VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境

史金倩 張雪超 尤春蘭 董方

摘要：本文通過分析VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)勢，探討了如何打造一個集沉浸感、交互性、構(gòu)想感、智能化、趣味性于一體的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)習(xí)者和虛擬現(xiàn)實環(huán)境很好地融為一體，并在情境學(xué)習(xí)、協(xié)作和探究過程中，建構(gòu)個性化的知識體系。

關(guān)鍵詞：VR；MOOC；建構(gòu)主義；學(xué)習(xí)環(huán)境

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2016）20-0094-03

● 引言

建構(gòu)主義也稱為結(jié)構(gòu)主義，它是由瑞士學(xué)者讓·皮亞杰最早提出來的。皮亞杰認為智慧本質(zhì)上是對環(huán)境的適應(yīng)，智慧的適應(yīng)是一種能動的適應(yīng)。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者基于原有的知識和經(jīng)驗生成意義、建構(gòu)理解的過程，而這一過程常常是在社會文化互動中完成的，這種學(xué)習(xí)理念順應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)時代零存整取式的學(xué)習(xí)模式——“微”學(xué)習(xí)。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境是支持學(xué)習(xí)者進行建構(gòu)性學(xué)習(xí)的各種學(xué)習(xí)資源的組合，這不僅包含物理場所（如課堂），還包括影響學(xué)習(xí)活動的軟環(huán)境（如任務(wù)情景、協(xié)作會話、個人興趣、策略支持、認知工具等）。

當前，大規(guī)模在線開放課程（MOOC）已初露鋒芒，世界各地數(shù)以萬計的學(xué)生可以在MOOC平臺上進行資源分享和知識學(xué)習(xí)；同時，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)又能夠使學(xué)習(xí)客體主動地參與，這與傳統(tǒng)教學(xué)中簡單、被動地接受知識有著本質(zhì)區(qū)別，且學(xué)習(xí)效果大相徑庭。所以說，這些新的教育理念和技術(shù)的發(fā)展，為建構(gòu)主義充分運用于教學(xué)實踐創(chuàng)造了有利的先決條件。

● VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)勢分析

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為“情境”“協(xié)作”“會話”“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素，強調(diào)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的自主性與積極性，重視教學(xué)情境的設(shè)計。而MOOC教學(xué)模式能夠提供免費優(yōu)質(zhì)的在線學(xué)習(xí)資源，打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式中因師資力量和固定課程體系造成的局限性，并有利于實現(xiàn)任何人根據(jù)自己的學(xué)習(xí)目標和任務(wù)規(guī)劃去選擇任何知識。學(xué)生根據(jù)自己已有的知識及興趣愛好能夠主動建構(gòu)新的知識，參與互動，得到反饋，記錄學(xué)習(xí)進度，最終達到學(xué)習(xí)目的，這不再像以往那樣將教師傳授的新知識生硬地搬到記憶中去。因此，可以說MOOC為建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境提供了一個方便、自如的大規(guī)模自主式學(xué)習(xí)平臺。

然而和傳統(tǒng)教學(xué)比較，MOOC授課仍然沒有解決教學(xué)內(nèi)容展示的可視化問題，即“情境”體驗感缺失，而情境的創(chuàng)設(shè)是意義建構(gòu)的必要前提，情境的設(shè)計有助于將問題擺放在實景空間。例如，設(shè)計一場軍事行動，情境里應(yīng)包含所需的人員、物資、武器裝備、自然環(huán)境等，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)情境中的作戰(zhàn)態(tài)勢及上級命令在控制臺上展開操作。如果能夠在這樣的情境中去尋找或解決學(xué)習(xí)者帶入情境的問題和任務(wù)，就會有利于問題的解決，也有利于學(xué)生知識與能力的拓展和遷移。

VR技術(shù)的出現(xiàn)恰好能夠彌補MOOC的“情境”缺失問題，它具有沉浸性、交互性、構(gòu)想性，參與者在虛擬環(huán)境中可以沉浸其中，進出自如，自由交互，搭建理想的學(xué)習(xí)“情境”，并且VR技術(shù)能消除時間與空間造成的認知阻斷，提供情境的上下文背景、操作空間。同時，VR技術(shù)所形成的視覺效果又能促進學(xué)習(xí)共同體中成員之間的互動與交流，驅(qū)動學(xué)習(xí)者共同自主學(xué)習(xí)，實現(xiàn)線上線下、課內(nèi)課外混合學(xué)習(xí)，虛實結(jié)合的沉浸式或半沉浸式學(xué)習(xí)。另外，VR技術(shù)還具有隨時隨地、同時異地或異時異地的移動學(xué)習(xí)等模式。這些是經(jīng)典建構(gòu)主義學(xué)習(xí)方式所不能達到的。

● VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)

1.多媒體融合技術(shù)

基于MOOC與VR的課程幾乎融合了當前所有的多媒體類型，既有傳統(tǒng)的圖、文、音、像，又有形象直觀的三維模型，因此，它的制作并不是“一個人的戰(zhàn)斗”，需要專業(yè)攝像團隊、制作團隊、授課教師和學(xué)生志愿者共同參與、相互合作才能完成。在制作過程中，常用的工具包括Maya、Premiere、Viewpoint、After Effect、Edius等，其中Autodesk Maya是美國Autodesk公司出品的世界頂級的三維動畫軟件，應(yīng)用對象是專業(yè)的角色動畫、特技等，功能完善、靈活易用。Adobe Premiere由Adobe公司推出，是一款常用的視頻編輯軟件，有較好的兼容性。Viewpoint技術(shù)是生成3D照片影像的工具，具備流暢的互動功能，能夠真切地模擬事物。After Effect、Edius、Premiere都是專業(yè)視頻制作軟件，可進行后期特效加工，或高清視頻剪輯。

2.VR技術(shù)

VR技術(shù)是搭建理想建構(gòu)主義學(xué)習(xí)“情境”的主要技術(shù)，也是建設(shè)虛擬實驗室、搭建MOOC后臺VR會話中心的核心技術(shù)。VR技術(shù)是仿真技術(shù)與多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，可以創(chuàng)建虛擬的計算機仿真環(huán)境，并使用戶沉浸到該環(huán)境中。完整的虛擬現(xiàn)實體系包含輸入處理器、模擬處理器、渲染處理器和虛擬世界數(shù)據(jù)庫。模擬處理器是虛擬現(xiàn)實的核心程序，用于控制交互、對象動作和決定虛擬世界的狀態(tài)；渲染處理技術(shù)將模擬的真實感覺傳遞給用戶，提供視覺、聽覺、觸覺的感官享受；虛擬世界數(shù)據(jù)庫是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)情境設(shè)計的主體部分，包括描述對象動作的腳本，記錄用戶信息，對燈光效果、程序的控制等。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢在于它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)實時交互和協(xié)作，還能讓用戶產(chǎn)生沉浸感。

3.通信感知技術(shù)

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下的VR+MOOC學(xué)習(xí)方式，注重的是多人在線實時交互學(xué)習(xí)，這對網(wǎng)絡(luò)通信和實時感知提出了更高的要求。首先，必須建立多用戶通信環(huán)境，通常借助Java語言來實現(xiàn)多用戶并發(fā)通信，用戶借助Web瀏覽器通過Java圖形界面引入虛擬場景。其次，必須實現(xiàn)面向協(xié)同學(xué)習(xí)的協(xié)作感知，通過協(xié)同感知技術(shù)獲取各種感知信息，使所有群體成員可以使用虛擬實驗室和聊天室等工具直觀、形象、快速地感知他人意圖。

4.分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)

分布式虛擬現(xiàn)實（DVR）技術(shù)，是VR技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其目標是建立一個可供異地多用戶同時參與的分布式虛擬環(huán)境。在這個環(huán)境中，位于不同物理位置的多臺計算機及其用戶，可以不受各自的時空限制，在一個共享虛擬環(huán)境中實時交互、協(xié)同工作，是一種可供異地多用戶同時參與的分布式虛擬環(huán)境。它除了具備VR技術(shù)特征外，還具有共享的虛擬空間、偽實體的行為真實感、支持實時交互、共享時鐘、多個用戶以多種方式進行通信等五大特性。

● VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的基本思路

1.運用VR+MOOC創(chuàng)設(shè)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)情境

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下，情境創(chuàng)設(shè)是教學(xué)設(shè)計的最重要內(nèi)容，“情境”是指典型的場景，“情”是外在的事物（客體）引發(fā)的學(xué)生（主體）內(nèi)在的主觀體驗，“境”是指為了達到一定的目的而創(chuàng)設(shè)的能觸發(fā)主體主觀體驗的客觀事物。由于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境強調(diào)學(xué)生自主搜集并分析有關(guān)資料，所以要求各種教學(xué)信息資源要毫無保留地向?qū)W生開放。MOOC作為大規(guī)模開放性在線學(xué)習(xí)平臺，其信息資源具備開放性和多元性，可以作為新型趣味式教育信息庫，負責(zé)向?qū)W生提供要學(xué)習(xí)的知識和教學(xué)材料。

VR通過三維建模、場景建立，幫助創(chuàng)設(shè)真實的學(xué)習(xí)情境和任務(wù)情境，并與MOOC緊密結(jié)合，不僅能夠為學(xué)習(xí)者描述MOOC所提出的問題產(chǎn)生的背景，以及與問題有關(guān)的各種因素，如自然、社會文化等，有利于控制、定義問題，還能夠提供高質(zhì)量的視頻和虛擬場景，使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中會遇到各種各樣意想不到的鍛煉機會，另外也可以吸引學(xué)習(xí)者體驗新技術(shù)，并一定程度上拉動MOOC的“回頭率”，解決當前MOOC難以突破的交互性弱、參與度低的困境。

2.搭建MOOC后臺VR會話中心體現(xiàn)新型協(xié)作關(guān)系

協(xié)作貫穿于整個建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的始終，教師與學(xué)生之間的協(xié)作、學(xué)生與學(xué)生之間的協(xié)作對學(xué)習(xí)過程中的自我反饋和學(xué)習(xí)結(jié)果的評價以及意義的最終建構(gòu)都有十分重要的作用。MOOC無法實現(xiàn)學(xué)生和教師之間的實時互動，所以必須通過建立MOOC后臺VR會話中心，為廣大學(xué)習(xí)者提供了一個在線探索學(xué)習(xí)的公共平臺。在后臺虛擬中心，每位學(xué)習(xí)者都有一個可以完全操控的虛擬人物作為其代表，在學(xué)習(xí)部分課程后，學(xué)習(xí)者可以自主進入相應(yīng)的會話中心與虛擬代表（可以是學(xué)生也可是教師）展開實時交流，虛擬教師可以在仿真的環(huán)境下，通過遠程操作，直觀地解答相應(yīng)的問題。學(xué)習(xí)者之間也可以進行實時的學(xué)習(xí)會話，通過探討學(xué)習(xí)的模式對現(xiàn)有的知識點進行鞏固與拓展，彌補現(xiàn)有MOOC教學(xué)模式中實時性弱、交互性弱的缺點。

3.利用VR實驗室拓展實踐增強意義建構(gòu)

意義建構(gòu)是學(xué)習(xí)過程的最終目標，是學(xué)習(xí)者自我完成，別人無法代替的。擴展認知工具是幫助學(xué)習(xí)者實現(xiàn)意義建構(gòu)的途徑。在這里，利用VR技術(shù)，建立虛擬實驗室，可以模擬再現(xiàn)那些需要很大投入、在課堂上難以實現(xiàn)的事物，如裝備維修操作或生物解剖等。當學(xué)生通過MOOC學(xué)習(xí)某種機械裝置，需要了解機械的內(nèi)在結(jié)構(gòu)及工作原理時，就可以進入虛擬實驗室，觀看機器的工作原理和各個零件的運行狀態(tài)，甚至還有模仿故障時的表現(xiàn)。在虛擬實驗室，教師可以為學(xué)生設(shè)計真實的任務(wù)，在虛擬實驗室完成，完成任務(wù)的過程就是知識獲取與思維訓(xùn)練相結(jié)合的過程。

● 結(jié)束語

以往傳統(tǒng)的建構(gòu)主義環(huán)境主要注重教學(xué)場所，教師、學(xué)生、教材、多媒體設(shè)備是學(xué)習(xí)的基本要素，課程大多在課堂上通過教師授課和引導(dǎo)完成，而VR+MOOC以“沉浸（Immersion）”“交互（Interaction）”和“想象（Imagination）”三個“I”為主打效果，旨在打造一個集沉浸感、交互性、構(gòu)想感、智能化、趣味性于一體的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境，反映了MOOC結(jié)合VR在塑造建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的關(guān)鍵特性。在情境學(xué)習(xí)、協(xié)作和探究過程中，VR+MOOC鼓勵學(xué)生根據(jù)興趣進行知識的連通與重構(gòu)，建構(gòu)個性化的知識體系。