何聚厚 梁瑞娜 韓廣欣 肖鑫 梁玉帥

[摘 ? 要] 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以獨(dú)特的全沉浸式和交互性特點(diǎn)，為創(chuàng)建教學(xué)情境提供了有力的支持，極大地改變了學(xué)生學(xué)習(xí)方式。目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)日漸成熟，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育應(yīng)用研究成為教育工作者關(guān)注的熱點(diǎn)。文章通過(guò)分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持的學(xué)習(xí)特征，認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域構(gòu)建上的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在情境構(gòu)造、體驗(yàn)設(shè)計(jì)、行為引導(dǎo)、學(xué)習(xí)遷移等方面。文章采用設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)研究方法，構(gòu)建了一個(gè)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域模型，該模型是由一個(gè)基石（以情境、交互、體驗(yàn)、反思為核心的學(xué)習(xí)空間塔）、一個(gè)內(nèi)核（學(xué)生投入）、三個(gè)支持點(diǎn)（教師、技術(shù)人員、需求轉(zhuǎn)化工具）組成的開(kāi)放場(chǎng)，模型內(nèi)各組成要素之間協(xié)調(diào)互助，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。文章基于此模型，以“人體骨骼”虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)系統(tǒng)為例展開(kāi)研究，提出了深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域模型的構(gòu)建方法與策略，以期對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的教育應(yīng)用研究者有一定的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞] 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù); 深度學(xué)習(xí); 體驗(yàn)學(xué)習(xí)循環(huán); 學(xué)習(xí)場(chǎng)域

[中圖分類號(hào)] G434 ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡(jiǎn)介] 何聚厚（1972—），男，甘肅天水人。教授，博士，主要從事信息化教學(xué)模式創(chuàng)新、技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)環(huán)境下智能信息處理等方面研究。E-mail：juhouh@snnu.edu.cn。

一、問(wèn)題的提出

21世紀(jì)以來(lái)，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式逐漸向信息化、數(shù)字化、智能化發(fā)展[1-2]，然而，基礎(chǔ)教育中依舊存在著一些問(wèn)題，如信息技術(shù)與課堂教學(xué)融合不夠緊密、學(xué)生信息化學(xué)習(xí)方式有待改善等[3]。同時(shí)，在常態(tài)化教學(xué)中，信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用停留在“呈現(xiàn)事實(shí)”“創(chuàng)設(shè)情境”與“提供示范”等層面，缺乏較高層次的“原理解釋”與“設(shè)疑思辨”的應(yīng)用[4]，因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)多停留在淺層階段。面對(duì)學(xué)習(xí)中存在的效率低下、淺層化等問(wèn)題，如何實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)成為教育問(wèn)題解決的有效探尋方向。

學(xué)習(xí)作為一種隱性的空間，運(yùn)行邏輯符合社會(huì)學(xué)中的“場(chǎng)域”內(nèi)涵，學(xué)習(xí)場(chǎng)域是學(xué)生、教師與資源之間的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。將學(xué)習(xí)納入場(chǎng)域范疇進(jìn)行研究，對(duì)觀察、理解和深入分析教育現(xiàn)象具有重要的本體論與方法論意義[5]。

深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域的構(gòu)建成為實(shí)現(xiàn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的顯性目標(biāo)。在新時(shí)代背景下，學(xué)習(xí)場(chǎng)域的構(gòu)建技術(shù)發(fā)生了很大的改變，《2017新媒體聯(lián)盟中國(guó)基礎(chǔ)教育技術(shù)展望：地平線項(xiàng)目區(qū)域報(bào)告》指出，在中國(guó)基礎(chǔ)教育的教育技術(shù)重要發(fā)展方面，自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)、智能評(píng)分技術(shù)、虛擬及遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室、可穿戴技術(shù)被認(rèn)為在未來(lái)四到五年間可能有重大突破[6]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域的構(gòu)建提供了豐富、有效的學(xué)習(xí)資源，可以構(gòu)建出以學(xué)生為主體，以虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景、教師、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)師、輔助者為組成部分的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用中有著較大的優(yōu)勢(shì)，但目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在基礎(chǔ)教育中的應(yīng)用多集中于單一場(chǎng)景的構(gòu)建、單一課程的設(shè)計(jì)[7-9]，缺乏可供參考的融合指導(dǎo)與可供直接遷移應(yīng)用的融合策略?；诖藛?wèn)題，本文擬以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為支撐，構(gòu)建深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域模型，從而為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用給予指導(dǎo)，推動(dòng)學(xué)習(xí)者進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，優(yōu)化學(xué)習(xí)路徑和學(xué)習(xí)策略。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持的學(xué)習(xí)特征分析

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中是作為技術(shù)媒體使用的，其技術(shù)功能是塑造其所支持學(xué)習(xí)特征的重要因素。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以生成一種模擬環(huán)境，利用各類傳感設(shè)備將用戶“投放”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與模擬環(huán)境的自然交互。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要有三類重要功能：（1）感官模擬：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將人所身處真實(shí)環(huán)境中的真實(shí)感官刺激模擬甚至放大，使用戶能夠獲得聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)等多重感知。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的感官模擬主要集中在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)，從技術(shù)承載設(shè)備方面分析，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要有可穿戴設(shè)備、模擬艙兩種發(fā)展方向。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一大發(fā)展方向是模擬出人具備的所有感知功能。（2）造物創(chuàng)世：在創(chuàng)世與造物方面，視頻技術(shù)已經(jīng)向我們展現(xiàn)了一定的風(fēng)采，影視將真實(shí)世界與虛擬世界用平面或三維疊加的方式呈現(xiàn)出來(lái)，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則在此基礎(chǔ)上更加凸顯出了“再現(xiàn)”與“具象化”的魅力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以模擬真實(shí)與設(shè)想，跨越時(shí)間、空間障礙，將過(guò)去與未來(lái)、宏觀與微觀、遠(yuǎn)方與近處等帶到眼前。（3）交互與反饋：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅模擬了感官和存在，還模擬了發(fā)展，將用戶投放到模擬世界中，用戶可以對(duì)這個(gè)模擬世界產(chǎn)生作用，同時(shí)，模擬世界也會(huì)根據(jù)用戶的作用進(jìn)行發(fā)展，為用戶提供類自然的反饋。

結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的功能特征，分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持的學(xué)習(xí)（VR學(xué)習(xí)）的特征，主要集中在交互與體驗(yàn)兩個(gè)關(guān)鍵詞上。有別于課本知識(shí)的一維形式、視頻知識(shí)的二維形式，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持的知識(shí)形式是三維立體的。學(xué)習(xí)者在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的學(xué)習(xí)行為是以體驗(yàn)為主的，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的直接經(jīng)驗(yàn)，因此，虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)情境的開(kāi)發(fā)中，必須將學(xué)習(xí)者的興趣作為首要考慮因素。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造的學(xué)習(xí)空間中，學(xué)習(xí)者視角一般有兩種分類：（1）主人公視角的參與式體驗(yàn)，該類教學(xué)場(chǎng)景中，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主觀能動(dòng)性與自主性。學(xué)習(xí)者是主人公，虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景會(huì)隨著學(xué)習(xí)者的移動(dòng)產(chǎn)生生成性的變化，注重學(xué)習(xí)者與虛擬世界的自然交互。（2）旁觀者視角的跟隨式體驗(yàn)，在此類教學(xué)場(chǎng)景中，比較重視場(chǎng)景的邏輯性發(fā)展與知識(shí)講解。學(xué)習(xí)者以旅游者的身份觀摩、旁觀世界的發(fā)展。

三、深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域模型的建構(gòu)基礎(chǔ)

（一）學(xué)習(xí)場(chǎng)域

1935年勒溫類比物理學(xué)中的“場(chǎng)”提出“場(chǎng)域理論（Field Theory）”：B=f（P，E），其中B表示行為，P表示個(gè)體，E表示環(huán)境，強(qiáng)調(diào)個(gè)人的行為是個(gè)體與環(huán)境相互作用的結(jié)果。學(xué)習(xí)場(chǎng)域是學(xué)生與學(xué)習(xí)資源間的一種關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域則強(qiáng)調(diào)了學(xué)生與學(xué)習(xí)資源的深度交互，目的是實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)場(chǎng)域而言，深度學(xué)習(xí)的場(chǎng)域表現(xiàn)出以下特性：（1）具有更高的學(xué)習(xí)目標(biāo)、思維層次，更強(qiáng)的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)以及更加獨(dú)立的學(xué)習(xí)空間;（2）學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性更強(qiáng)，與場(chǎng)景的交互性更高，更加注重學(xué)生間的協(xié)作能力;（3）更注重學(xué)習(xí)反思，強(qiáng)調(diào)文化資本的高利用率;（4）更注重學(xué)習(xí)效果，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的意義建構(gòu)。

（二）深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)的根本區(qū)別在學(xué)習(xí)者獲取與加工信息的方式上[10]。與淺層學(xué)習(xí)不同的是，深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)行為的高投入性與復(fù)雜性，追求學(xué)習(xí)的高目標(biāo)層次——?jiǎng)?chuàng)新、評(píng)價(jià)與分析。Chris Dede闡述了數(shù)字技術(shù)在深度學(xué)習(xí)中的角色，以自設(shè)計(jì)的EcoMUVE系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)其在科學(xué)課上的效果進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)，結(jié)合訪談法對(duì)教師的態(tài)度與看法進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明，更積極及更多時(shí)間的監(jiān)督能夠優(yōu)化游戲?qū)W習(xí)效果[11]，因此，在設(shè)計(jì)的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域模型中，將教師監(jiān)督納入模型中。

有學(xué)者從情境、交互、反思角度對(duì)深度學(xué)習(xí)進(jìn)行了深入探討。閻乃勝指出，深度學(xué)習(xí)是一種基于情境的學(xué)習(xí)方式，從深度學(xué)習(xí)的真實(shí)性與批判性情境屬性入手，說(shuō)明深度學(xué)習(xí)課堂情境的構(gòu)造方法[12];陶侃以問(wèn)題情境為切入點(diǎn)，采用案例分析方法，分析基于問(wèn)題情境的交互活動(dòng)，指出問(wèn)題情境引發(fā)的五個(gè)交互層次，即信息交流層次、問(wèn)題把握層次、問(wèn)題解決層次、學(xué)習(xí)與創(chuàng)新層次、意義建構(gòu)與再創(chuàng)新層次[13];吳秀娟、張浩則對(duì)基于反思的深度學(xué)習(xí)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，信息技術(shù)課程教學(xué)中基于反思的深度學(xué)習(xí)模式基本可行，同時(shí)，反思在促進(jìn)深度學(xué)習(xí)上具有較顯著效果[14];吳南中、李健蘋(píng)對(duì)虛擬融合的學(xué)習(xí)場(chǎng)域方法論特征進(jìn)行分析，提出虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)場(chǎng)域形成的保障機(jī)制，認(rèn)為強(qiáng)化對(duì)話為基本特征的交互是虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)場(chǎng)域的內(nèi)在動(dòng)力[15]。

（三）體驗(yàn)學(xué)習(xí)循環(huán)理論

體驗(yàn)學(xué)習(xí)循環(huán)（Experiential Learning Cycle）理論，將學(xué)習(xí)看作是一個(gè)循環(huán)過(guò)程，主要包括學(xué)習(xí)體驗(yàn)（具體的經(jīng)驗(yàn)）、反思（反思性觀察）、概括（抽象概念化）以及檢驗(yàn)（積極行動(dòng)）四個(gè)環(huán)節(jié)[16]，如圖1所示。

體驗(yàn)式學(xué)習(xí)循環(huán)理論強(qiáng)調(diào)了學(xué)生知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的外化，為基于虛擬現(xiàn)實(shí)的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域構(gòu)建提供了以下指導(dǎo)：（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的學(xué)習(xí)場(chǎng)域應(yīng)該能夠模擬知識(shí)的發(fā)生情境，借助直接經(jīng)驗(yàn)與間接經(jīng)驗(yàn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的多種感官刺激，促進(jìn)學(xué)習(xí)的有效發(fā)生。（2）基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域，應(yīng)該注重學(xué)生的反思，可以借助虛擬學(xué)習(xí)輔助工具設(shè)置合理的問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行反思。（3）基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域主要構(gòu)件，應(yīng)該包括情境、交互、體驗(yàn)及反思，其中，情境是學(xué)習(xí)場(chǎng)域的核心。

四、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域

模型建構(gòu)與分析

曾明星、李桂平等將情境、交互、體驗(yàn)與反思作為深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域建構(gòu)的核心構(gòu)件[17]。本研究以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持的學(xué)習(xí)特征分析為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)習(xí)場(chǎng)域的相關(guān)理念，提出一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域構(gòu)建模型，如圖2所示，該模型是由一個(gè)基石（以情境、交互、體驗(yàn)、反思為核心的學(xué)習(xí)空間塔）、一個(gè)內(nèi)核（學(xué)生投入）、三個(gè)支持點(diǎn)（教師、技術(shù)人員、需求轉(zhuǎn)化工具）組成的開(kāi)放場(chǎng)。

（一）以學(xué)生、教師、技術(shù)人員、需求轉(zhuǎn)化工具為靈魂的支持系統(tǒng)

學(xué)生作為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，是基于虛擬現(xiàn)實(shí)深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域的最內(nèi)核的部分。建立基于虛擬現(xiàn)實(shí)的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域，必須以學(xué)生的需求作為根本出發(fā)點(diǎn)。教師既是學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)者，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者與評(píng)價(jià)者，教師是整個(gè)場(chǎng)域中不可缺少的調(diào)配師。技術(shù)人員是虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)者，是場(chǎng)域物理平臺(tái)的制作者。教師與學(xué)生是虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)的使用者，技術(shù)人員是虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的制作者，兩者之間存在供需關(guān)系。師生與技術(shù)人員之間存在一定的知識(shí)障壁，如何將師生的教學(xué)需求轉(zhuǎn)化為軟件開(kāi)發(fā)需求是虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景學(xué)習(xí)場(chǎng)域的第一道門(mén)檻，這里的需求轉(zhuǎn)化工具可以是人員，也可以是一套標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生、教師、技術(shù)人員以及需求轉(zhuǎn)化工具是學(xué)習(xí)場(chǎng)域模型的靈魂，四者之間應(yīng)該協(xié)調(diào)互助、共同努力。

（二）以學(xué)生投入、教師監(jiān)督、技術(shù)人員開(kāi)發(fā)、需求轉(zhuǎn)化工具設(shè)計(jì)為中心的場(chǎng)域活動(dòng)

學(xué)生的學(xué)習(xí)投入直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。Fredricks 等認(rèn)為， 學(xué)習(xí)投入包括行為（Behavioral）、情 緒（Emotional）和 認(rèn) 知（Cognitive）等 三 個(gè) 獨(dú)立維度[18]。郭繼東研究發(fā)現(xiàn)，英語(yǔ)學(xué)習(xí)內(nèi)在情感投入對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)產(chǎn)生直接的正向預(yù)測(cè)作用，外在情感投入通過(guò)內(nèi)在情感投入的中介作用對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)產(chǎn)生間接的預(yù)測(cè)作用[19]。學(xué)生的學(xué)習(xí)投入程度是評(píng)價(jià)場(chǎng)域活潑度、生動(dòng)度的重要指標(biāo)，是一個(gè)學(xué)習(xí)場(chǎng)域良性發(fā)展的重要因素。

沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)營(yíng)造了一個(gè)虛擬空間，學(xué)生在該虛擬空間中探索、產(chǎn)生“學(xué)習(xí)行為”。為了掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，教師被賦予了新職責(zé)，具化為兩種化身：一種是以虛擬人物、角色為外衣的虛擬化身，通過(guò)局域網(wǎng)多人聯(lián)機(jī)的方式，將教師、學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)同伴等納入場(chǎng)景中;一種是以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為支持的上帝視角，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)模塊是教師化身的一部分，承擔(dān)起教學(xué)評(píng)價(jià)職責(zé)。另外，教師不僅需要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行監(jiān)督，還需要對(duì)開(kāi)發(fā)人員的開(kāi)發(fā)行為進(jìn)行監(jiān)督，改善學(xué)生與場(chǎng)域基礎(chǔ)平臺(tái)的適配性，同時(shí)，幫助學(xué)生更快地適應(yīng)虛擬現(xiàn)實(shí)深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域，找到合適的學(xué)習(xí)方式。

教師與技術(shù)人員之間的關(guān)系是教學(xué)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的關(guān)系。教師與開(kāi)發(fā)人員之間的合作，是建立在教學(xué)需求與產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)上的。人員作為需求轉(zhuǎn)化工具有兩種模式：（1）教師承擔(dān)教學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)職責(zé)。教師需要對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品有一定的了解，根據(jù)自己的教學(xué)計(jì)劃，提出詳細(xì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。（2）技術(shù)人員承擔(dān)教學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)職責(zé)。技術(shù)人員對(duì)教學(xué)有一定的了解，教師只需要提出教學(xué)產(chǎn)品的基本功能需求，技術(shù)人員根據(jù)教師基本的功能需求，結(jié)合教學(xué)計(jì)劃、教材等，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)產(chǎn)品，在這種情況下，設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平及對(duì)教學(xué)的理解水平直接影響到學(xué)習(xí)場(chǎng)域的應(yīng)用效果。另外，需求轉(zhuǎn)化工具可以是一套標(biāo)準(zhǔn)工具或中介人員，對(duì)教學(xué)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有較深入了解的人員承擔(dān)需求轉(zhuǎn)化職責(zé)或者制定一套需求工具，教師可以很明晰地說(shuō)明自己的需求，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人員也可以很清楚地理解這份需求文檔。

（三）以情境、交互、體驗(yàn)與反思為核心的學(xué)習(xí)空間塔

1. 情境

情境屬于深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域中的顯在場(chǎng)域，是依托虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的集視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、補(bǔ)充嗅覺(jué)與觸覺(jué)在內(nèi)的多感官體驗(yàn)式學(xué)習(xí)空間。在該階段，需要結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)者特征與學(xué)習(xí)目的，設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)情境。該階段的設(shè)計(jì)工作與交互、體驗(yàn)、反思過(guò)程是一個(gè)統(tǒng)一的過(guò)程，應(yīng)該通過(guò)系統(tǒng)化的分析，確定學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)思路與策略，創(chuàng)設(shè)出適宜性、可擴(kuò)展性與創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)情境。虛擬現(xiàn)實(shí)深度學(xué)習(xí)情境可以按照學(xué)生的體驗(yàn)方式，劃分為游戲化虛擬情境與真實(shí)情境，其中游戲化虛擬情境是指通過(guò)體驗(yàn)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生借助虛擬自我角色，與場(chǎng)景中的任務(wù)、畫(huà)面、聲音、物體等進(jìn)行互動(dòng)、感知與操作，進(jìn)而為學(xué)生創(chuàng)造身臨其境的感受。真實(shí)情境則是與現(xiàn)實(shí)生活比較吻合的一種場(chǎng)景，具有較高的整體性，場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)生活緊密聯(lián)系。真實(shí)情景中的活動(dòng)與資源具有較高的真實(shí)性，設(shè)置的探索問(wèn)題與現(xiàn)實(shí)生活具有一定的聯(lián)系，能夠引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行預(yù)測(cè)、假設(shè)，從而真正解決問(wèn)題，為后續(xù)的學(xué)習(xí)遷移的發(fā)生提供支持。

2. 交互與體驗(yàn)

交互與體驗(yàn)屬于虛擬現(xiàn)實(shí)深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域中的中間構(gòu)件，情境需要通過(guò)交互作用，激發(fā)學(xué)生的體驗(yàn)，從而對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為施加作用。教學(xué)交互作為一種基本的教學(xué)事件，其核心是學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)。在教學(xué)交互過(guò)程中，可以借助多樣化的相互作用，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)者行為，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。交互與體驗(yàn)是一個(gè)相統(tǒng)一的過(guò)程，交互是學(xué)生體驗(yàn)的外在形式，體驗(yàn)是交互的內(nèi)在本質(zhì)。體驗(yàn)是學(xué)生個(gè)體在經(jīng)歷觀察、感受、探究等活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)內(nèi)省，最終形成生成性的習(xí)慣、態(tài)度與心理品質(zhì)。在體驗(yàn)學(xué)習(xí)中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生進(jìn)行反思，應(yīng)用方式也比較多樣化，主要包括游戲、試驗(yàn)、角色扮演等。在交互與體驗(yàn)?zāi)K中，應(yīng)該完成以下具體任務(wù)：（1）設(shè)計(jì)學(xué)生行為預(yù)測(cè)與引導(dǎo);（2）分析學(xué)生可能會(huì)采取的交互方式與操作策略，設(shè)計(jì)相關(guān)交互環(huán)節(jié);（3）設(shè)計(jì)應(yīng)該能夠引導(dǎo)學(xué)生逐步探索，引發(fā)學(xué)生的深度學(xué)習(xí);（4）分層次設(shè)計(jì)需要為學(xué)生提供的用戶體驗(yàn);（5）注意確保問(wèn)題的動(dòng)態(tài)生成性，有效應(yīng)用虛擬時(shí)間帶來(lái)的實(shí)時(shí)反饋，創(chuàng)造出適應(yīng)性的模塊進(jìn)階，為學(xué)生提供浸入式的交互與直觀性的體驗(yàn)。

3. 反思

反思主要包括學(xué)習(xí)過(guò)程、結(jié)果、環(huán)境與動(dòng)機(jī)等多種內(nèi)容，屬于深度學(xué)習(xí)的必要條件。反思本質(zhì)上是為了改善學(xué)生的元認(rèn)知能力，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深度挖掘，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題本質(zhì)的深刻思考，得到科學(xué)的認(rèn)知結(jié)論。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生提供的多感官刺激，可以從多種通道激發(fā)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，有效利用學(xué)習(xí)過(guò)程與學(xué)習(xí)成果的相關(guān)關(guān)系，促進(jìn)學(xué)生深化學(xué)習(xí)。

（四）以學(xué)生自我評(píng)價(jià)、技術(shù)人員的形成性評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)分析為一體的評(píng)價(jià)體系

學(xué)生在基于虛擬現(xiàn)實(shí)的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域中的探索，主要?jiǎng)澐譃樗膫€(gè)階段：（1）學(xué)習(xí)適應(yīng)，即對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)支持的新型學(xué)習(xí)方式的適應(yīng)性學(xué)習(xí);（2）意義建構(gòu)，即對(duì)探索所得的知識(shí)進(jìn)行自主建構(gòu);（3）問(wèn)題解決與策略形成，即在場(chǎng)域探索過(guò)程中，逐步形成問(wèn)題的解決策略;（4）學(xué)習(xí)遷移：將解決問(wèn)題后獲得的知識(shí)與策略遷移到現(xiàn)實(shí)情境或者其他學(xué)習(xí)情境中，內(nèi)化為自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)與能力結(jié)構(gòu)。學(xué)生在不同的探索階段中，需要對(duì)自己的行為表現(xiàn)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，結(jié)合教師及學(xué)習(xí)分析給出的評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)自己的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行調(diào)整。

技術(shù)人員的形成性評(píng)價(jià)主要是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)任務(wù)主要包括：（1）虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景設(shè)計(jì)，即根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景;（2）學(xué)習(xí)行為預(yù)測(cè)與引導(dǎo)設(shè)計(jì)，即分析學(xué)生可能發(fā)生的行為，設(shè)計(jì)情節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為;（3）學(xué)習(xí)體驗(yàn)設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)相關(guān)情節(jié)、情境，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn);（4）學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與反饋設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，設(shè)計(jì)為學(xué)生提供的反饋信息。技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，并對(duì)產(chǎn)品的實(shí)用度、滿意度、易用性等進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)與優(yōu)化。

學(xué)習(xí)分析是建立在學(xué)習(xí)目標(biāo)的基礎(chǔ)之上的，需要借助觀察、調(diào)查、實(shí)證等多種研究方法，對(duì)學(xué)生的過(guò)程性學(xué)習(xí)進(jìn)行分析，從而形成價(jià)值性判斷。學(xué)習(xí)分析是貫穿模型內(nèi)部的一個(gè)模塊，是對(duì)學(xué)生各模塊學(xué)習(xí)行為的有效記錄與分析，是學(xué)生自我評(píng)價(jià)與模塊設(shè)計(jì)的重要支持。學(xué)習(xí)分析應(yīng)該是在線的、實(shí)時(shí)的，為模塊設(shè)計(jì)的改進(jìn)與學(xué)生的學(xué)習(xí)行為評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)資料。

四、全沉浸式人體骨骼深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域構(gòu)建實(shí)例

筆者研究團(tuán)隊(duì)，根據(jù)本文提出的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域構(gòu)建模型，借助VIVE虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，開(kāi)發(fā)了應(yīng)用于人體骨骼學(xué)習(xí)的輔助系統(tǒng)。

（一）情境

1. 模塊設(shè)計(jì)：虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)

本次研究中選擇的案例為蘇教版小學(xué)科學(xué)三年級(jí)上冊(cè)“認(rèn)識(shí)人體骨骼”課程，為了更系統(tǒng)化、高效化地創(chuàng)建適合學(xué)生特點(diǎn)的教學(xué)情境，對(duì)該課程章節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)目的與教學(xué)媒體等進(jìn)行分析。

“認(rèn)識(shí)人體骨骼”的教學(xué)目標(biāo)從知識(shí)、能力與情感三個(gè)維度劃分。

知識(shí)目標(biāo)：

（1）知道人體骨骼的數(shù)量與結(jié)構(gòu);

（2）了解骨骼的基本功能。

能力目標(biāo)：

能夠正確拼接人體骨骼。

情感目標(biāo)：

（1）激發(fā)學(xué)生對(duì)自己身體構(gòu)造的興趣;

（2）增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)骨骼的意識(shí);

（3）引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成在日常生活中保持正確坐姿、行走姿勢(shì)的良好習(xí)慣。

學(xué)習(xí)者特征分析：

（1）年齡階段為8～9歲，具有較高的好奇心與可塑性;

（2）思維發(fā)展處于具體運(yùn)算階段，思維帶有明顯的符號(hào)性與邏輯性。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：

教學(xué)重點(diǎn)：人體骨骼的構(gòu)成與作用;

教學(xué)難點(diǎn)：拼接人體骨骼。

人體骨骼作為一種學(xué)生擁有但卻無(wú)法直觀感知的系統(tǒng)，它的學(xué)習(xí)主要借助教學(xué)媒體。傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，教師一般采用的媒體為：（1）人體骨骼實(shí)物模型，多是棉紗制作，質(zhì)感較假，在使用中容易發(fā)生碰撞、磨損，直接影響教學(xué)效果;（2）視頻、動(dòng)畫(huà)、圖片、掛件等，這些媒體通常只能為學(xué)生提供單一的或較少的感官體驗(yàn)，不利于學(xué)生獲得對(duì)人體骨骼的全面、細(xì)致的了解。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所具有的沉浸性、多感官性與構(gòu)想性，能夠?yàn)閷W(xué)生提供擬真的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供的人體骨骼模型真實(shí)性高、可交互性強(qiáng)。

為了讓學(xué)生更深刻地認(rèn)識(shí)人體，研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)場(chǎng)域構(gòu)建模型的相關(guān)指導(dǎo)，開(kāi)發(fā)人體骨骼的學(xué)習(xí)場(chǎng)景。根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容分析，結(jié)合教學(xué)重難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了四個(gè)教學(xué)情境：（1）骨骼學(xué)習(xí)，提供知識(shí)學(xué)習(xí)服務(wù)，幫助學(xué)生獲得各個(gè)骨骼的基本信息;（2）骨骼觀察，提供多角度的觀察體驗(yàn)，借助刺激性的視覺(jué)體驗(yàn)與空間感體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)身體構(gòu)造的興趣;（3）骨骼拼接，為學(xué)生提供拼接骨骼的機(jī)會(huì)，設(shè)置一定的容錯(cuò)性，每塊骨骼拾取時(shí)呈現(xiàn)相應(yīng)的骨骼功能信息，幫助學(xué)生建立起骨骼位置與骨骼功能的聯(lián)系;（4）習(xí)題測(cè)試，提供知識(shí)的檢驗(yàn)與引導(dǎo)遷移功能，通過(guò)巧妙的習(xí)題，設(shè)置疑問(wèn)，幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深度加工，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)思考，促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移。

2. 學(xué)生的學(xué)習(xí)行為：學(xué)習(xí)適應(yīng)

若用戶的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)或身體移動(dòng)，場(chǎng)景會(huì)模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行視覺(jué)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)第一人稱視角的轉(zhuǎn)向和位移。為了減少無(wú)謂的認(rèn)知冗余，該平臺(tái)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的交互方式，追求易操作效果。在該階段中，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為主要體現(xiàn)為學(xué)習(xí)適應(yīng)，具體是指學(xué)生在接觸虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景時(shí)，需要掌握一定的基本操作技能，同時(shí)，需要獲得對(duì)該學(xué)習(xí)情境的基本情況的認(rèn)知，例如，學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)的目的及學(xué)生應(yīng)該達(dá)到什么學(xué)習(xí)效果。學(xué)生可以借助已有的知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)，探索虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)造的學(xué)習(xí)情境。學(xué)生通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)單操作方式的學(xué)習(xí)，獲得如何與學(xué)習(xí)情境發(fā)生交互的基本認(rèn)知。該階段的學(xué)習(xí)屬于淺層學(xué)習(xí)，是深層學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

（二）交互

1. 模塊設(shè)計(jì)：學(xué)習(xí)行為預(yù)測(cè)與引導(dǎo)設(shè)計(jì)

交互是指人與機(jī)器發(fā)生相互作用。該系統(tǒng)使用虛擬頭盔與虛擬手柄等設(shè)備作為交互工具。頭盔將人對(duì)外界的視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)進(jìn)行封閉，左右眼屏幕分別顯示左右眼圖像，有差異信息被人眼獲取，腦海中會(huì)產(chǎn)生立體感，使用戶產(chǎn)生一種身臨其境的感覺(jué)。手柄是HTC Vive手柄，內(nèi)置捕捉動(dòng)作的傳感器。用戶佩戴頭盔，接收到虛擬場(chǎng)景中的各種信息，獲得多種感官刺激，通過(guò)手柄實(shí)施多種動(dòng)作，與虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景發(fā)生交互。

為了降低系統(tǒng)的無(wú)關(guān)信息冗余，減少學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為的預(yù)測(cè)，本研究團(tuán)隊(duì)將交互方式集中設(shè)計(jì)為三種交互指令：“點(diǎn)擊，按鍵提示”，用于開(kāi)啟或關(guān)閉手持控制器的按鍵提示;“點(diǎn)擊，用于交互”，與軟件系統(tǒng)中的UI進(jìn)行交互;“點(diǎn)擊，用于移動(dòng)”，用于移動(dòng)到綠色射線所指示的位置。

通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者特征的分析，可知學(xué)習(xí)者的思維更容易接受形象化的東西，因此，將交互方式設(shè)置為全沉浸式，為學(xué)習(xí)者提供豐富的感官體驗(yàn)。利用連續(xù)性的決策和進(jìn)階式的任務(wù)，逐步引導(dǎo)學(xué)生與虛擬現(xiàn)實(shí)情境進(jìn)行交互并掌握其內(nèi)所蘊(yùn)含的科學(xué)文化知識(shí)。學(xué)生能夠在與系統(tǒng)內(nèi)物體進(jìn)行交互的同時(shí)，獲得臨場(chǎng)的深度體驗(yàn)。

2. 學(xué)生的學(xué)習(xí)行為：意義建構(gòu)

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下，學(xué)習(xí)交互與體驗(yàn)的深度與廣度加大，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多感知性、存在感、交互性與自主性特征，學(xué)生在人體骨骼虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，首先進(jìn)入的是淺層學(xué)習(xí)階段，該階段中學(xué)生獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)感官體驗(yàn)，并通過(guò)置身情境方式，與場(chǎng)景進(jìn)行適應(yīng)性交互，該階段的思維發(fā)展處于低級(jí)水平。然后，學(xué)生進(jìn)入概念的中層次交互階段，學(xué)生與場(chǎng)景所蘊(yùn)含的“骨骼功能”“骨骼結(jié)構(gòu)”“骨骼數(shù)量”等學(xué)習(xí)內(nèi)容發(fā)生概念交互，逐步建構(gòu)知識(shí)體系。

（三）體驗(yàn)

1. 模塊設(shè)計(jì)：學(xué)習(xí)體驗(yàn)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)為學(xué)生設(shè)計(jì)了有層次的感官體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生逐步了解人體骨骼。

（1）第一個(gè)場(chǎng)景設(shè)計(jì)為淺層次的瀏覽。首次接觸骨骼模型的學(xué)生，對(duì)骨骼本身是有恐懼感的。為了避免學(xué)生產(chǎn)生抵觸心理，這一場(chǎng)景的體驗(yàn)方式為“模型的分解瀏覽”。學(xué)生可以利用手柄發(fā)出的射線碰觸骨骼的各部位，各部位骨骼以及知識(shí)介紹會(huì)放大在視野的正前方，旋轉(zhuǎn)的骨骼為學(xué)生提供更全面的觀察角度，慢慢消除學(xué)生對(duì)骨骼的恐懼，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣（如圖3所示）。

（2）在對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為與探索路徑的合理預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，將第二個(gè)場(chǎng)景設(shè)計(jì)為近距離觀摩人體骨骼。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)出一些可抵達(dá)的、多角度觀察平臺(tái)。學(xué)生在人體骨骼基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)后，可以選擇進(jìn)入骨骼多角度觀察階段。學(xué)生進(jìn)入該場(chǎng)景，可以看到螺旋上升的圓盤(pán)，用戶可以利用“點(diǎn)擊，用于移動(dòng)”按鍵，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。在該階段中，學(xué)生可以通過(guò)位置的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體骨骼組成的全方位觀察（如圖4所示），獲得更直觀的視覺(jué)體驗(yàn)，有助于幫助學(xué)生建立直觀經(jīng)驗(yàn)，獲得對(duì)人體骨骼細(xì)節(jié)處的深度學(xué)習(xí)。

（3）經(jīng)過(guò)前兩個(gè)場(chǎng)景，學(xué)生已經(jīng)逐步消除了對(duì)骨骼模型的恐懼，并會(huì)產(chǎn)生進(jìn)一步了解骨骼結(jié)構(gòu)的求知欲，因此，設(shè)計(jì)的第三個(gè)學(xué)習(xí)情境為人體骨骼拼接，為學(xué)生提供動(dòng)手拼接骨骼的機(jī)會(huì)。

在拼骨練習(xí)場(chǎng)景中，設(shè)置選項(xiàng)簡(jiǎn)單清晰，學(xué)生可以輕松掌握轉(zhuǎn)換場(chǎng)景的方法，降低認(rèn)知負(fù)荷。用戶可以長(zhǎng)按“抓取物體”按鍵，將手柄接觸到骨骼中間位置拾取骨骼，將骨骼移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的虛擬影像位置（如圖5所示），在該過(guò)程中，如果用戶對(duì)于該學(xué)習(xí)內(nèi)容不夠了解，可以點(diǎn)擊進(jìn)入到骨骼觀察場(chǎng)景，自主控制學(xué)習(xí)進(jìn)度。在該階段中，抓取骨骼時(shí)會(huì)直接調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)，會(huì)為學(xué)生提供相應(yīng)的知識(shí)與反饋信息。

2. 學(xué)生的學(xué)習(xí)行為：?jiǎn)栴}解決策略形成

該階段主要涉及學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展思維過(guò)程，學(xué)習(xí)層次已經(jīng)進(jìn)入深度學(xué)習(xí)。學(xué)生通過(guò)主動(dòng)探索，觸發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)情境的一系列事件，在“競(jìng)爭(zhēng)”“挑戰(zhàn)”元素的刺激下，激發(fā)學(xué)生完成意義建構(gòu)，并在潛移默化中形成問(wèn)題的解決策略。在該學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，學(xué)生通過(guò)骨骼學(xué)習(xí)與骨骼觀察階段的知識(shí)學(xué)習(xí)，逐步形成了骨骼拼接的問(wèn)題解決策略，最終實(shí)現(xiàn)人體骨骼知識(shí)的內(nèi)化。

（四）反思

1. 模塊設(shè)計(jì)：學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與反饋設(shè)計(jì)

該階段需要設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)反思，主要集中在學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與反饋上。通過(guò)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與反饋，為學(xué)生的學(xué)習(xí)行為提供及時(shí)反饋，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深層反思。反思作為深度學(xué)習(xí)的必要條件，其本質(zhì)是促進(jìn)學(xué)生元認(rèn)知能力的改善，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。在骨骼拼接過(guò)程中，拾取骨骼時(shí)會(huì)直接調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)，會(huì)為學(xué)生提供相應(yīng)的知識(shí)與反饋信息。在知識(shí)問(wèn)答環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生的知識(shí)獲得與學(xué)習(xí)遷移進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在模塊設(shè)計(jì)中，針對(duì)問(wèn)題設(shè)計(jì)引發(fā)深度挖掘的情節(jié)及驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生展開(kāi)反思。不同階段的設(shè)計(jì)，采用聲音、圖像、動(dòng)畫(huà)、模型等多媒體形式，為學(xué)習(xí)者提供豐富的感官刺激，有助于引導(dǎo)學(xué)習(xí)者在潛移默化中獲取相關(guān)知識(shí)、技能。該模塊設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該進(jìn)行反思，思考設(shè)計(jì)的問(wèn)題是否可以引發(fā)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，能否達(dá)到學(xué)習(xí)遷移的目的。本研究團(tuán)隊(duì)在該環(huán)節(jié)中，意識(shí)到尚存在問(wèn)題導(dǎo)向性較弱的問(wèn)題，正針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行更深入的設(shè)計(jì)，不斷促進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)化。在該模塊中，結(jié)合學(xué)習(xí)分析模塊，將各階段記錄下的學(xué)生學(xué)習(xí)行為進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理，能夠?yàn)榻處煹慕虒W(xué)提供豐富的數(shù)據(jù)資源，為學(xué)生的自我評(píng)價(jià)提供支持。

2. 學(xué)生的學(xué)習(xí)行為：學(xué)習(xí)遷移

在反思階段，學(xué)生通過(guò)在情境、交互、體驗(yàn)階段的學(xué)習(xí)，獲得對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)的深度了解，逐步實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，學(xué)生通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)行為的自我評(píng)價(jià)，獲得良好的學(xué)習(xí)反思。學(xué)生通過(guò)反思，將在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造的學(xué)習(xí)場(chǎng)域中獲得的體驗(yàn)性與交互性知識(shí)，轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實(shí)生活中的具體問(wèn)題上，實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)遷移，進(jìn)而達(dá)到獲取程序性知識(shí)的效果。學(xué)生進(jìn)入到學(xué)習(xí)遷移的高層次階段，學(xué)生通過(guò)高水平的認(rèn)知發(fā)展，引發(fā)了良好的學(xué)習(xí)結(jié)果，將在人體骨骼虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中學(xué)習(xí)到的知識(shí)、技能有效地遷移到現(xiàn)實(shí)生活的問(wèn)題解決中，例如，利用學(xué)到的骨骼知識(shí)，培養(yǎng)良好的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣。

（五）學(xué)習(xí)分析

針對(duì)學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的行為表現(xiàn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、記錄、評(píng)價(jià)，從而形成一體化的學(xué)習(xí)測(cè)評(píng)體系。根據(jù)本研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的《基于沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》，從學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、堅(jiān)持性、自制力、注意力、滿意度、認(rèn)同感、學(xué)習(xí)計(jì)劃、自我效能感等22個(gè)指標(biāo)入手展開(kāi)分析。其中，能夠直接利用虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品搜集到的行為數(shù)據(jù)主要包括學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、出錯(cuò)次數(shù)、出錯(cuò)頻率、拼骨正確率、答題正確率、轉(zhuǎn)換場(chǎng)景次數(shù)、學(xué)生反思語(yǔ)言等。

五、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域

模型構(gòu)建策略

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域模型，在學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)遷移與意義建構(gòu)中具有重要的應(yīng)用意義。教育工作者應(yīng)該在教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不斷促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境與學(xué)習(xí)方式的創(chuàng)新，同時(shí)，應(yīng)該注意利用深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域構(gòu)建有效策略，有效控制認(rèn)知負(fù)荷，避免冗余效應(yīng)等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持的深度學(xué)習(xí)，需要加大對(duì)反思與總結(jié)環(huán)節(jié)的重視，從問(wèn)題出發(fā)，激發(fā)學(xué)生注意到行為關(guān)鍵點(diǎn)，從而抽取規(guī)律，改善思維層次，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域模型為虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了有效的支撐和指導(dǎo)，結(jié)合有效策略能夠最大程度上改善學(xué)生與場(chǎng)域的深度交互，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。筆者結(jié)合全沉浸式人體骨骼深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域模型構(gòu)建的經(jīng)驗(yàn)，提出以下有效建構(gòu)建議：

（一）設(shè)置故事情境，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

在深度學(xué)習(xí)中，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用中，需要設(shè)置良好的問(wèn)題情境，同時(shí)，應(yīng)該注意為學(xué)生提供足夠而不過(guò)量的感官刺激，避免干擾到學(xué)習(xí)者的思維過(guò)程，產(chǎn)生負(fù)面影響。虛擬場(chǎng)景與情節(jié)設(shè)置，應(yīng)該根據(jù)ARCS動(dòng)機(jī)激勵(lì)模型，引起學(xué)習(xí)者注意，設(shè)置情境應(yīng)該與學(xué)習(xí)目標(biāo)具有較高的相關(guān)性，注意培養(yǎng)學(xué)生的自信心，引導(dǎo)學(xué)生正確歸因，提高學(xué)生對(duì)虛擬場(chǎng)景的自我效能感與滿意度。

（二）給予策略引導(dǎo)，支持學(xué)生主動(dòng)意義建構(gòu)

深度學(xué)習(xí)作為一種學(xué)習(xí)的深層次階段，需要符合先行組織者策略，應(yīng)該與學(xué)生原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)相鏈接。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造的虛擬情境中，通過(guò)給學(xué)習(xí)者提供策略或者知識(shí)指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者建立正確的心理表征，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)意義建構(gòu)，到達(dá)最近發(fā)展區(qū)。周玉霞、李芳樂(lè)、謝永祥等學(xué)者通過(guò)實(shí)證研究，得出在有無(wú)提示問(wèn)題時(shí)，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)遷移的程度存在很大的差異，說(shuō)明，在虛擬現(xiàn)實(shí)情境中，設(shè)置相關(guān)提示問(wèn)題，建設(shè)引導(dǎo)性情境，有助于促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移[20]。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，需要在恰當(dāng)時(shí)機(jī)呈現(xiàn)提示問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行更深一步的意義抽象，獲得去背景化的知識(shí)，在潛移默化中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)遷移。

（三）結(jié)合交互層次，強(qiáng)化學(xué)習(xí)者的認(rèn)知加工

在學(xué)習(xí)者的認(rèn)知加工過(guò)程中，需要重點(diǎn)分析注意與知覺(jué)。深度學(xué)習(xí)支持自上而下的建構(gòu)知覺(jué)形式。在注意呈現(xiàn)環(huán)節(jié)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建構(gòu)的學(xué)習(xí)場(chǎng)域應(yīng)該考慮注意的選擇性問(wèn)題。而在知覺(jué)的刺激環(huán)節(jié)中，虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景應(yīng)該注意結(jié)合建構(gòu)知覺(jué)策略，減少學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，促進(jìn)知識(shí)的有意義建構(gòu)。另外，需要根據(jù)交互層次，促進(jìn)認(rèn)知的深度加工，通過(guò)概念交互與體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域中迅速提取相關(guān)信息，促進(jìn)概念與知識(shí)的遷移與建構(gòu)。

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