不同的演講環(huán)境，構(gòu)建不同的演講對象，如大學(xué)生、中學(xué)生、下屬員工、上級領(lǐng)導(dǎo)等，這些對象在使用者看來也應(yīng)該是逼真的，能夠根據(jù)演講者的語言和動作做出真實的反應(yīng)。3.要注意過程的完整性。演講的過程不單單是演講者在臺上進行演講的行為，它應(yīng)該包括演講者在后臺候場準(zhǔn)備、出場、演講、退場的一個完整的流程，每一個環(huán)節(jié)都對演講者的演講具有至關(guān)重要的作用，因此，我們在對虛擬場景構(gòu)建時，也要構(gòu)建一個完整的流程。當(dāng)演講者進入虛擬環(huán)境時，應(yīng)處于演講場所之外，讓演講者自己進入虛擬的演講場所，直到完成一系列的演講活動退出演講場所，從而結(jié)束整個虛擬教學(xué)活動。4.要注意場景的可控性。對演講教學(xué)環(huán)境的虛擬場景構(gòu)建的要求是盡量模擬真實的現(xiàn)實環(huán)境，但這樣也可能會造成使用者無法脫離虛擬環(huán)境的可能。如果場景過于逼真，當(dāng)演講者在虛擬環(huán)境中演講失敗的時候，也有可能會造成心理傷害，這種心理傷害同現(xiàn)實中的失敗造成的傷害有可能是一樣的，如果是這樣，虛擬場景在教學(xué)中的運用將會有極大的局限。因此，在虛擬場景的構(gòu)建中必須設(shè)置“上帝視角”，讓整個模擬活動都處在教師的監(jiān)控之下，當(dāng)演講者表現(xiàn)正常時，教師不需要干涉，當(dāng)演講者出現(xiàn)較大問題時，教師可以迅速用相關(guān)手段終止模擬活動，讓演講者脫離虛擬環(huán)境回到現(xiàn)實中，使該場景不會對演講者造成較大的傷害。

3.2.2 嵌入互動設(shè)計

在對演講教學(xué)環(huán)境的虛擬場景的設(shè)計中，要注意對象的復(fù)雜性。要根據(jù)受眾的不同設(shè)計不同的演講對象，這些對象必須是逼真的，并能夠根據(jù)演講者做出不同的反應(yīng)。但實際上就目前而言，利用電腦虛擬的受眾是達不到真實環(huán)境的要求的，因此，在虛擬場景中嵌入互動的設(shè)計，讓教師、同學(xué)或者是其他人進入系統(tǒng)充當(dāng)受眾，將更加有利于虛擬場景的真實構(gòu)建，通過給予受眾一定的活動權(quán)限，讓他們模擬出真實環(huán)境下的演講對象，對演講者的臨場應(yīng)激反應(yīng)的鍛煉將有很大的好處。1.集體模擬中的設(shè)計。在集體教學(xué)中，當(dāng)一個學(xué)生充當(dāng)演講者后，其他學(xué)生同樣可以進入虛擬環(huán)境，他們可以自由選擇模擬受眾的信息，比如性別、職位、座位等，甚至可以一人分飾不同角色，對演講者的演講做出必要的反應(yīng)，也可以根據(jù)場景安排做出提問、鼓掌、反對等行為。同時，扮演受眾的學(xué)生在觀看演講者演講的過程中可以發(fā)現(xiàn)自己的問題，從而在以后的模擬中給予改正。2.個體模擬中的設(shè)計。集體模擬設(shè)計傾向于在教師指導(dǎo)下的虛擬環(huán)境體驗，當(dāng)學(xué)生具有一定的控制能力，掌握一定的演講技巧后，在條件允許的情況下，可以自己模擬整個演講活動。這時候虛擬系統(tǒng)可以接入互聯(lián)網(wǎng)，根據(jù)演講者選擇的場景大小，接受合適數(shù)量的網(wǎng)友進入虛擬環(huán)境充當(dāng)受眾。這些網(wǎng)友也可以自由選擇自己的身份信息，根據(jù)演講環(huán)境做出相應(yīng)的行為。因為網(wǎng)友的多樣性會使整個虛擬場景更為復(fù)雜，但也使場景更具真實性。

3.2.3 教學(xué)成果判斷

在虛擬現(xiàn)實中對學(xué)生進行演講場景的鍛煉可以快速提高他們的演講水平，但學(xué)生的演講水平到底達到了什么水平，教師的教學(xué)活動取得了什么效果，都需要一個客觀準(zhǔn)確的判斷。在虛擬場景的構(gòu)建中，可以設(shè)計相關(guān)的組件幫助對教學(xué)成果進行判斷。1.提前設(shè)定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，讓系統(tǒng)對模擬者的表現(xiàn)打分。在系統(tǒng)設(shè)計中，可以提前設(shè)置好有關(guān)演講者的標(biāo)準(zhǔn)要求，當(dāng)演講者開始模擬行為后，根據(jù)演講者的演講表現(xiàn)由系統(tǒng)的人工智能給演講者的演講表現(xiàn)打分，這個分?jǐn)?shù)是客觀的，是對所有模擬者一致的。2.由教師或者考核者利用受眾視角和“上帝視角”給模擬者打分，這個打分更注重人的主觀感受，彌補系統(tǒng)自動打分過于機械化和程式化的不足。3.利用場景的記錄與還原，讓演講者模擬后可以進行回溯并給自己的表現(xiàn)打分。演講者在模擬后，可以隨時查看自己的演講記錄，發(fā)現(xiàn)自己的問題并予以下次改正，同時演講者可以根據(jù)相關(guān)規(guī)則為自己的表現(xiàn)打分，該分?jǐn)?shù)可以提供給教師或考核者參考。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)活動中的運用前景是廣大的，我們在對演講教學(xué)環(huán)境的虛擬場景的設(shè)計中就發(fā)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的強大，它可以滿足我們以往教學(xué)活動中無法達到的很多要求，使受教育者在一種體驗式和沉浸式的教育環(huán)境中獲得知識，鍛煉技能，達到我們的教學(xué)目的。只要充分設(shè)計構(gòu)想，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展，它將會在我們的教育教學(xué)活動中發(fā)揮出更大的作用。

[1] 百度百科[OL]http://baike.baidu.com/link?url=mLT2rPWLw587Olfvy47WhPPNa4xJrO-dXrdbgHuS-c73fJbu3FfQIpsmz6syXpunp3-QjRpuZdWgGmVB5SGDHqwA4rP6JVG0naB2SPrvI3HHQ8yuc3NHSFewS9aISFb＿.

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[6] 劉秋月,張矛矛.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在足球運動中的應(yīng)用分析[J].運動，2014，(04):92-94，127.

[7] 賀楠.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在足球訓(xùn)練中的應(yīng)用研究[J].電子測試，2015，(24):109-110.

[8] 胡光夏.虛擬現(xiàn)實技術(shù)對教育領(lǐng)域的啟示[J].電子測試，2016，(09):81-82.

責(zé)任編輯 周覓

G434

A

1003-8078(2016)06-0099-04

2016-10-28 doi 10.3969/j.issn.1003-8078.2016.06.26

帥楊，女，湖北黃岡人，講師，主要研究方向為大學(xué)語文教育及教育心理學(xué)。