梁博 徐鑫

10.3969/j.issn.1671-489X.2020.21.014

摘? 要 對17位來自小學(xué)的教師進(jìn)行訪談，使用扎根理論的方法研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)教育中的應(yīng)用，通過扎根理論的三級編碼，最終得出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)教育中應(yīng)用的方法、優(yōu)勢、局限性以及克服局限性的方法。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);扎根理論;小學(xué)教育;虛擬實(shí)驗(yàn)室;VR教學(xué)系統(tǒng)

中圖分類號：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）21-0014-03

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

近年來，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、傳感技術(shù)、智能控制以及多媒體技術(shù)的井噴式發(fā)展，更加具有沉浸性、交互性和想象性特性的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）也得到廣泛應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種在計(jì)算機(jī)中生成的高度還原的虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中可以給系統(tǒng)的使用者帶來逼真的視覺、聽覺等感官感受，并通過使用虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡、手柄等特殊設(shè)備，運(yùn)用選定、移動(dòng)等特定的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互，進(jìn)而獲得一種身臨其境的真實(shí)體驗(yàn)。

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在生活中的應(yīng)用也越來越廣泛，與軍事、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域的結(jié)合也使得這些領(lǐng)域發(fā)生質(zhì)的變革。在教育領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用與教育領(lǐng)域強(qiáng)調(diào)的以學(xué)習(xí)者為中心、重視教學(xué)體驗(yàn)等需求結(jié)合產(chǎn)生了VR教學(xué)系統(tǒng)。VR教學(xué)系統(tǒng)能創(chuàng)設(shè)出真實(shí)并且十分科學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以讓學(xué)習(xí)者在虛擬場景中進(jìn)行更為有效的探究性學(xué)習(xí)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)更加具象的表征、更加便利的學(xué)習(xí)任務(wù)和情境，學(xué)習(xí)者可以通過與計(jì)算機(jī)生動(dòng)的交互體驗(yàn)，在虛擬環(huán)境中觀察、探索和試驗(yàn)，極大地拓寬認(rèn)知范圍，進(jìn)而大大激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)興趣。因此，對于小學(xué)教育而言具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 研究方法與過程

研究對象? 本研究采用的是目的性抽樣的方法，在三所公立小學(xué)中共抽取出17名教師，其中教齡20年以上的教師八名，教齡10～20年的教師五名，教齡10年以下的教師四名，教授科目涵蓋語文、數(shù)學(xué)、英語、美術(shù)、信息技術(shù)。

研究方法? 扎根理論的方法是首先與研究對象進(jìn)行一對一的訪談，然后對通過訪談得到的原始資料進(jìn)行總結(jié)和提煉，得到系統(tǒng)性歸納，也就是原始資料范疇化;接下來進(jìn)行三級編碼，即通過比較分析相關(guān)內(nèi)容并將其理論化，建立各概念范疇之間的聯(lián)系，一直到形成系統(tǒng)性的理論框架。扎根理論的核心步驟主要包括開放式編碼、主軸編碼和選擇性編碼，具體流程如圖1所示。

資料收集? 本研究從小學(xué)教師對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的認(rèn)識、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)教育中應(yīng)用的方法和優(yōu)勢、目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)教育中應(yīng)用的局限性以及如何克服這些局限性等方面，采取面對面訪談或是網(wǎng)上交流的方式獲取這17位教師的觀點(diǎn)意見。表1是對教師進(jìn)行訪談的問題。

資料整理與分析? 完成訪談后，對訪談得到的資料進(jìn)行整理和分析，對其中三分之二的資料使用扎根理論的方法來進(jìn)行三級編碼，另外三分之一的資料用于扎根理論的飽和度檢驗(yàn)。扎根理論的核心環(huán)節(jié)就是對資料進(jìn)行三級編碼，同時(shí)三級編碼也是進(jìn)行理論建構(gòu)的分析程序。編碼就是將訪談資料劃分為各個(gè)小部分，賦予每一部分概念，再以新的歸類方式將數(shù)據(jù)重新放在一起的操作化過程[1]。

1）對原始訪談資料進(jìn)行一級編碼。一級編碼是三級編碼中的第一步，也稱為開放式編碼。一級編碼是對收集到的原始資料進(jìn)行初步的整理和分析來得到初始概念，通過提取資料、貼標(biāo)簽、范疇化這三個(gè)具體步驟實(shí)現(xiàn)。

①提取原始資料。首先通過對訪談得到的原始資料進(jìn)行標(biāo)注、編碼和登錄，實(shí)現(xiàn)對原始資料的提取。

②貼標(biāo)簽。開始對初始資料進(jìn)行對比分析得到概念，然后排除過于簡單和相對模糊的初始概念，在最后得到原始語句及最終的初始概念。

③范疇化。對初始概念中超過三次重復(fù)率的詞條進(jìn)行范疇化，最終得到相互矛盾的初始概念。

在本文的研究中，范疇化的結(jié)果即為教師對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的方式、優(yōu)勢以及局限性的基本觀點(diǎn)。例如，有教師提到，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建的虛擬環(huán)境可以讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)到火災(zāi)、地震這些災(zāi)害來臨時(shí)的真實(shí)場景，就可以把它范疇化為“利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行仿真演練”。

2）對初始概念進(jìn)行二級編碼。二級編碼也稱主軸編碼，是通過歸納和演繹，把一級編碼所得的有各種關(guān)系的初始概念連接在一起，然后將這些關(guān)系抽象為更具有統(tǒng)領(lǐng)意義的類屬。主軸編碼中，對每一個(gè)范疇依次進(jìn)行深層分析，得到范疇之間存在的潛在的相關(guān)關(guān)系，形成主軸或軸心。例如，有教師還提到，可以在課堂上利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示一些場景，讓學(xué)生有身臨其境的感覺，對于所學(xué)內(nèi)容有更加詳細(xì)的了解，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性。這一點(diǎn)可以與上面提到的初始概念“利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行仿真演練”整合為類屬關(guān)系——“利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建真實(shí)情境”。

3）對主軸進(jìn)行三級編碼。三級編碼也稱為選擇式編碼，是通過整合和凝練，進(jìn)一步分析二級編碼中所得的類屬關(guān)系，根據(jù)研究意圖，深化出其中的核心類屬。本文的探究得到的軸心編碼以及核心類屬見表2，核心類屬的聯(lián)結(jié)關(guān)系見圖2。

4）理論飽和度檢驗(yàn)。理論飽和度檢驗(yàn)就是利用這次訪談?dòng)涗浿辛硗馊种坏脑荚~條資料進(jìn)行飽和度校驗(yàn)，在不獲取另外資料的基礎(chǔ)上，檢驗(yàn)已得出的核心范疇以及類屬關(guān)系中是否已經(jīng)包含所有的因素，決定是否停止采樣。檢驗(yàn)結(jié)果得出，通過編碼探索出的范疇和類屬對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)教育中的應(yīng)用已顯示充分，并且在四大范疇中均沒有發(fā)現(xiàn)有新的范疇與其有交叉的聯(lián)系，主軸范疇內(nèi)部也沒有產(chǎn)生新的概念。因此，所構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)教育中應(yīng)用的理論模型在理論上已經(jīng)達(dá)到飽和。

3 研究結(jié)果與分析

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)教育中的應(yīng)用方法

1）利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建真實(shí)情境。在小學(xué)教育階段，課堂教學(xué)更加強(qiáng)調(diào)教學(xué)的直觀性和具體形象性，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性、交互性和想象性，可以讓學(xué)生更加直觀具體地學(xué)習(xí)課本上的內(nèi)容。校園突發(fā)事件應(yīng)急演練是每個(gè)學(xué)校必須進(jìn)行的活動(dòng)，可以降低在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失等，但很多突發(fā)事件無法進(jìn)行真實(shí)的演練，如火災(zāi)、地震等。教師可以在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中進(jìn)行演練，既讓學(xué)生對這些突發(fā)事件有所認(rèn)識，學(xué)會(huì)保護(hù)自己，又可以節(jié)省人力、物力。一個(gè)完備的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以反復(fù)使用。如在教學(xué)小學(xué)語文《戈壁》一文時(shí)，首先可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓學(xué)生身臨其境地感受戈壁的氣候和環(huán)境，對戈壁有了視覺、聽覺上的印象，產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，從而更好地進(jìn)行接下來的課堂學(xué)習(xí)。

2）利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，因?yàn)榇嬖诤芏鄬?shí)際條件的限制，有很多有毒、有害實(shí)驗(yàn)以及小學(xué)生無法獨(dú)立完成的實(shí)驗(yàn)是無法讓學(xué)生直接參與的，很多實(shí)驗(yàn)無法實(shí)質(zhì)性地開展。教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，既讓學(xué)生親自體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的過程，并且了解實(shí)驗(yàn)的操作，也讓學(xué)生遠(yuǎn)離了實(shí)驗(yàn)過程中可能發(fā)生的一系列危險(xiǎn)。模擬實(shí)驗(yàn)也可以保證實(shí)驗(yàn)過程的科學(xué)性、替代性、可視化、可操作性等。如讓低年級學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室使用酒精燈是無法避免的，在進(jìn)行使用酒精燈的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免使用酒精燈可能發(fā)生的危險(xiǎn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)教育中的應(yīng)用優(yōu)勢

1）符合小學(xué)生身心發(fā)展特點(diǎn)。小學(xué)生的身心發(fā)展還不成熟，在一整節(jié)課中保持注意力集中較為困難，注意力集中時(shí)間一般為20～25分鐘。在小學(xué)課堂中，教師需要不斷地提供外部刺激來提高學(xué)生的注意力，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)可以很好地在課堂中吸引學(xué)生的注意力。

2）教學(xué)效果更好。在皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段理論中，小學(xué)生處于具體運(yùn)算階段，只能進(jìn)行簡單的邏輯演算，但仍然缺乏抽象性，所以小學(xué)課堂教學(xué)還要以直觀形象為首要原則。在課堂上利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，展示學(xué)習(xí)對象更加具有直觀、形象的特點(diǎn)，可以提高學(xué)生的注意力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探究能力，加深學(xué)生的課堂體驗(yàn)，讓學(xué)生在課堂上的參與感更強(qiáng)。

3）實(shí)驗(yàn)安全性、操作性更強(qiáng)。小學(xué)階段也有一些相對比較危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，以及很多由于實(shí)際條件限制而無法實(shí)質(zhì)開展的實(shí)驗(yàn)，比如使用酒精燈、有毒有害氣體的揮發(fā)等。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室[2]，讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室里做一些危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，既可以深入學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的過程和原理，又能保證安全。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以反復(fù)使用，減少人力、財(cái)力的消耗。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)教育中的應(yīng)用局限性

1）研發(fā)成本高。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已逐步成熟，但對于學(xué)校來說，購買設(shè)備、后期維護(hù)、專業(yè)人員引進(jìn)還是一筆很大的投入。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，一臺設(shè)備也是不夠的，需要每個(gè)小組甚至是每個(gè)學(xué)生都能得到一臺設(shè)備，這樣才能做到普及，達(dá)到預(yù)定的學(xué)習(xí)效果。這些設(shè)備價(jià)格高昂，所以很難普及，但是可以通過教師及相關(guān)領(lǐng)域的專家積極展開研究，證明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對于教學(xué)的重要性及可實(shí)現(xiàn)性，從國家層面支持虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備走進(jìn)校園，促進(jìn)小學(xué)教育變革。

2）教學(xué)資源有限。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)真正開始迅猛發(fā)展還不到四年時(shí)間，各方面的技術(shù)、資源支持還不夠全面。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)資源中可以用于教學(xué)的資源也是有限的，針對小學(xué)階段的教學(xué)資源數(shù)量及種類更是少之又少。

3）防沉迷問題。在VR教學(xué)系統(tǒng)中學(xué)習(xí)，學(xué)生對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)了解越來越深入，很難控制他們不去接觸虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)游戲，進(jìn)而沉迷其中。學(xué)生在使用網(wǎng)絡(luò)過程中的防沉迷問題一直是難以解決的問題。

克服局限性的方法

1）教師進(jìn)修。學(xué)校及各類教師教育機(jī)構(gòu)要多組織虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的教師培訓(xùn)，學(xué)校要多多鼓勵(lì)教師參加虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用系列的培訓(xùn)，讓教師可以對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更加了解。這樣教師可以設(shè)計(jì)出更多適用于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)案例，也可以無障礙地與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)人員進(jìn)行溝通，設(shè)計(jì)出更加符合教學(xué)規(guī)律、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生特點(diǎn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)案例。

2）引進(jìn)專業(yè)人才。學(xué)校中配備了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備后，還需要對設(shè)備進(jìn)行后期的維護(hù)保養(yǎng)，這就需要引進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)人才。這些專業(yè)人才還可以與一線教師進(jìn)行對接，互幫互助，讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與教學(xué)融合得越來越好。

4 總結(jié)

本文通過對17名小學(xué)教師進(jìn)行一對一訪談，對得到的訪談資料使用扎根理論的方法進(jìn)行分析，對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)教育中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，結(jié)果表明，大部分教師認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對于提高小學(xué)教學(xué)質(zhì)量是有作用的。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)階段的推廣普及還有一些現(xiàn)實(shí)的局限性，但是通過加大政府支持、加快教育改革，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一定會(huì)逐步滲入小學(xué)教育，促進(jìn)小學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的提升。

參考文獻(xiàn)

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