徐鳳婷 曹衛(wèi)真

摘? 要 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，可為學(xué)習(xí)者提供沉浸式、個(gè)性化、智能化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，成為近年來研究的熱點(diǎn)話題。在分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的理論依據(jù)、實(shí)踐依據(jù)、技術(shù)支持以及主要原則的基礎(chǔ)上，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為主導(dǎo)，融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境要素，構(gòu)建融合學(xué)、教、管、評(píng)、創(chuàng)的LTMEC-VR智慧學(xué)習(xí)環(huán)境模型。該模型具備交互性、體驗(yàn)性、沉浸性、啟發(fā)性和智能性，支持學(xué)生的“學(xué)”與“創(chuàng)”，促進(jìn)教師的“教”與“評(píng)”，便于管理者智能化地“管”，以期為虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，更好地支持教與學(xué)助力。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí);智慧學(xué)習(xí)環(huán)境;情境學(xué)習(xí);人工智能;教育信息化

中圖分類號(hào)：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）07-0012-05

1 問題的提出

近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展迅猛，以其具有強(qiáng)交互、高仿真、深體驗(yàn)等特性而逐漸受到教育界的廣泛關(guān)注。教育部辦公廳2018年2月印發(fā)的《2018年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》和2019年3月印發(fā)的《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》中都明確提出要推動(dòng)大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等新技術(shù)在教育教學(xué)中的深入應(yīng)用。2019年11月，教育部發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》中明確鼓勵(lì)利用虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段呈現(xiàn)因受時(shí)空限制而在現(xiàn)實(shí)世界中無法觀察和控制的事物和現(xiàn)象、變化太快或太慢的過程，以及有危險(xiǎn)性、破壞性和對(duì)環(huán)境有危害的實(shí)驗(yàn)[1]。

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是以交互式計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，創(chuàng)建與真實(shí)環(huán)境在視、聽、觸感等方面高度近似的數(shù)字化虛擬環(huán)境，用戶借助于專業(yè)設(shè)備與該虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互，可產(chǎn)生身臨其境、跨越時(shí)空的感受及體驗(yàn)的科學(xué)技術(shù)[2]。然而，應(yīng)用VR技術(shù)進(jìn)行教與學(xué)的實(shí)踐仍在艱難探索中，國(guó)內(nèi)關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的相關(guān)教學(xué)研究和應(yīng)用還處于探索階段，VR技術(shù)不能滿足個(gè)性化、智能化學(xué)習(xí)的問題也日漸凸顯。

隨著5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的應(yīng)用與普及，學(xué)習(xí)環(huán)境作為支撐教與學(xué)的重要學(xué)習(xí)場(chǎng)所，越發(fā)趨于智慧化，從而衍生出智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一種能感知學(xué)習(xí)情境、識(shí)別學(xué)習(xí)者特征和提供適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)資源及便利互動(dòng)工具、自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)過程及評(píng)測(cè)學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的活動(dòng)空間[3]。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境能夠支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)的構(gòu)建，并提供及時(shí)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，是數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的一種高級(jí)形式，能夠很好地彌補(bǔ)VR技術(shù)不能提供個(gè)性化、智能化學(xué)習(xí)的不足，但其無法提供生動(dòng)逼真的真實(shí)體驗(yàn)，信息冗余而學(xué)習(xí)者注意力難以集中導(dǎo)致的認(rèn)知負(fù)荷超量問題，也成為近年來研究者關(guān)注的問題。5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為促進(jìn)VR與智能技術(shù)的融合發(fā)展提供了新機(jī)遇。VR技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，促進(jìn)了教學(xué)媒體向?qū)W習(xí)環(huán)境的轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)環(huán)境從物理環(huán)境延伸至虛擬空間，催生出個(gè)性化、智慧化的學(xué)習(xí)資源與環(huán)境。筆者結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的要素，嘗試構(gòu)建基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境模型，以期為VR技術(shù)更好地服務(wù)于教育教學(xué)助力。

2 VR技術(shù)融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的依據(jù)與原則

基于VR技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是指以VR技術(shù)為主導(dǎo)，通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)的融入與支持，為教師和學(xué)生提供教與學(xué)的智能化服務(wù)，有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的智能化、個(gè)性化、集成化的數(shù)字虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境。

VR技術(shù)融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的主要依據(jù)

1）理論依據(jù)。具身認(rèn)知理論、建構(gòu)主義理論、情境認(rèn)知理論是VR技術(shù)融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的主要理論依據(jù)。具身認(rèn)知理論認(rèn)為體驗(yàn)是知識(shí)獲取中不可缺少的途徑，環(huán)境/情境是保證認(rèn)知不可缺少的條件[4]。理想的學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)該包括情境、交流、協(xié)作和意義建構(gòu)四個(gè)部分，而學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)是一個(gè)多元?jiǎng)討B(tài)且與學(xué)習(xí)環(huán)境主動(dòng)建構(gòu)的過程。以VR和人工智能等新技術(shù)開展具身學(xué)習(xí)及個(gè)性化學(xué)習(xí)等教與學(xué)的活動(dòng)，成為教育信息化2.0時(shí)代教育發(fā)展的新要求[5]。情境認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)個(gè)體與真實(shí)情境的互動(dòng)，認(rèn)為情境是學(xué)生的思維認(rèn)知與行動(dòng)的基礎(chǔ)[6]?；赩R技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中所創(chuàng)設(shè)的接近真實(shí)情境的場(chǎng)景，能夠促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不斷反思與交流互動(dòng)，提供給教師更多的過程性幫助，幫助教師開展真實(shí)評(píng)價(jià)。建構(gòu)主義理論主張世界是客觀存在的，但是對(duì)于事物的理解卻是由個(gè)人所決定，重視個(gè)體與環(huán)境之間的交互作用所產(chǎn)生的新知識(shí)的意義建構(gòu)，強(qiáng)調(diào)情境在促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行意義建構(gòu)中的重要作用，學(xué)習(xí)總是與一定的社會(huì)文化背景（即情境）相聯(lián)系的，學(xué)生在實(shí)際情境中學(xué)習(xí)，利用原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)新知識(shí)進(jìn)行同化與順應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)?；赩R技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)情境是復(fù)雜的，不僅包含學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)，還需提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源服務(wù)。

2）實(shí)踐依據(jù)。近年來，VR技術(shù)與智慧學(xué)習(xí)環(huán)境在教育教學(xué)中的實(shí)踐研究取得一定的成果。VR技術(shù)在教育中的應(yīng)用使學(xué)生進(jìn)入現(xiàn)實(shí)課堂無法實(shí)現(xiàn)的更接近教學(xué)內(nèi)容的虛擬場(chǎng)景，幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行意義建構(gòu)和對(duì)已有知識(shí)的重組，從而加深對(duì)具體情境和特殊內(nèi)容的真實(shí)感知，促進(jìn)對(duì)知識(shí)的深刻理解。信息技術(shù)與教育教學(xué)的深入融合催生出智慧教育，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境為實(shí)現(xiàn)智慧教育發(fā)揮了不可替代的作用。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)為教育教學(xué)的變革助力，提供高效化、強(qiáng)交互、智能化等方面的教學(xué)與管理支持服務(wù)。VR融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)環(huán)境從單一走向多元、從封閉走向開放，打造更加個(gè)性化、公平化、智慧化的學(xué)習(xí)場(chǎng)所。

3）技術(shù)支持。VR、5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)是主要的技術(shù)支撐。運(yùn)用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理空間和虛擬空間的延伸和擴(kuò)展，為學(xué)生提供身臨其境的強(qiáng)交互、深體驗(yàn)和高沉浸的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。5G作為數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)調(diào)以用戶為中心，其峰值速率與超大網(wǎng)絡(luò)容量能夠有效滿足VR的大數(shù)據(jù)量傳輸與物聯(lián)網(wǎng)通信順暢。人工智能技術(shù)的發(fā)展使VR技術(shù)更加智能化，不僅可以模擬和還原現(xiàn)實(shí)世界中的某些情況，并構(gòu)建智能的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬教學(xué)環(huán)境，而且可以大大增強(qiáng)虛擬世界的效果和用戶的互動(dòng)體驗(yàn)，不斷為學(xué)生提供支持和指導(dǎo)，更自然地反饋用戶行為，幫助學(xué)生克服困難并大大提高學(xué)習(xí)效率[7]。通過物聯(lián)網(wǎng)將智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中的智能傳感器、智能環(huán)控設(shè)備等進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的溫度高低、光線強(qiáng)弱、空氣調(diào)換、開關(guān)聲控等智能化調(diào)控。智能交互設(shè)備為教師和學(xué)生提供多通道的展示效果，為開展靈活多樣的教與學(xué)提供便利。在人工智能技術(shù)的支持下，學(xué)生的差異可以得到充分尊重，并且支持學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況定制學(xué)科、課程或知識(shí)點(diǎn)，以滿足他們的個(gè)性化需求[8]。借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，面部表情特征分析有利于掌握學(xué)生的實(shí)時(shí)情況，迅速作出決策，從而為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)材料和指導(dǎo)，并滿足學(xué)生的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)需求。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)的融入與支持，學(xué)習(xí)環(huán)境向更加智能化、數(shù)據(jù)化以及適應(yīng)性的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境方向發(fā)展[9]，實(shí)現(xiàn)了實(shí)體環(huán)境與虛擬學(xué)習(xí)空間的整合，教學(xué)將更加身臨其境、互動(dòng)化、智慧化。

VR技術(shù)融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的主要原則? 基于VR技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)主要包括個(gè)性化學(xué)習(xí)、情境化學(xué)習(xí)、智能化學(xué)習(xí)這三方面的原則。根據(jù)學(xué)生的個(gè)體差異進(jìn)行個(gè)性化的教與學(xué)是智慧學(xué)習(xí)環(huán)境必不可少的重要原則。隨著智能技術(shù)在學(xué)習(xí)環(huán)境中的應(yīng)用與普及，為實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教與學(xué)的教育愿景帶來更多的可能。通過身體器官感知與學(xué)習(xí)環(huán)境的交互，促使學(xué)生開展具身體驗(yàn)、合作交流以及情境交互等活動(dòng)。借助于智能技術(shù)預(yù)測(cè)學(xué)生的狀態(tài)，促進(jìn)學(xué)生將身體融入課堂學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。隨著學(xué)習(xí)方式日趨多樣化，學(xué)習(xí)場(chǎng)景日趨多元化，情境化學(xué)習(xí)成為學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)的重要考慮因素之一。通過創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的知識(shí)情境，學(xué)生在情境學(xué)習(xí)過程中生成經(jīng)驗(yàn)，提高解決問題的能力。這里的情境不僅僅代表真實(shí)情境，也包括虛擬情境、抽象化情境等。情境化學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)人與環(huán)境的互動(dòng)，通過豐富的情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，多感官參與來感知知識(shí)。與傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)環(huán)境相比，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建更注重為學(xué)生提供智能化的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，包括物理環(huán)境、資源推送、數(shù)據(jù)分析、科學(xué)評(píng)價(jià)等方面。智能化學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)最終落地到每位學(xué)生的自適應(yīng)學(xué)習(xí)與個(gè)性化學(xué)習(xí)中，建設(shè)基于VR技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境能夠在實(shí)體設(shè)施、教與學(xué)資源、管理與評(píng)價(jià)等方面提供更多的支持。

3 LTMEC-VR智慧學(xué)習(xí)環(huán)境模型建構(gòu)

智能時(shí)代的快速發(fā)展對(duì)個(gè)性化、情境化、智能化等學(xué)習(xí)方式的需求度逐漸提高，構(gòu)建基于VR技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的重要性日漸凸顯。在分析VR技術(shù)融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的依據(jù)與原則的基礎(chǔ)上，本文以VR技術(shù)為主導(dǎo)，融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的要素，構(gòu)建融合學(xué)（Learn）、教（Teach）、管（Manage）、評(píng)（Evaluate）、創(chuàng)（Create）的LTMEC-VR智慧學(xué)習(xí)環(huán)境模型，如圖1所示。在該模型中，學(xué)習(xí)環(huán)境能夠?qū)崿F(xiàn)物理環(huán)境與虛擬環(huán)境相融合，支持學(xué)生個(gè)性化的學(xué)與創(chuàng)，促進(jìn)教師的教與評(píng)，便于管理者智能化地管，提供給學(xué)生自適應(yīng)和個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源服務(wù)，支持正式與非正式學(xué)習(xí)?；赩R技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境有著交互性、體驗(yàn)性、沉浸性、啟發(fā)性與智能性等特征。

交互性? VR技術(shù)使用多種傳感器與多維智能的環(huán)境發(fā)生交互作用，當(dāng)學(xué)生移動(dòng)時(shí)，整個(gè)虛擬視景也隨之移動(dòng)，這是區(qū)別于其他技術(shù)媒體的一大特性。不僅僅是虛擬視景作用于人，人也可以對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行控制并交互，實(shí)現(xiàn)各種有效而生動(dòng)的反饋，由學(xué)生主動(dòng)地根據(jù)視景進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。教師從VR教育云平臺(tái)的虛擬資源庫中調(diào)取相應(yīng)資源，為學(xué)生提供視、聽、觸覺等多維反饋，激發(fā)學(xué)生積極與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互?；赩R技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境支持多元交互工具，便于生生、師生互動(dòng)交流，搭建逼真的學(xué)習(xí)情境幫助學(xué)生與虛擬客體進(jìn)行交互，促進(jìn)學(xué)生深層次認(rèn)知建構(gòu)。

體驗(yàn)性? 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[10]。學(xué)生在虛擬環(huán)境中的學(xué)習(xí)行為以體驗(yàn)為主，以第一視角進(jìn)行體驗(yàn)，克服外界干擾，促進(jìn)學(xué)習(xí)的整體感知。通過虛擬的三維動(dòng)態(tài)視景，學(xué)生能夠在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中獲得全方位、更逼真的“真實(shí)”體驗(yàn)。學(xué)生擁有身臨其境的浸入式體驗(yàn)，對(duì)環(huán)境所承載的知識(shí)或信息進(jìn)行順應(yīng)、同化和遷移，從而進(jìn)行有意義建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)習(xí)的發(fā)生。

沉浸性? 虛擬學(xué)習(xí)技術(shù)支持的學(xué)習(xí)環(huán)境強(qiáng)調(diào)學(xué)生的沉浸式學(xué)習(xí)狀態(tài)，通過VR設(shè)備構(gòu)建虛擬的、個(gè)體的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生在該環(huán)境中進(jìn)行個(gè)體化的學(xué)習(xí)和感知[11]。學(xué)生全身心投入虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體作用，通過多感官感知，不僅是視覺的感知沉浸，更是聽覺、觸覺、力覺甚至嗅覺的身體與運(yùn)動(dòng)感知沉浸，是更深層次的心靈沉浸，突破以往常規(guī)的鍵盤和鼠標(biāo)發(fā)生作用，為學(xué)生營(yíng)造智能的學(xué)習(xí)環(huán)境。VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)多感官參與，打破時(shí)空局限，使學(xué)生完全沉浸于虛擬的學(xué)習(xí)情境。

啟發(fā)性? VR技術(shù)支持的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境可以模擬真實(shí)世界，跨越時(shí)空障礙，呈現(xiàn)過去與現(xiàn)在、遠(yuǎn)方與近處的虛擬視景，學(xué)生能在體驗(yàn)、沉浸、交互的基礎(chǔ)上進(jìn)行啟發(fā)性學(xué)習(xí)。在基于VR技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生可以實(shí)時(shí)與同伴、教師分享感受或疑問，通過分析差異進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，批判性地掌握結(jié)構(gòu)化知識(shí)，實(shí)現(xiàn)情境與抽象概念的有機(jī)結(jié)合。虛擬世界所提供的空間讓學(xué)生從定性和定量綜合集成的智能環(huán)境中得到深層次的感知和理性認(rèn)識(shí)，深化概念理解與掌握，萌發(fā)更多創(chuàng)造性的想法，從而培養(yǎng)想象力和創(chuàng)造力。

智能性? 借助于人工智能、大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析等智能技術(shù)的支持，基于VR技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境為學(xué)生提供物理環(huán)境智能調(diào)控和智能化學(xué)習(xí)支持，能動(dòng)態(tài)識(shí)別學(xué)生個(gè)性學(xué)習(xí)特征（包括學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)偏好、學(xué)習(xí)需求等）和認(rèn)知情況（包括認(rèn)知基礎(chǔ)與認(rèn)知水平）;根據(jù)數(shù)據(jù)分析技術(shù)動(dòng)態(tài)提供個(gè)性化推薦，支持教師與學(xué)生靈活互動(dòng)、多元評(píng)價(jià)等。VR技術(shù)的引入可以為學(xué)生提供真實(shí)世界所不具備的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，而智能技術(shù)的融入使學(xué)生的學(xué)習(xí)不受時(shí)空局限，為培養(yǎng)學(xué)生思維和創(chuàng)造力提供更高效的支持[12]。

4 LTMEC-VR智慧學(xué)習(xí)環(huán)境模型的應(yīng)用

在5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)的支持下，基于VR技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境能夠?yàn)榻處?、學(xué)生、管理者提供新的應(yīng)用模式，如圖2所示。運(yùn)用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理空間和虛擬空間的延伸和擴(kuò)展，為學(xué)生提供身歷其境的強(qiáng)交互、深體驗(yàn)和高沉浸的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。5G技術(shù)的高帶寬、低延時(shí)、大容量特性為獲取VR教育云平臺(tái)的教育教學(xué)資源提供支持。物聯(lián)網(wǎng)融入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)、人人互聯(lián)、人物互聯(lián)，為教師和學(xué)生提供多通道的展示效果，為開展靈活多樣的教育教學(xué)提供便利。VR教育云平臺(tái)與智能移動(dòng)終端為教與學(xué)提供資源服務(wù)，對(duì)學(xué)生應(yīng)用VR進(jìn)行體驗(yàn)、交互、協(xié)作和評(píng)價(jià)及教師教學(xué)全過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步與存儲(chǔ)，便于教師和學(xué)生課后進(jìn)行反思、評(píng)價(jià)，為管理者對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的實(shí)時(shí)境況進(jìn)行智能分析與調(diào)整提供支持。

對(duì)于學(xué)生（學(xué)—?jiǎng)?chuàng)）? 學(xué)生在課前明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，基于VR教育云平臺(tái)上的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行課前預(yù)習(xí)、自主探究，將新知識(shí)與原有的認(rèn)知結(jié)合進(jìn)行整合，提出問題并帶到課上去解決。VR技術(shù)在課堂教學(xué)中提供了情境交互、虛擬體驗(yàn)以及情感共識(shí)等支持，幫助學(xué)生在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中構(gòu)建新的知識(shí)體系。例如，學(xué)生通過VR提供的虛擬角色、實(shí)驗(yàn)過程、操作演練等體驗(yàn)，真正地身臨其境，促進(jìn)意義建構(gòu)和知識(shí)遷移。在虛擬學(xué)習(xí)情境中，學(xué)生通過體驗(yàn)、觀察、動(dòng)手操作、自我反思、協(xié)作分享、多元評(píng)價(jià)等方式獲得具體經(jīng)驗(yàn)，從而完成學(xué)習(xí)目標(biāo)[13]。學(xué)生在情境交互和虛擬體驗(yàn)過程中隨時(shí)隨地和教師、同伴分享感受和疑問，并得到即時(shí)回應(yīng)，提高學(xué)習(xí)效率。在這種沉浸式、體驗(yàn)式的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行批判性思考、吸收，掌握復(fù)雜的概念與情境結(jié)合的非結(jié)構(gòu)化的知識(shí)或技能，并將這種知識(shí)或技能用于新的情境使學(xué)習(xí)效果發(fā)生遷移或質(zhì)變，實(shí)現(xiàn)觸類旁通的學(xué)習(xí)效果[14]。借助虛擬技術(shù)，可以擴(kuò)展和加強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知，在保持內(nèi)部結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大微觀世界中肉眼無法觀察到的材料，使學(xué)生清楚地看到和理解其結(jié)構(gòu)的特征。虛擬技術(shù)以其動(dòng)態(tài)、多維、全面地模擬現(xiàn)實(shí)世界的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)了學(xué)生的直觀感覺，使他們獲得學(xué)科世界無法體驗(yàn)的感覺。

基于VR技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境提倡在“在體驗(yàn)中學(xué)”“在體驗(yàn)中創(chuàng)”。通過創(chuàng)設(shè)逼真的虛擬情境、沉浸式的體驗(yàn)、多重感官的刺激、動(dòng)態(tài)交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境，有效激發(fā)學(xué)生輕松、愉快的積極情緒，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。在VR技術(shù)支持下的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，教師借助VR教育游戲，在游戲中設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的問題，融入寓教于樂的教學(xué)理念，激發(fā)學(xué)生思考、分析、協(xié)作、探究并解決問題，在這一過程中促進(jìn)學(xué)生高階思維的形成，有利于學(xué)生在解決問題時(shí)逐步提高創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

對(duì)于教師（教—評(píng)）? VR教育云平臺(tái)為教師課前準(zhǔn)備提供了豐富的教學(xué)資源與智能平臺(tái)。教師在課前需要準(zhǔn)備教學(xué)設(shè)計(jì)，充分把握教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用智能平臺(tái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)情診斷，了解學(xué)生已有的認(rèn)知基礎(chǔ)與水平，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)資源，預(yù)測(cè)課堂情況及可能會(huì)出現(xiàn)的問題。教師在全面把握教學(xué)內(nèi)容的情況下利用VR資源及其云平臺(tái)，針對(duì)不同水平的學(xué)生設(shè)計(jì)個(gè)性化的教學(xué)準(zhǔn)備，統(tǒng)籌整體的教學(xué)情況，為學(xué)生對(duì)新知識(shí)進(jìn)行意義建構(gòu)做好準(zhǔn)備。在課堂授課階段，教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)奶摂M學(xué)習(xí)情境，根據(jù)學(xué)生的體驗(yàn)情況，提供即時(shí)的跟蹤指導(dǎo)與反饋。設(shè)置具有一定挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，利用VR技術(shù)分配不同的角色，安排學(xué)生進(jìn)行分組協(xié)作，讓學(xué)生在虛擬情境中獲得真實(shí)體驗(yàn)的同時(shí)也圍繞教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)進(jìn)行針對(duì)性的思考與學(xué)習(xí)。在這個(gè)虛擬的世界中，學(xué)生可以“進(jìn)入”現(xiàn)實(shí)生活的“真實(shí)”情境，將學(xué)科知識(shí)與情境感知進(jìn)行有效對(duì)接，在教師的指導(dǎo)下參加各種實(shí)踐活動(dòng)，并通過個(gè)人體驗(yàn)活動(dòng)學(xué)習(xí)各種技能，提高實(shí)踐能力[15]。

創(chuàng)設(shè)虛擬情境是為了幫助學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)世界，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在這一過程中充當(dāng)著學(xué)生認(rèn)知的中介或工具。在學(xué)生自主探究體驗(yàn)和小組合作結(jié)束后，教師利用VR智能云平臺(tái)對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行展示，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴。采用問卷調(diào)查、項(xiàng)目學(xué)習(xí)、試題測(cè)評(píng)等評(píng)價(jià)方式，以生生互評(píng)、師生互評(píng)等評(píng)價(jià)為主，基于學(xué)生在VR教育云平臺(tái)中的學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、發(fā)帖數(shù)量與質(zhì)量、小組協(xié)作的頻次、測(cè)試分?jǐn)?shù)與系統(tǒng)評(píng)估等評(píng)價(jià)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行診斷，從而指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐?；赩R技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境可實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境虛擬化、教學(xué)內(nèi)容可視化、教學(xué)過程交互化、教學(xué)管理智能化、教學(xué)評(píng)價(jià)客觀化、教學(xué)反思具體化，為教師提供科學(xué)智能的體驗(yàn)與服務(wù)，有效地節(jié)省備課、批改作業(yè)等教學(xué)管理時(shí)間，提高教學(xué)效率。

對(duì)于管理者（管）? 在5G、物聯(lián)網(wǎng)、VR、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)支持下，促進(jìn)管理者的智能“管”，提供智能識(shí)別、匹配、推送、評(píng)價(jià)等服務(wù)，融入人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境中教與學(xué)全過程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、分析、管理、存儲(chǔ)等，為教師與學(xué)生提供科學(xué)精準(zhǔn)的診斷與反饋，有效提高教、學(xué)、管的質(zhì)量與水平。管理者可以對(duì)基于VR技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行智能管理，包括物理環(huán)境、虛擬空間、學(xué)生情況、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)設(shè)備等方面，利用物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)為教師與對(duì)應(yīng)的課室進(jìn)行關(guān)聯(lián)授權(quán)，實(shí)現(xiàn)智能管控教學(xué)設(shè)備[16];通過了解學(xué)生出勤情況、興趣偏好、知識(shí)水平和交互方式等進(jìn)行學(xué)習(xí)風(fēng)格預(yù)測(cè)，整合學(xué)生的行為表現(xiàn)、認(rèn)知?jiǎng)酉蜻M(jìn)行統(tǒng)籌分析，刻畫學(xué)生的學(xué)習(xí)肖像，從而為學(xué)生推送適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)資源，支持個(gè)性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。管理者通過設(shè)備記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)全程，建立學(xué)習(xí)檔案，同步學(xué)習(xí)中的體驗(yàn)結(jié)果、交互及測(cè)試情況、生生評(píng)價(jià)、師生評(píng)價(jià)等數(shù)據(jù)，便于課后、期中或期末系統(tǒng)科學(xué)地進(jìn)行分析與評(píng)估，為教師、學(xué)生、家長(zhǎng)提供可參考的學(xué)習(xí)效果診斷，有效地提高管理效率與水平。VR教育云平臺(tái)與智能移動(dòng)終端為教與學(xué)提供資源服務(wù)，對(duì)學(xué)生VR體驗(yàn)、交互、協(xié)作和評(píng)價(jià)及教師教學(xué)全過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步與存儲(chǔ)，便于教師和學(xué)生課后進(jìn)行反思、評(píng)價(jià)，為管理者對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的實(shí)時(shí)境況進(jìn)行智能分析與調(diào)整提供支持。

5 結(jié)語

學(xué)習(xí)環(huán)境集資源、技術(shù)和服務(wù)為一體，是實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的基礎(chǔ)保障。本研究結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的要素，構(gòu)建集學(xué)（learn）、教（Teach）、管（Manage）、評(píng)（Evaluate）、創(chuàng)（Create）的LTMEC-VR智慧學(xué)習(xí)環(huán)境模型。由于資源、設(shè)備及場(chǎng)地的限制，關(guān)于該模型的應(yīng)用效果還有待深入探索，如何在實(shí)踐中逐步完善是后續(xù)研究進(jìn)一步探究的問題。VR作為一種新興技術(shù)，在教育教學(xué)中的應(yīng)用方興未艾，如何將VR技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)還存在一定的挑戰(zhàn)。未來，VR與人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的深度融合，構(gòu)建智能化的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，滿足教與學(xué)的需求，將是教育信息化和智慧教育的重要發(fā)展方向?！?/p>

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