論VR技術(shù)的運(yùn)用對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)的影響

吳露晴+王勇+黎珂

摘 要：從傳統(tǒng)教育到互聯(lián)網(wǎng)、多媒體教育的過(guò)渡，改善了學(xué)習(xí)者的技術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)境與資源學(xué)習(xí)環(huán)境，卻忽視了學(xué)習(xí)者對(duì)情感學(xué)習(xí)環(huán)境與物理學(xué)習(xí)環(huán)境的需求。隨著VR技術(shù)的發(fā)展，VR技術(shù)在教育領(lǐng)域呈現(xiàn)出巨大的潛力。論文運(yùn)用文獻(xiàn)資料法、訪談法、問(wèn)卷調(diào)查法，在探討傳統(tǒng)課堂與互聯(lián)網(wǎng)、多媒體課堂弊端，學(xué)習(xí)環(huán)境的發(fā)展?fàn)顩r、建設(shè)要求的基礎(chǔ)上，建設(shè)更具吸引力的課堂，旨在研究VR技術(shù)的運(yùn)用對(duì)全面建設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境的影響。

關(guān)鍵詞：VR虛擬現(xiàn)實(shí)；學(xué)習(xí)環(huán)境；情感學(xué)習(xí)環(huán)境；物理學(xué)習(xí)環(huán)境

一、 研究背景

（一） VR技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

2016年12月，國(guó)外數(shù)據(jù)調(diào)研公司SuperData在年度VR調(diào)查報(bào)告中提到，2016年VR市場(chǎng)共有27億美元收入，VR產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)發(fā)展迅速，2016年被稱為VR元年。

VR，虛擬現(xiàn)實(shí)，來(lái)源于英文Virtual Reality的縮寫。VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，具有沉浸感、交互性、構(gòu)想性。雖然VR技術(shù)在2016年風(fēng)靡全球，但虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)早在二十世紀(jì)就開始進(jìn)入人類生活。1968年哈佛大學(xué)電氣工程副教授伊萬(wàn)·薩瑟蘭，發(fā)明了第一臺(tái)由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的頭盔式VR顯示設(shè)備“達(dá)摩克利斯之劍”Sword of Damocles（Sword of引用于空軍，以虛擬現(xiàn)實(shí)方式進(jìn)行軍事訓(xùn)練），第一款真正意義上的VR設(shè)備誕生。人類第一臺(tái)VR設(shè)備應(yīng)用于教育領(lǐng)域，可見(jiàn)，VR在教育領(lǐng)域的發(fā)展具有無(wú)限潛力。

（二） 課堂的演變

教育，通常所說(shuō)的教育為校園教育，有統(tǒng)一的區(qū)域或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)教材，指定的老師在課堂傳授知識(shí)。課堂是教育的主渠道，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要場(chǎng)所。

1. 傳統(tǒng)課堂

從教育史的角度來(lái)看，中國(guó)課堂在夏朝呈現(xiàn)出萌芽狀態(tài)，利用飼養(yǎng)家畜的場(chǎng)所（庠、序、校）進(jìn)行教射習(xí)劍活動(dòng)。隨著社會(huì)制度的完善，課堂教育的發(fā)展，人類開始設(shè)計(jì)專門的教學(xué)場(chǎng)所——課堂，開展教學(xué)活動(dòng)。

傳統(tǒng)課堂，采用固定的教室，以班級(jí)為單位展開學(xué)習(xí)活動(dòng)。傳統(tǒng)教學(xué)方式，教師與學(xué)生面對(duì)面?zhèn)魇谥R(shí)，雖然易于師生互動(dòng)、靈活調(diào)節(jié)氣氛以及師生之間相互了解，但上課時(shí)間地點(diǎn)受課堂規(guī)則限制；師生交流受互動(dòng)時(shí)間分配限制；教師成本受學(xué)生人數(shù)控制。傳統(tǒng)教室，桌椅陳列，書本堆積，每天如一的教學(xué)環(huán)境，讓鮮活的知識(shí)失去了原有的靈氣。

2. 現(xiàn)代課堂

（1） 互聯(lián)網(wǎng)、多媒體與教育的連接

傳統(tǒng)教育成本高，課堂靈活性弱，教師授課、學(xué)生上課受課堂時(shí)間、地點(diǎn)限制，已經(jīng)不能滿足教育發(fā)展的需求。隨互聯(lián)網(wǎng)與多媒體技術(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)普及，課堂開始與科學(xué)技術(shù)相連接。

互聯(lián)網(wǎng)、多媒體教學(xué)的發(fā)展，使老師上課不再完全依靠黑板板書而是多借助于電腦、投影儀、PPT授課。百度在2016年發(fā)布了中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)教育行業(yè)趨勢(shì)報(bào)告，報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，互聯(lián)網(wǎng)教育市場(chǎng)增長(zhǎng)率位居全行業(yè)第三，預(yù)計(jì)在2017年可以達(dá)到2805億元。

互聯(lián)網(wǎng)教育不僅是培訓(xùn)市場(chǎng)的主力軍，在國(guó)家正規(guī)學(xué)歷教育也有一席之地。成都市第七中學(xué)，是國(guó)家級(jí)示范性普通高中，擁有豐富教育資源與強(qiáng)大的師資力量，2012年開始在夾江中學(xué)設(shè)立成都七中遠(yuǎn)程教育班，歷屆網(wǎng)班教學(xué)均取得了優(yōu)異的成果。2016年7月，曾對(duì)夾江中學(xué)成都七中遠(yuǎn)程教育班高二的170名同學(xué)進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。雖然互聯(lián)網(wǎng)與教育的連接是教育領(lǐng)域的一大趨勢(shì)，但互聯(lián)網(wǎng)教育仍存在一些問(wèn)題。調(diào)查結(jié)果顯示，超過(guò)三分之一的學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)錄播教學(xué)過(guò)程會(huì)因?qū)W習(xí)內(nèi)容枯燥、缺少互動(dòng)而走神或產(chǎn)生疲勞。

（2） VR技術(shù)與教育的連接

2016年VR技術(shù)在世界范圍內(nèi)普及，2016年2月高盛發(fā)布了VR與AR：解讀下一個(gè)通用計(jì)算平臺(tái)，其中提到：在教育領(lǐng)域，2020年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3億美元，2025年將達(dá)到7億美元。教育與VR技術(shù)的有機(jī)結(jié)合將成為教育領(lǐng)域的又一突破。

VR沉浸感、交互性、構(gòu)想性同教育的連接，旨在優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率與學(xué)習(xí)專注力，將學(xué)生帶入知識(shí)海洋，享受學(xué)習(xí)。

二、 學(xué)習(xí)環(huán)境

辯證唯物主義認(rèn)為，事物的發(fā)展是內(nèi)外因共同作用的結(jié)果，教育的發(fā)展也不例外。學(xué)習(xí)環(huán)境作為教育的外部條件，對(duì)教育發(fā)展起重要作用。廣義的學(xué)習(xí)環(huán)境包括物理學(xué)習(xí)環(huán)境、資源學(xué)習(xí)環(huán)境、技術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)境與情感學(xué)習(xí)環(huán)境，傳統(tǒng)教學(xué)模式與互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)模式中往往只注重為學(xué)生創(chuàng)造良好的資源學(xué)習(xí)環(huán)境與技術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)境，卻忽略了客觀物理環(huán)境與情感學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)學(xué)習(xí)者的重要性。

在學(xué)習(xí)過(guò)程中，當(dāng)學(xué)習(xí)者大腦處于疲憊狀態(tài)下，通常會(huì)閉眼休息或是看向遠(yuǎn)處；當(dāng)學(xué)習(xí)者出現(xiàn)煩躁等消極情緒時(shí)，會(huì)選擇移走令人不悅的事物；當(dāng)學(xué)習(xí)者陷入學(xué)習(xí)困境時(shí)，或許會(huì)盯著墻壁發(fā)發(fā)呆，等回神的時(shí)候便豁然開朗。無(wú)論是閉眼、看遠(yuǎn)處、移走事物還是發(fā)呆，當(dāng)學(xué)習(xí)者選擇移開視角的時(shí)刻，其實(shí)就是他通過(guò)改變自己的物理學(xué)習(xí)環(huán)境來(lái)改變自己的情感學(xué)習(xí)環(huán)境。

情感學(xué)習(xí)環(huán)境與物理學(xué)習(xí)環(huán)境悄然影響著學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。

（一） 情感學(xué)習(xí)環(huán)境

情感學(xué)習(xí)環(huán)境影響因素主要概括成兩類：學(xué)習(xí)者的心理因素與人際交互因素。

1. 心理因素

在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)習(xí)者會(huì)受個(gè)體因素或外部環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致學(xué)習(xí)者心理的變化。

個(gè)體因素主要是指學(xué)生情緒變化，學(xué)生會(huì)因?yàn)閷W(xué)習(xí)需要、信念與目標(biāo)等，而產(chǎn)生積極（愉悅、熱情、執(zhí)著等）或消極（緊張、焦躁、憂慮、沉悶等）學(xué)習(xí)情緒。外部環(huán)境因素，是指教室色、光、溫，教室場(chǎng)景建設(shè)，教師形象，天氣變化等客觀物理環(huán)境因素。

2. 人際交互因素

學(xué)生在處理老師、同學(xué)、家長(zhǎng)的人際關(guān)系中，通常會(huì)遇到各種各樣的心理問(wèn)題。例如，家長(zhǎng)希望自己的孩子能在每一次考試中取得優(yōu)異成績(jī)，但其學(xué)習(xí)成績(jī)總未能達(dá)到理想狀態(tài)，因此經(jīng)常在孩子面前嘮叨，造成孩子對(duì)分?jǐn)?shù)的厭倦與恐懼心理，從而恐懼學(xué)習(xí)、厭惡學(xué)習(xí)。

（二） 物理學(xué)習(xí)環(huán)境

物理學(xué)習(xí)環(huán)境包括課堂的色、光、溫、聲音，教師形象、教室場(chǎng)景建設(shè)等。

1. 物理學(xué)習(xí)環(huán)境中色、光、溫的理想狀態(tài)

（1） 色

研究表明，視覺(jué)功能正常的人對(duì)事物的第一感知信息90%都是通過(guò)視覺(jué)傳遞給大腦，而視覺(jué)的第一印象就是對(duì)色彩的感覺(jué)。不同的色彩會(huì)通過(guò)不同方式刺激大腦，產(chǎn)生不同的大腦反應(yīng)，給人不一樣的輕重感、興奮感。

輕重感。色調(diào)沉悶烘托嚴(yán)肅氛圍，而色調(diào)開放顯得氛圍更為輕松。色彩明度越強(qiáng)，越讓人輕松；明度越暗，越給人沉重感。

興奮感。中性或偏冷的顏色更容易讓人靜下心來(lái)學(xué)習(xí)，暖色系會(huì)刺激大腦使大腦興奮，但長(zhǎng)期觀看會(huì)刺激眼球。情緒低沉?xí)r，可選擇紅色、黃色、綠色等能激發(fā)人愉悅心情的色彩；心情浮躁時(shí)，則可選擇藍(lán)色、紫色等。

（2） 光

光的強(qiáng)弱對(duì)視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的刺激，對(duì)情緒的變化有重要影響。光強(qiáng)刺激人腦，長(zhǎng)時(shí)間照射易使人腦眩暈，產(chǎn)生嘔吐癥狀；光弱則無(wú)法刺激大腦，引起足夠的興奮度。

人類視網(wǎng)膜上的第三類感光細(xì)胞也被稱為神經(jīng)結(jié)細(xì)胞，是2002年世界十大發(fā)現(xiàn)之一，可通過(guò)進(jìn)入人眼的可見(jiàn)光輻射產(chǎn)生的生物性反應(yīng)來(lái)控制人的生理節(jié)律，對(duì)人的生理以及心理健康產(chǎn)生影響。

（3） 溫

我國(guó)建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中按色溫高低對(duì)室內(nèi)照明光源分為暖白色、中間色、冷白色，其中教室照明最佳光源為中間色溫光源（3300～5300K），但實(shí)際教學(xué)中仍有部分教室無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2. 物理學(xué)習(xí)環(huán)境中教師外在形象的理想性狀態(tài)

教師外在形象也是物理學(xué)習(xí)環(huán)境中的一部分。在教師形象的層次結(jié)構(gòu)論中，通常將教師形象分為外在形象與內(nèi)在形象。外在形象主要包括教師在教學(xué)過(guò)程中的語(yǔ)言形象、儀表形象與行為形象，內(nèi)在形象主要是指內(nèi)在素質(zhì)。在教育過(guò)程中往往注重于教師內(nèi)在形象的培養(yǎng)，卻忽視了外在形象對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛在影響。

（1） 語(yǔ)言形象

教師語(yǔ)言形象不和諧。例如：講課措辭平淡無(wú)力，聲音沙啞、刺耳，服裝首飾搭配不合理等情況，均會(huì)讓學(xué)生對(duì)此教師產(chǎn)生抵觸情緒，從而喪失對(duì)此科目的學(xué)習(xí)興趣。70分貝以上的聲音往往讓人頭暈?zāi)垦！⒆⒁饬Σ患?。清晰悅耳、明亮結(jié)實(shí)、流暢而富有變化的講課往往更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。

（2） 儀表形象

在中小學(xué)教育中經(jīng)常出現(xiàn)此類情況：有部分學(xué)生會(huì)因?yàn)槟橙握n老師長(zhǎng)相漂亮、穿著風(fēng)格時(shí)尚而喜歡該老師，從而喜歡上這個(gè)學(xué)科，當(dāng)換了一個(gè)非理想型老師時(shí)，便開始對(duì)此課程產(chǎn)生厭倦心理，喪失學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致成績(jī)下滑。這些看似不重要的細(xì)節(jié)往往左右著學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒，卻極易被老師、家長(zhǎng)忽視。在課堂中教師有時(shí)還會(huì)充當(dāng)另一角色——“模特”，其儀表形象在被學(xué)生潛意識(shí)地關(guān)注、評(píng)價(jià)。

（3）教師外在形象在教學(xué)過(guò)程中的現(xiàn)狀

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生喜好不同，教師個(gè)性不一，學(xué)生很難剛好遇到自己的理想型教師，教師也很難成為自己每一個(gè)學(xué)生的理想型教師。教師形象很難同時(shí)滿足每個(gè)學(xué)生的需求。

3. 物理學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)場(chǎng)景建設(shè)的理想性構(gòu)建

回想學(xué)校教室，厚重的書本，白里泛黃的墻壁，殘缺的桌椅，給人濃濃的壓抑感，當(dāng)學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸情緒、抗拒心理時(shí)，這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境便不再適合學(xué)習(xí)。創(chuàng)造一個(gè)令人身心愉悅的學(xué)習(xí)空間，更能激發(fā)學(xué)生進(jìn)入課堂的主動(dòng)性。色、溫、光適宜的狀態(tài)下在草地上學(xué)習(xí)，沉重的心情立刻變得有激情與活力；在安寧恬靜的咖啡廳中學(xué)習(xí)，浮躁的情緒逐漸沉穩(wěn)下來(lái)；當(dāng)你厭倦學(xué)習(xí)，被學(xué)習(xí)所困擾時(shí)，在自己喜歡的場(chǎng)景中學(xué)習(xí)，不禁覺(jué)得學(xué)習(xí)也是一件美好的事情。

4. VR技術(shù)改善情感學(xué)習(xí)環(huán)境與物理學(xué)習(xí)環(huán)境

目前，黑晶科技VR超級(jí)教室已經(jīng)推出K12教育版，模擬真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)全沉浸、交互式中小學(xué)教學(xué)課程，成為成功的VR教學(xué)案例，但VR技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域不應(yīng)局限于模擬真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境，全沉浸、交互式學(xué)習(xí)。

運(yùn)用VR技術(shù)的構(gòu)想性、沉浸感、交互性構(gòu)建符合學(xué)習(xí)者心理訴求的自定義VR學(xué)習(xí)空間，改善情感學(xué)習(xí)環(huán)境與物理學(xué)習(xí)環(huán)境，打造快樂(lè)和卓有成效的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率。

VR構(gòu)想性，根據(jù)學(xué)習(xí)者情感狀態(tài)為學(xué)習(xí)者推送科學(xué)合理的物理學(xué)習(xí)環(huán)境的選擇，學(xué)習(xí)者可根據(jù)自己的喜好，構(gòu)建符合學(xué)生訴求的最佳學(xué)習(xí)場(chǎng)景。VR技術(shù)運(yùn)用于不同情感狀態(tài)下，色、光、溫合理搭配與場(chǎng)景選擇，激發(fā)學(xué)習(xí)者積極的學(xué)習(xí)情緒，主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。例如，當(dāng)學(xué)習(xí)者心情煩悶，希望看到大海平定情緒時(shí)，構(gòu)建大海場(chǎng)景，將光色溫調(diào)整至符合學(xué)習(xí)者要求的狀態(tài)，學(xué)習(xí)者便能很快主動(dòng)從消極情緒中緩解過(guò)來(lái)，進(jìn)入積極學(xué)習(xí)狀態(tài)。

VR交互性與構(gòu)想性幫助學(xué)生構(gòu)建學(xué)生理想的教師形象，學(xué)習(xí)者可自定義將教師音色、音量調(diào)整到適合自己學(xué)習(xí)的理想狀態(tài)。當(dāng)學(xué)習(xí)者希望自己的教師是女教師，穿著打扮都是自己喜歡的風(fēng)格時(shí)，運(yùn)用VR技術(shù)構(gòu)建自己理想風(fēng)格的女教師，隨時(shí)隨意更換教師形象，保持學(xué)習(xí)新鮮感，有助于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

VR沉浸感，將學(xué)生帶入學(xué)習(xí)場(chǎng)景，沉浸于學(xué)習(xí)場(chǎng)景，不受真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的干擾，在舒心的情境中將自己的學(xué)習(xí)情緒調(diào)整到最佳狀態(tài)，輕松學(xué)習(xí)、快樂(lè)學(xué)習(xí)。無(wú)論在大海的場(chǎng)景下學(xué)習(xí)，還是在空曠的草地上學(xué)習(xí)，VR技術(shù)的運(yùn)用幫助學(xué)習(xí)者沉浸于自己理想的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，用虛擬氛圍真實(shí)地感染學(xué)習(xí)者，激發(fā)學(xué)習(xí)者的積極學(xué)習(xí)情緒，幫助學(xué)習(xí)者樹立積極學(xué)習(xí)心態(tài)。

三、 總結(jié)

積極的學(xué)習(xí)情感環(huán)境可激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，消極的學(xué)習(xí)情感環(huán)境則對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)具有阻礙作用。情感學(xué)習(xí)環(huán)境可通過(guò)改善物理學(xué)習(xí)環(huán)境得以調(diào)節(jié)。VR技術(shù)可通過(guò)虛擬的情感環(huán)境和物理環(huán)境，建設(shè)合理的色、光、溫條件，理想的教師語(yǔ)言形象與儀表形象與符合學(xué)生心理訴求的場(chǎng)景；通過(guò)改善學(xué)生情感學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更大程度地挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛力。

VR與教育的連接彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教育教育資源與教育技術(shù)匱乏的不足，改善了互聯(lián)網(wǎng)、多媒體所忽略的對(duì)學(xué)習(xí)者情感學(xué)習(xí)環(huán)境與物理學(xué)習(xí)環(huán)境的打造，提供最優(yōu)學(xué)習(xí)環(huán)境，利于學(xué)習(xí)者輕松、快樂(lè)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。

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