翁 嘉

(浙江旅游職業(yè)學(xué)院 外語系，浙江 杭州 311231)

2020年初的新型冠狀病毒肺炎疫情影響到全國各地，這也帶來了虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality，簡稱VR)產(chǎn)業(yè)的新的應(yīng)用可能。VR技術(shù)在30多年前就已經(jīng)開始在軍事航天等高端領(lǐng)域得到研發(fā)應(yīng)用[1]。VR技術(shù)在歐美以及日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有成熟的實(shí)際應(yīng)用，形成產(chǎn)業(yè)鏈，在國內(nèi)也發(fā)展迅速，近年來VR技術(shù)在教育、制造、文化、健康、商貿(mào)等領(lǐng)域均有不同水平的實(shí)際應(yīng)用，是重要的發(fā)展學(xué)科[2]。隨著5G技術(shù)的商用化，有望借此解除數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i，解決網(wǎng)速不夠?qū)е碌膱D像渲染能力不足、延遲造成的用戶眩暈感等問題。

另一方面，在高等教育中實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)是具有特色并有極其重要地位的內(nèi)容，但也存在一些問題。盧孔寶通過大量企業(yè)調(diào)研并結(jié)合學(xué)情與企業(yè)人才需求等因素發(fā)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的問題普遍存在于學(xué)生、教師與實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容這三方面上[3]。而實(shí)訓(xùn)教學(xué)由于教學(xué)內(nèi)容的特殊性，受到環(huán)境場地、設(shè)施設(shè)備、時(shí)間空間等因素的制約，因此如何通過教育信息化手段來改善實(shí)訓(xùn)課程成為值得探討研究的問題。

1 設(shè)計(jì)策略與實(shí)踐案例

VR技術(shù)具有3I特征，即沉浸性(immersion)、交互性(interaction)、構(gòu)想性(imagination)[4]，如果加上智慧教學(xué)中不可或缺的智能性(intelligence)則成為4I，可以給教學(xué)帶來極大的變革，也為創(chuàng)建教學(xué)情境提供了有力的支持。2018年4月教育部發(fā)布《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，明確提出加強(qiáng)高等院校虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境建設(shè)，以服務(wù)信息化教學(xué)需要[5]。國家正在實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，需要利用VR技術(shù)將現(xiàn)代教育技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢相結(jié)合，將教師主導(dǎo)與學(xué)生主體相結(jié)合，并基于此進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐。鐘正等從體驗(yàn)式學(xué)習(xí)環(huán)境的角度切入提出需要依照真實(shí)性原則、易于導(dǎo)航原則、內(nèi)容適度原則與反思性原則來進(jìn)行課程設(shè)計(jì)[6]，筆者從認(rèn)知負(fù)荷理論的角度結(jié)合VR的4I特性，重新對(duì)其解構(gòu)分析并提出以下設(shè)計(jì)原則。

1.1 設(shè)計(jì)原則

(1)真實(shí)情境建構(gòu)原則

由于VR技術(shù)最大的特長就是能提供一種身臨其境的環(huán)境來模擬現(xiàn)實(shí)情境，所以構(gòu)建的情境越貼近現(xiàn)實(shí)，則越能降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，有利于提高沉浸感，便于進(jìn)行學(xué)習(xí)遷移，將已有知識(shí)技能應(yīng)用到新的情境中去。在實(shí)訓(xùn)課程中，則更加重視工作崗位中真實(shí)情境的實(shí)際應(yīng)用意義，逼真的情境有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

(2)合理交互引導(dǎo)原則

借助自然流暢的體感交互一方面可以大大增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的沉浸度與體驗(yàn)感；但另一方面，若沒有合理的交互引導(dǎo)，學(xué)習(xí)者會(huì)迷失在各種場景中而不知所措，反而增加其認(rèn)知負(fù)荷。

(3)自由探究構(gòu)想原則

與以往的傳統(tǒng)模式不同，在VR世界中沒有固定的視角與各種限制，學(xué)習(xí)者在空間中可以進(jìn)行自由探究，通過觀察與自主探索可以更好地認(rèn)識(shí)環(huán)境。設(shè)計(jì)時(shí)盡量充分鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者以任務(wù)驅(qū)動(dòng)，去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

(4)智能評(píng)價(jià)反思原則

正如現(xiàn)實(shí)中的人際交往一般，學(xué)習(xí)者的所作所為會(huì)得到及時(shí)反饋，交流得當(dāng)會(huì)得到正面的結(jié)果，而如果不適當(dāng)或者錯(cuò)誤的言行則會(huì)帶來負(fù)面的反饋，以此讓學(xué)習(xí)者在相對(duì)安全的環(huán)境下嘗試各種溝通策略的同時(shí)，可以反思自己應(yīng)該如何正確開展社交。正如很多智能家電那樣，通過人工智能、語音識(shí)別等技術(shù)，可以使與機(jī)器之間的溝通更加自然。而預(yù)設(shè)場景下的智能評(píng)分也將會(huì)是教育發(fā)展創(chuàng)新與評(píng)價(jià)改革的未來方向之一。

1.2 實(shí)踐案例

本案例以浙江省某高校日語專業(yè)學(xué)生為對(duì)象，基于VR技術(shù)進(jìn)行了高職日語教學(xué)的實(shí)訓(xùn)課程的開發(fā)與實(shí)踐，對(duì)90名大二學(xué)生進(jìn)行了為期三周的VR實(shí)訓(xùn)課程。另有50名學(xué)生作為對(duì)照組，采用傳統(tǒng)教學(xué)法進(jìn)行實(shí)訓(xùn)課程授課。

根據(jù) “單純利用計(jì)算機(jī)屏幕畫面實(shí)現(xiàn)”“加入可穿戴傳感器計(jì)算機(jī)屏幕畫面”“加入專用傳感器計(jì)算機(jī)屏幕畫面”“加入專用傳感器并阻斷操作者視力”“實(shí)時(shí)加入真實(shí)視頻畫面”這五類VR技術(shù)，本案例所采用的屬于其中的“加入專用傳感器并阻斷操作者視力虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”[7]。使用此設(shè)備真實(shí)感較強(qiáng)，可以有效提高學(xué)習(xí)者的沉浸感，兼顧活動(dòng)性，較大程度貼近自然環(huán)境開展實(shí)訓(xùn)。案例所使用的軟件具備良好的模塊管理，包含“管理體系模塊”“VR實(shí)訓(xùn)模塊”與“測試/解答模塊”。

(1)管理體系模塊

教師可通過使用該平臺(tái)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，管理使用平臺(tái)的班級(jí)和學(xué)習(xí)者，并對(duì)VR資源庫及實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行日常管理和維護(hù)。根據(jù)需要可隨時(shí)查閱建設(shè)資源庫，資源庫格式包括全景圖片類、視頻類、3D模型類以及全景3D混搭類模式。學(xué)習(xí)者佩戴頭顯后，教師可以通過管理終端，實(shí)時(shí)查看和管理學(xué)習(xí)者的當(dāng)前畫面和視覺關(guān)注焦點(diǎn)。

(2)VR實(shí)訓(xùn)模塊

學(xué)習(xí)者為實(shí)訓(xùn)的主體，是整個(gè)平臺(tái)的核心?；趫龅匾约邦A(yù)算的考慮，進(jìn)行了同時(shí)支持10人佩戴VR頭顯在線體驗(yàn)的建設(shè)。由局域網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制管理，支持查看每一終端實(shí)時(shí)畫面以及終端連接狀態(tài)。

實(shí)訓(xùn)包含管理模式與自由模式兩種，其中管理模式由教師端進(jìn)行控制，主要用于指定視角的教學(xué)演示。根據(jù)文獻(xiàn)研究的情況，只有認(rèn)知負(fù)荷合理，才能提升學(xué)習(xí)績效。在該模式下學(xué)習(xí)者可見的視角由教師端控制或由預(yù)設(shè)虛擬化身進(jìn)行引導(dǎo)，保證課程質(zhì)量，不會(huì)帶來多余信息干擾，避免認(rèn)知負(fù)荷過載。而自由模式下，學(xué)習(xí)者可以在自由視角開展探索學(xué)習(xí)，可自主進(jìn)行內(nèi)容及場景的切換，具有高度的自由度即沉浸感。學(xué)習(xí)者按照教學(xué)任務(wù)要求完成語音講解，所完成的每一項(xiàng)任務(wù)的學(xué)習(xí)材料將在線提交給教師進(jìn)行評(píng)閱與反饋。

(3)測試/解答模塊

在該模塊主要分為三種類型對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行訓(xùn)練與測試。

第一種為線上知識(shí)問答測試，主要考查學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)點(diǎn)是否了解。教師可以隨時(shí)發(fā)起線上互動(dòng)提問的功能，以實(shí)時(shí)檢測教學(xué)成果。教師通過管理終端，進(jìn)行題目的編寫。題型為不少于4個(gè)選項(xiàng)的選擇題，教師可以通過發(fā)送按鈕，傳遞到每個(gè)連線學(xué)習(xí)者的VR頭顯中。接收到提問的學(xué)習(xí)者，可以通過手柄或者視覺熱點(diǎn)交互選擇答案。提交后，學(xué)習(xí)者可以立刻看到自己的正確率等情況，教師管理終端也可以獲得實(shí)時(shí)的信息反饋，知道學(xué)習(xí)者的具體答題情況如正確率等，以便隨時(shí)掌握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏。

第二種為線上智能實(shí)訓(xùn)測試，主要考查學(xué)習(xí)者是否能正確掌握并運(yùn)用知識(shí)點(diǎn)。如在《飯店日語》課程的日式餐具擺盤章節(jié)，利用VR模擬下學(xué)習(xí)者使用手柄操作日式餐具進(jìn)行擺盤實(shí)訓(xùn)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)擺盤的正確度和完成度進(jìn)行自動(dòng)評(píng)分。學(xué)習(xí)者可以反復(fù)進(jìn)行操作，挑戰(zhàn)更高得分。教師可以將某位學(xué)習(xí)者的操作界面作為示范投屏到公用大屏幕上進(jìn)行全屏展示，由學(xué)習(xí)者開展互學(xué)互評(píng)，再由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)指導(dǎo)。

第三種為混合實(shí)訓(xùn)測試，主要考查學(xué)習(xí)者對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際掌握情況和應(yīng)用情況。學(xué)習(xí)者根據(jù)VR系統(tǒng)引導(dǎo)，進(jìn)行各類實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，語音將被各自的手柄錄制并上傳到管理端。教師可以隨時(shí)調(diào)用學(xué)習(xí)者的語音進(jìn)行點(diǎn)評(píng)講解，以及評(píng)分反饋。隨著語音識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，該部分可升級(jí)為AI智能語音識(shí)別，可以更好地提升用戶體驗(yàn)，增強(qiáng)智慧學(xué)習(xí)。

另外，系統(tǒng)配套的微課工具支持錄制微課視頻，可按照微課在實(shí)踐教學(xué)中的制作思路進(jìn)行設(shè)計(jì)制作[8]，可剪輯后一鍵導(dǎo)出至教學(xué)軟件或另存到本地，也可以上傳到分享平臺(tái)。

2 效果評(píng)價(jià)

對(duì)各組學(xué)習(xí)者在實(shí)訓(xùn)課程前就基礎(chǔ)水平、學(xué)習(xí)意愿、課程期望等相關(guān)問題進(jìn)行了學(xué)情調(diào)查，前測結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組之間無明顯差異(t=0.094、p=0.924)，說明兩組學(xué)習(xí)者在實(shí)踐前出于基本一致的水平。而對(duì)兩組學(xué)習(xí)者參加基于實(shí)訓(xùn)內(nèi)容考試的成績進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組的學(xué)習(xí)者的成績有明顯提高(見表1)。

表1 考試成績對(duì)比

另外，經(jīng)過VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)之后，實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者參加企業(yè)面試的通過率同比增加了37.93%。在對(duì)參加面試的學(xué)習(xí)者進(jìn)行了半結(jié)構(gòu)式訪談后，大多數(shù)學(xué)習(xí)者對(duì)于VR實(shí)訓(xùn)帶來的實(shí)際幫助大為肯定。

而在實(shí)訓(xùn)結(jié)束的兩個(gè)月后，對(duì)實(shí)驗(yàn)組的90名學(xué)習(xí)者的調(diào)查中，進(jìn)行了教學(xué)成效及滿意度的后測。調(diào)查共發(fā)放問卷90份，回收有效問卷89份。問卷通過李克特五分類正向計(jì)分，5分為滿分，取所有調(diào)查得分的平均值，分值越高則學(xué)習(xí)者越滿意或越認(rèn)可效果。調(diào)查的內(nèi)容與結(jié)果(見表2)。可見，基于VR技術(shù)的實(shí)訓(xùn)課程起到了良好的效果，新穎的教學(xué)形式與真實(shí)的情境有助于提高學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)吸引力，增加學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，激勵(lì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者在考試和面試的表現(xiàn)均有明顯的進(jìn)步。

另一方面，在半結(jié)構(gòu)訪談問及實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者對(duì)于實(shí)訓(xùn)課程的建議意見時(shí)，主要集中在對(duì)硬件設(shè)施的進(jìn)一步升級(jí)強(qiáng)化的期待、希望可以開設(shè)更多的VR課程及實(shí)訓(xùn)時(shí)間和進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)方法等方面。

表2 VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)的成效以及滿意度調(diào)查(n=89)

3 結(jié) 語

基于以上提出教學(xué)設(shè)計(jì)策略，進(jìn)行了基于VR的實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)教師通過高沉浸感高自由度的情境構(gòu)建可以讓學(xué)習(xí)者更加輕松有趣并且逼真有效地進(jìn)行技能的實(shí)際運(yùn)用，通過建立起學(xué)習(xí)者的社交屬性，不與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活脫節(jié)，并且配合任務(wù)驅(qū)動(dòng)的游戲化模式，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作與競爭中更易于提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性與動(dòng)力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。因此，學(xué)生對(duì)于課程有較高的滿意度和配合度。同時(shí)，VR技術(shù)有助于深化學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的理解，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的有效遷移應(yīng)用，進(jìn)而提升實(shí)訓(xùn)效果，提升學(xué)生的綜合能力，教學(xué)效果明顯。然而，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)發(fā)現(xiàn)，課程準(zhǔn)備時(shí)會(huì)受到 VR 教育應(yīng)用資源短缺的影響，許多內(nèi)容無法呈現(xiàn)。而自行拍攝錄制則受到人力物力制約，數(shù)量和質(zhì)量均有限。而VR建設(shè)本身的啟動(dòng)資金以及維護(hù)成本較高，由于硬件軟件等客觀條件的制約，在硬件不斷推陳出新快速發(fā)展中很難保證與時(shí)俱新并一直保持領(lǐng)先。另外，如何將VR技術(shù)與原有的課程內(nèi)容以及知識(shí)體系結(jié)合，需要任課教師有較高的信息化素養(yǎng)以及課程設(shè)計(jì)能力。除了教學(xué)法層面的理論研究需要完善外，也需要對(duì)場景進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，明確學(xué)習(xí)者目的，引發(fā)其開展深層交互，并避免增加學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷而影響學(xué)習(xí)效果，這些對(duì)于師資帶來了較高的挑戰(zhàn)。因此，在5G時(shí)代下如何更好地利用VR技術(shù)開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)的課程設(shè)計(jì)以及實(shí)際運(yùn)用、高校教師如何借助更加方便快捷地創(chuàng)建VR教學(xué)資源庫等問題，還有待進(jìn)一步的研究探索。