霍莉樺

[摘? ? ? ? ? ?要]? 深度學(xué)習(xí)作為21世紀人才培養(yǎng)的新要求而提出，以表面學(xué)習(xí)和淺層學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，對已學(xué)知識進行批判性、理解性、主動性的學(xué)習(xí)，并具備利用所學(xué)知識解決個人問題與人際交往問題的能力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)中蘊含的深度學(xué)習(xí)的意義，在于利用技術(shù)制造出適合深度學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)活動，使深度學(xué)習(xí)更容易發(fā)生。從學(xué)習(xí)的三個維度，研究和探索虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持下的深度學(xué)習(xí)新范式。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 深度學(xué)習(xí);虛擬現(xiàn)實技術(shù);VR學(xué)習(xí)

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）47-0234-03

21世紀的教育需要具備促進人類終身發(fā)展這一含義的教育，其關(guān)鍵在于改善學(xué)生學(xué)習(xí)成效，以便學(xué)生獲得新時代所需的技能[1]。而這一訴求在一定程度上受到環(huán)境、資源的局限，無法滿足全人類對學(xué)習(xí)的需求。改善這一現(xiàn)狀，需要各種技術(shù)對教育的支持以及新的教育教學(xué)觀一同協(xié)作，尋找彌補措施。虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于教育的重要意義在于：虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以補充當(dāng)下教育教學(xué)體驗性不足、批判性不夠、知識技能及時訓(xùn)練不充分等缺陷，提供真實沉浸的體驗、安全大膽的實驗以及虛擬技能訓(xùn)練，其用于教育教學(xué)實踐符合現(xiàn)階段教育的基本現(xiàn)狀，是具有深遠的意義和重大影響的。深度學(xué)習(xí)是激發(fā)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的學(xué)習(xí)范式，其學(xué)習(xí)結(jié)果促進學(xué)習(xí)者認知領(lǐng)域、人際領(lǐng)域和個人領(lǐng)域三大領(lǐng)域的成長與成熟，鍛煉了學(xué)習(xí)者在掌握知識的能力、批判思維和解決復(fù)雜問題的能力、團隊協(xié)作能力、有效溝通能力、學(xué)會學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)毅力能力這6個方面的能力。[2]虛擬現(xiàn)實技術(shù)在學(xué)習(xí)發(fā)生的三個維度中，為深度學(xué)習(xí)加入新形態(tài)和新模式，從而“促進有意義學(xué)習(xí)和概念轉(zhuǎn)變”[3]，增添新時代學(xué)習(xí)者對終身學(xué)習(xí)的探索道路和實現(xiàn)路徑。

一、深度學(xué)習(xí)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)

（一）深度學(xué)習(xí)在技術(shù)方面的意義

深度學(xué)習(xí)源自美國，2011—2014年美國深度學(xué)習(xí)項目SDL的研究將深度學(xué)習(xí)分為三個維度6個方面的學(xué)習(xí)，從深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)結(jié)果劃分了深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。[2]我國如黎加厚等學(xué)者，強調(diào)深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)相比的批判性，批判性地學(xué)習(xí)新事物，批判性地理解先前知識與經(jīng)驗，形成批判性思維。

世界知識產(chǎn)權(quán)組織在1977年版的《供發(fā)展中國家使用的許可證貿(mào)易手冊》中，把世界上所有能夠帶來經(jīng)濟效益的科學(xué)知識都定義為技術(shù)。深度學(xué)習(xí)的技術(shù)意義就在于技術(shù)的迭代更新，利用批判性思維，將先前知識與經(jīng)驗進行聯(lián)結(jié)，將已有知識、技術(shù)遷移到新的情境中，從而對事物作出新思想和新解釋。移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能的快速發(fā)展遵循了深度學(xué)習(xí)的技術(shù)發(fā)展規(guī)律和意義，是可持續(xù)的創(chuàng)新。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展

“十二五”期間，科技部設(shè)置了虛擬現(xiàn)實與數(shù)字媒體主題，從VR顯示、VR內(nèi)容感知、VR內(nèi)容智能處理、VR內(nèi)容生成、VR內(nèi)容呈現(xiàn)、VR交互等方面部署了許多國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項目、國家高新技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目和重大項目。虛擬現(xiàn)實技術(shù)被廣泛用于軍事、公共安全、工業(yè)設(shè)計、醫(yī)學(xué)、規(guī)劃、交通和文化教育等行業(yè)和部門。[4]

“十三五”規(guī)劃綱要提出，提升如虛擬現(xiàn)實等在內(nèi)的12個新型、前沿領(lǐng)域的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，形成一批新增長點。[5]虛擬現(xiàn)實技術(shù)在今年來大熱的原因是人們對因時空原因不能及時得到體驗的一種向往，虛擬現(xiàn)實技術(shù)幫助我們得以實現(xiàn)，我們可以上天、入地、下海、摘星，可以在不危害人身安全的前提下，身臨其境地體驗任何場景。早年的虛擬現(xiàn)實在屏幕上通過角色扮演來體驗的交互功能，而在軟硬件較為成熟的今天，我們可以利用投顯設(shè)備完成完全沉浸式的感官享受，手柄帶來的是全方位的立體交互體驗。同時，隨著智慧環(huán)境的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在智能交互、環(huán)境融合友好性、優(yōu)質(zhì)體驗感等方面得以優(yōu)化及改善。為了能夠?qū)崿F(xiàn)裸眼3D的夢想，增強現(xiàn)實技術(shù)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基礎(chǔ)之上登上了歷史的舞臺，彌補了虛擬現(xiàn)實與現(xiàn)實世界之間的缺陷。如今，混合技術(shù)的出現(xiàn)，讓投顯升級為輕便的眼鏡設(shè)備，手柄升級為交互觸筆，完成在一定范圍內(nèi)與現(xiàn)實世界的交互。相信，在未來的發(fā)展中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)自身的深度學(xué)習(xí)能夠給我們帶來更多驚喜。

二、虛擬現(xiàn)實教育領(lǐng)域中的深度學(xué)習(xí)

（一）深度學(xué)習(xí)的教育意義

深度學(xué)習(xí)的提出，是為了應(yīng)對21世紀人才培養(yǎng)的新要求而提出。鑒于深度學(xué)習(xí)的教育意義，筆者認同NRC對深度學(xué)習(xí)從學(xué)習(xí)結(jié)果出發(fā)所下定義，學(xué)生學(xué)習(xí)需要自底到頂完成的學(xué)習(xí)目標(biāo)為掌握核心科學(xué)知識、具有批判性思維和能夠解決復(fù)雜問題、具有團隊協(xié)作、能夠有效溝通、學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會毅力六個方面的目標(biāo)，由淺入深，由外而內(nèi)，達到深度學(xué)習(xí)。[2]具體實施，需要校方軟硬件環(huán)境的支持、教師教學(xué)設(shè)計與策略的協(xié)同以及學(xué)生主動、積極的參與和配合。

（二）虛擬現(xiàn)實教育的發(fā)展

虛擬現(xiàn)實的教育意義來源于利用VR進行教育教學(xué)。VR技術(shù)的興起、發(fā)展，將會對未來教育形態(tài)形成越來越重要的影響。VR在建構(gòu)已有知識并傳承具有獨特優(yōu)勢，這同21世紀人才培養(yǎng)目標(biāo)相同?！霸诮?gòu)設(shè)計和創(chuàng)新實驗環(huán)境方面的獨特優(yōu)勢，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力;在建構(gòu)協(xié)調(diào)和交互方面的優(yōu)勢，有利于培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作、溝通等人際交往的能力?！盵6]在構(gòu)建資源互補方面，有利于解決傳統(tǒng)教學(xué)中資源單一、分布不均、利用率不高的問題。

VR在教育上的應(yīng)用，從學(xué)習(xí)方式、過程、結(jié)果等方面豐盈了教育教學(xué)的維度，并且緩解了學(xué)習(xí)者環(huán)境、資源等外界物質(zhì)的壓力，同時也要求學(xué)習(xí)者自身主動性、自覺性、規(guī)范性的自主學(xué)習(xí)能力的加強和提升，這符合深度學(xué)習(xí)結(jié)果說各階段的既成目標(biāo)。從長遠來看，VR技術(shù)在教育上的應(yīng)用將給傳統(tǒng)教學(xué)帶來新的動力和新的活力。

（三）深度學(xué)習(xí)使虛擬現(xiàn)實教育更嚴謹

虛擬現(xiàn)實在教育上的應(yīng)用，近年來發(fā)展迅速。虛擬實驗室、虛擬課堂給教學(xué)注入新鮮血液。在對21世紀學(xué)生全方位教育，將學(xué)生培養(yǎng)成為適應(yīng)時代發(fā)展的新型人才，需要打破對以往教學(xué)的思維定式，促進學(xué)生養(yǎng)成自我學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的好習(xí)慣，利用新型軟硬件設(shè)備，結(jié)合智能學(xué)習(xí)環(huán)境進行深度學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供了恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)硬件設(shè)備、配套的學(xué)習(xí)環(huán)境和較好的沉浸式交互體驗。

三、深度學(xué)習(xí)的VR學(xué)習(xí)

（一）深度學(xué)習(xí)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的意義

加拿大著名教育學(xué)家邁克爾·富蘭說，深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)是使學(xué)生通過學(xué)習(xí)能夠成為一個健康全面的人。[1]對比傳統(tǒng)教育，新教育需要新環(huán)境、新技術(shù)來進行深度學(xué)習(xí)。2016年被稱為虛擬元年，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在游戲、電視節(jié)目賽事、娛樂視頻產(chǎn)業(yè)、商業(yè)推廣[7]等產(chǎn)業(yè)中發(fā)展迅速。在藝術(shù)設(shè)計、醫(yī)學(xué)、機械與自動化、軍事學(xué)習(xí)等專業(yè)的教育教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實利用其自身的優(yōu)勢，補充了因傳統(tǒng)學(xué)習(xí)資源及學(xué)習(xí)環(huán)境的限制無法鍛煉到的批判性思維、創(chuàng)新創(chuàng)造性思維，而這些是新教育時代學(xué)生的重要質(zhì)素，也是深度學(xué)習(xí)的重要學(xué)習(xí)結(jié)果。虛擬現(xiàn)實的這一特性，被解釋為深度學(xué)習(xí)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的現(xiàn)實意義。

（二）深度學(xué)習(xí)同虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合的教育

智慧教育給21世紀學(xué)生提供了適合自身持續(xù)發(fā)展的范式。CIT（Deep Convergence of Innovation and Digital Technology，數(shù)字技術(shù)和創(chuàng)新理念深度融合）[1]作為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中的重要范式，為在智慧學(xué)習(xí)中所需的技術(shù)支持提供了非常詳盡的解釋。

虛擬現(xiàn)實作為智慧學(xué)習(xí)的重要技術(shù)支撐，它也參與智慧環(huán)境的組成環(huán)節(jié)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)將為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)活動的重要設(shè)備、新型有趣的學(xué)習(xí)資源、完全沉浸的學(xué)習(xí)空間、智能有趣的學(xué)習(xí)交互，其本身也可集成新型學(xué)習(xí)工具，其批判性、可創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)特點符合智慧學(xué)習(xí)活動方式中深度學(xué)習(xí)與創(chuàng)造學(xué)習(xí)的要求。利用智慧教育進行深度學(xué)習(xí)，符合時代潮流，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)為這種潮流增添了濃濃一抹顏色。[8]

（三）結(jié)合深度學(xué)習(xí)的VR學(xué)習(xí)

技術(shù)可以促進深度學(xué)習(xí)的進行[9]，虛擬現(xiàn)實技術(shù)為深度學(xué)習(xí)提供學(xué)習(xí)所需的資源、空間和活動內(nèi)容。基于深度學(xué)習(xí)的能力框架，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持下的VR學(xué)習(xí)的新生態(tài)，如下表所示。

根據(jù)深度學(xué)習(xí)的定義范疇，NRC為了區(qū)分深度學(xué)習(xí)和21世紀能力框架中的能力體系，特將深度學(xué)習(xí)分為三個維度：認知領(lǐng)域、人際領(lǐng)域和個人領(lǐng)域，每一個領(lǐng)域解釋了該領(lǐng)域需要掌握的能力，并對對應(yīng)的能力做出了具體表征的解釋。[10]

1.認知領(lǐng)域

認知領(lǐng)域要求，通過深度學(xué)習(xí)，需要學(xué)生對該學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)容建立起知識之間的聯(lián)系，能夠批判性地用即學(xué)知識解決新問題，能夠利用所學(xué)遷移到真實世界中去，解決真實世界的問題。VR學(xué)習(xí)，可為學(xué)生提供虛擬模型，模擬真實效果等現(xiàn)實中不能親身體驗的虛擬效果，配合虛擬實驗室所需的實驗室資源場地，在虛擬環(huán)境中展開體驗式、探索式學(xué)習(xí)。模擬真實實驗室的學(xué)習(xí)資源，可鍛煉學(xué)生掌握核心知識的能力;而模擬現(xiàn)實體驗室、探究問題實驗室可鍛煉學(xué)生的批判思維和解決復(fù)雜問題的能力。

2.人際領(lǐng)域

比認知領(lǐng)域深層次的技能式人際領(lǐng)域，鍛煉學(xué)生具有人際交往能力的培養(yǎng)。團隊協(xié)作能力，要求學(xué)生能夠同他人一起學(xué)習(xí)、一起處理復(fù)雜問題的能力。VR學(xué)習(xí)提供模塊化資源和交互式資源，使學(xué)生必須通過合作和溝通才能完成任務(wù);VR交互沉浸、多人互動空間可為多人互動、VR網(wǎng)絡(luò)會議等協(xié)作活動提供活動場景。

3.個人領(lǐng)域

相較于表面學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)在于鍛煉學(xué)生個人領(lǐng)域的能力。它要求學(xué)生具有學(xué)會學(xué)習(xí)的能力和堅韌的學(xué)習(xí)信念，而這些都由學(xué)生自行發(fā)起、自我約束、自我管理。實現(xiàn)此領(lǐng)域能力的提升，需要平臺給學(xué)生及時反饋的可視化學(xué)習(xí)成果和用學(xué)習(xí)反饋來督促學(xué)生自我學(xué)習(xí)的發(fā)生。VR學(xué)習(xí)通過隱性學(xué)習(xí)引導(dǎo)、顯性學(xué)習(xí)激勵等學(xué)習(xí)資源使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí);通過可視化學(xué)習(xí)成果展示以及全方位評價機制的建立，使學(xué)生更自覺、自發(fā)地學(xué)習(xí)。在VR活動空間，為學(xué)生提供模擬創(chuàng)業(yè)空間、虛擬創(chuàng)客空間，使學(xué)生學(xué)以致用，激發(fā)再學(xué)習(xí)的動力;學(xué)生回顧自我的成長歷程、學(xué)習(xí)經(jīng)歷，會在心理層次上對學(xué)習(xí)的持續(xù)發(fā)生給予更多的信心與勇氣。VR學(xué)習(xí)對于個人領(lǐng)域設(shè)計的豐富學(xué)習(xí)活動，使學(xué)習(xí)遷移變得直接、快速，在短時間內(nèi)獲得學(xué)習(xí)上的成果，給予學(xué)習(xí)最直接的反饋。深度學(xué)習(xí)良好的評價體系，給予學(xué)生良好的心理暗示，激勵下一次深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

四、總結(jié)

技術(shù)對深度學(xué)習(xí)的促進作用在于使學(xué)生能夠自發(fā)地學(xué)習(xí)，并且對表面學(xué)習(xí)到的知識進行深層次的再學(xué)習(xí)，從而獲得人格到心靈上的學(xué)習(xí)與成長。虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于教育，就是在學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)活動上為深度學(xué)習(xí)開辟路徑，讓深度學(xué)習(xí)發(fā)生得更便捷。隨著人們對全息投影的愈加向往，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的延伸技術(shù)——增強現(xiàn)實技術(shù)、混合現(xiàn)實技術(shù)成為炙手可熱的教育教學(xué)工具和手段，在此過程之中離不開深度學(xué)習(xí)理念帶來的教育評鑒與教育反饋上的新的沖擊，并且也會將他們“虛擬”與“現(xiàn)實”交互的這一優(yōu)點展現(xiàn)在深度學(xué)習(xí)的范式和機制中去，這也將會顛覆過往所有的教育范式。

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◎編輯 常超波

The Linkage Significance of Deep Learning and Virtual Reality Technology

HUO Li-hua

Abstract：The new requirements of deep learning personnel training and put forward as of twenty-first Century， based on the surface learning and shallow learning based on knowledge， understanding， critical， active learning， and with the use of knowledge to solve personal problems and interpersonal problems. The implication of virtual reality technology in depth the significance of learning， is to use the technology to create a suitable for the occurrence of deep learning in learning resources， learning environment and learning activities， make deep learning is more likely to occur. From the three dimensions of learning，research and exploration of virtual reality technology to support the new deep learning paradigm.

Key words：deep learning;virtual reality technology;VR learning