基于VR技術的教育游戲在英語教學中的應用與發展前景

高 偉，王昱霖，吳倩蓮，王春艷

（遼寧師范大學計算機與信息技術學院，遼寧 大連 116081）

0 引言

面對世界全球化和新時代課程改革的不斷深入的大背景下，我國對英語教學的重視的程度日益增加。近些年來，教育游戲作為游戲與教育相聯結的產物，承載著人們對教育的無限愿望和對游戲的無盡期待，而 VR技術被認為是教育行業在多媒體、計算機網絡之后，在教育領域內具有實用前景的“明星”技術。通過參考和分析國內外文獻和實際調研發現無論是教育游戲還是 VR技術在英語教學中的推廣程度與實際應用效果都存在著亟待解決的問題。文章旨在對教育游戲和 VR技術的國內外文獻進行分類研究，摸索出適用于英語教學的理論基礎并探索未來 VR教育游戲在英語教學的應用，描繪了五種新時代英語教學的發展前景，為后續的應用與研究開拓道路。

1 處于瓶頸的教育游戲

1.1 教育游戲的理論探索

最初皮亞杰等學者從兒童認知發展的角度將兒童游戲的發展劃分為三個階段：練習性、象征性、規則性游戲階段。上世紀 80年代初，Malone通過電子游戲內部動機的研究歸納了游戲動機四要素：挑戰，控制，好奇，幻想[1]。此后，蒙臺梭利和陳鶴琴兩人游戲觀的碰撞也為教育游戲打開了新思路。而伽達默爾詮釋學理論中的本體論批判教育游戲中過度重視教育而忽視了游戲的意義，反對一味強調學習者主體性，提倡生活可以作為游戲來過。美國愛荷華大學的學者從精神分析學的角度以體化依附理論為依據研究游戲如何為現實生活與探索指明方向，指出在現實中做不到的可以在模擬類游戲中得到滿足[2]。

1.2 教育游戲的實踐探索

就在專家們試圖將主流游戲融入進課堂教學十步一折之時，尚俊杰等學者效仿Kirriemuir和McFarlane推出主流游戲的“清淡(Lite)”版本，提出了“輕游戲”的概念，它可以用一個公式來表示：“輕游戲”=教育軟件+主流游戲的內在動機，這樣一來盡管絕大部分學生都沒有把這個軟件視作游戲，但是他們卻被深深地吸引了，甚至感覺比原游戲更有趣[3]。隨著教育游戲事業的穩步向前，IHMC, TEEM等軟件評價組織應運而生，他們從功能與科學性上都對我國教育游戲評價標準產生深遠影響。

2 VR 技術在多領域的融合

紐約大學心理學專家 Jerome Bruner在實驗中發現，聽到和讀到的事物人們能夠記住10%和30%，但是看到的東西卻可以記住 80%。VR所營造的環境不僅是對現實環境的機械虛擬，亦是對現實環境的重構與想象，因而創造出的客觀上不存在甚至有悖客觀規律的環境，誘使玩家探索理想環境，獲得超現實體驗。2016年“VR元年”的到來，VR技術開始涉獵多方位領域。

2.1 VR技術在游戲領域

2016年中國游戲產業報告指出：VR游戲成為游戲創新創業重點領域，不少 VR游戲團隊成立了相關的部門布局VR游戲研發。然而在VR游戲漸行漸近之時也面臨多重挑戰：用戶基數小，免費模式下的VR游戲難以掙到真金白銀；VR設備參數標準不同；VR設備昂貴，便攜性弱，操控方式繁瑣等等，都說明當下的發展模式難以成為 VR游戲的最終發展形式[4]。

2.2 VR技術在教育領域

2017年HTC在深圳舉行的Vive生態圈大會中提出了多項VR與教育結合的應用范例，從VR為學生帶來沉浸感這一優勢出發為未來的 VR教育領域指明了方向，同時也指出 VR教育并不是無利可圖的雞肋，只要利用好這一資源，VR的教育方向的前途將一片光明[5]。人大附中自2012年開始的VR生物課堂嘗試中將傳統單向教學轉化為認知交互式教學。西南科技大學對 VR在品德教育的應用進行了研究，使學生在虛擬環境中進行道德教育，回到現實中后從潛意識或是思考過后的行為得到記憶喚醒以達到知行合一的道德要求[6]。張雨琴和丁永剛則基于VR技術、3D模擬的交互性虛擬現實建模語言、情境認知理論對立體幾何教學模式進行了探究[7]。奧克蘭理工大學的學者透過移動 VR技術結合網絡化學習者中心教學策略和真實性評價體系構建了移動 VR生態環境框架，列舉了該框架在新聞學，護理學，制圖設計的教學當中的實際應用[8]。愛爾蘭的Immersive VR Education公司設計了一款以虛擬課堂形式教學的APP-Leture VR；而Unimersiv公司致力于每月發布 VR教育內容；谷歌則創造性地提出將遠程教育與網上VR課堂相結合；Alchemy VR公司嘗試現場實地采風作為素材，之后做成 VR教育內容；Nearpod、EON Reality、ThingLink等公司試圖將全景圖片及全景視頻引入到課堂中。美國阿林頓科學重點小學借用虛擬博物館的形式進行科學知識普及，愛爾蘭卡羅爾的一所中學運用 3D建模還原歷史遺址[9]。

如表1所示，相比于國內，國外融合的技術先進、有大企業的商業支持、應用學科廣泛。而分析應用的學科領域，國內外在英語學科的涉足較少。

表1 國內外VR技術在各學科教學的應用Tab.1 The application of VR technology in all subject teaching at home and abroad

2.3 VR技術在醫療領域

ZSpace設計的軟件在虛擬環境中對實驗器材動手操作；Curiscope公司則大膽預想利用手機掃描人體，從而得到人體器官的直觀圖像。英國 British Dental Journal雜志中提出了在牙科中結合VR技術[10]。在特殊教育醫療方面可以通過益智類同地協作游戲來治療自閉癥譜系障礙的孩子，使用Oculus Rift進行孤僻癥兒童康復訓練。為了使青少年遠離煙草臨快戒煙，美國的虛擬現實醫療中心(VRMC)結合虛擬現實暴露療法對青少年進行治療[11]。十九大報告中強調了健康中國戰略必要性，越來越多的人對醫療衛生水平和發展提出了更高的要求，而 VR醫療勢必會彌補傳統醫療手段的不足，在診斷治療等眾多方面發揮巨大作用。

2.4 VR技術在新聞領域

美國的USA TODAY’s VRtually There就每周以VR小視頻的形式嘗試新聞電視節目，早在2015年美國廣播公司推出“ABC News VR”的服務推出作品《敘利亞之旅》，同年11月，《紐約時報》發表作品《流離失所》，而美聯合于 2016年利用 AMD Radeon圖形技術推出了一系列短片，英國《衛報》和BBC也推出了一些體驗短片。同時有能力的公司也在助力開發影游結合的項目，其中針對 VR制作的花費上，Ray Davis提出了VR作品制作的花銷重點和減小花銷的策略[12]。

VR技術在多領域地涉獵既有助于VR技術本身的向上發展，同時也在悄悄打破各領域的固有模式。在2017年發布的中國高教版《地平線報告》中指出未來兩到三年內高等教育教育技術重點發展增強現實及虛擬現實技術[13]，然而通過VR技術文獻的統覽可以看出國內研究仍處于落后水平。接下來對于VR技術的研究應當更多地向教育領域靠攏，向教學支撐點發力，加快VR技術與教育游戲的融合創新。

3 V R教育游戲應用于英語教學的理論支持

3.1 情境主義理論

情境主義提倡游戲中知識與情景的融合，學習活動在學習者與情景的交互中得到遷移，只有結合了真實情境的學習過程，有意義的知識建構才能發生。時金如就以情境主義理論為基礎結合英語聽力教學進行了研究[14]，提出了行之有效的教學策略。而在教學實踐中發現場景式英語教學是將 VR技術和英語教學結合的有效方法，并建議學校策略性地引進同時掌握 VR技術與英語的跨學科教師人才，以便推廣該教學模式。Shih和 Yang設計了桌面虛擬現實英語學習系統VEC3D，學習者通過游戲角色扮演、任務合作來進行真實情境下的口語練習[15]。

3.2 具身認知理論

具身認知理論指出認知源自身體的體驗，身體是連接認知與環境的中介和認知本身，并且學習過程是認知、身體和環境的動態統一過程，外界環境亦屬于認知系統，身體可以借助外界環境來降低認知負荷，即認知來源于身體與世界的相互作用。新疆師范大學的學者就依據該理論框架開發了一款“環衛斗士”英語教育游戲[16]。

3.3 英語教學理論

文秋芳教授的產出導向法英語教學為 VR教育游戲中加入英語教學內容提供了理論可能[17]，而王崢教授巧妙地將 VR技術和二語動機自我系統理論相結合，在游戲中創造“化身”，設定化身的“理想二語自我”與“應該二語自我”VR形象，使學習者自我產生意愿去消弭現實二語自我與理想／應該二語自我之間的差距，從而激發二語學習的動力[18]，L2MSS理論與VR技術相結合可以極大提高英語學習動機：前者幫助學習者發掘理想自我與應該自我，制定彌合理想與現實差距的行動路線圖；后者有助于學習者理想英語自我與應該英語自我的生動、逼真呈現，方便學習者直觀地在虛擬空間中實踐語言學習與使用，逐步實現愿景[19]。

3.4 沉浸理論

近年來游戲防沉迷已成為熱點，在設計 VR教育游戲時應當考慮到時間限制與沉浸體驗的雙向影響，這樣既能達到學生的深度學習，又能防止游戲沉迷,為了更好的運用沉浸理論，Kristian Kiili又將沉浸分為三類，沉浸前因，沉浸體驗，沉浸結果[20]。例如，沉浸前因中包括了學生的先前知識水平，游戲設計者應當尊重學生的先前經驗，在英語教學中應當規避學生的默會知識，以達到學生的“沉浸最近發展區”。

4 總結與展望

4.1 研究結論

①VR教育游戲是服務于教學，而課堂教學是一個雙向的過程，必須牢牢把握學生的主體地位，真正把課堂還給學生，培養學生的創造性和批判性思維。②提升技術本身的硬質量，消弭眩暈和不適之感，增強虛擬場景的真實感和代入感，將更多精力投入到聽覺、觸覺（力覺）的開發研究。③提升游戲內容軟質量，其中教學部分要保證教學的質量及內容的嚴謹性。游戲本身要提供反饋機制，通過虛擬角色升級、虛擬裝備獎勵、多重支線任務推動等多種手段增加游戲可玩性。④加強游戲控制和引導，避免學生虛擬成癮，把握好游戲尺度。而虛擬教學與現實教學之間的強烈反差，也容易引起青少年學生對現實教學的厭倦心理。教師應當“虛實結合”，積極引導學生把控虛擬空間和真實世界。⑤培養和挖掘技術人才，制作英語VR 教育內容不僅僅只需要視頻技術人員，更需要英語教師的深入參與，這就需要培養和挖掘跨學科技術人才。⑥科研人員需要對準研究方向，防止基礎研究與社會現實的脫節。同時把握輿論風向標，獲得政府、學校、家長的多方面支持。

4.2 移動端VR英語教學游戲

隨著手機等移動端的普及，理想境界（Idealsee）創始人宋海濤指出 VR移動一體機將是未來發展新方向，Idealsee新品移動一體機也將于二季度上市發售。涉及到移動端VR游戲的開發就不得不提Unity 3D，通過Unity 3D進行VR教育游戲的開發首先對教學設計的需求和可行性分析，接著在場景模型的制作上可以選擇 3DMAX軟件，并將制作好的 3D模型導入到Unity 3D進行開發。在Unity內，我們利用兩個攝像機來分別拍攝物體，兩個攝像機的位置略有不同，通過兩個攝像機的拍攝，在屏幕上分屏顯示，再利用光學設備將屏幕放大，就得到一個人腦無法分別分辨立體感[21]。羅馬尼亞的學者借助Unity和Google VR SDK在安卓平臺開發了一款學習人體骨骼的游戲化學習軟件[22]，而國內學者基于基于暴風魔鏡的硬件和unity平臺，設計和開發了一款運行在移動終端上的 VR英語教學軟件。該軟件將玩家置身于模擬現實的虛擬環境中，學習者經歷了從剛剛學會講話，到說出第一個英語單詞等學習過程中。整個故事分為多集，學習者也可以依據自己的英語水平，選擇從相應的故事情節開始學習，圖1為移動端VR游戲的開發流程。

4.3 微課—VR課堂—教育游戲

隨著近些年在線教育的不斷升溫和慕課的流行所暴露出的弊端，清華大學的三位學者提出了基于MOOC與雨課堂的混合式教學范式。雨課堂是MOOC平臺“學堂在線”與清華大學在線教育辦公室共同研發的一款線上的混合式教學工具，它將復雜的信息技術融入到教師最熟悉的PPT和微信中，通過創建線上虛擬課堂，營造互動、高效的學習環境，確保師生在課前預習、課堂教學與課后復習進行有效互動，從而提升學生的自主學習能力，適應學生的個性化學習需求。該范式將教學活動設計為課前慕課、課中雨課堂、課后慕課[23]。

而本文創造性地將該范式進行了改進（如圖2），將課前微課與第三方直播軟件合作進行教育直播微課，從直播的學生反饋到課中 VR虛擬課堂的彈幕問答、課堂形成性評價，決定了課后每位學生的個性化游戲任務布置，在家長監督下學生將游戲存檔反饋，利用大數據調整下次慕課直播內容。該范式更加貼合學生需要，極大提升了培養學生積極性、主動性、創造性能力的空間，減小了教師的教學壓力。

圖1 移動端VR游戲開發流程Fig.1 Mobile VR game development process

圖2 改進后的雨課堂混合式教學范式Fig.2 Improved version of rain classroom teaching paradigm

4.4 模擬類VR教育游戲

本文現對 VR英語教育游戲有一個初步構想，即以“輕游戲”[3]為母本，基于Second Life、Kitely等開源虛擬學習環境開發軟件設計混合型模擬類VR教育游戲[24]。總體框架是把學習者置身在一個模擬真實的世界中，主角從英語小白到英語大神的過程（如圖3）。在主人公剛開始接觸英語時也是玩家剛接觸該游戲之時，應當基于二語動機自我系統理論理論的游戲導入進行英語語音教學。一段時間后，主人公走進校園，設計游戲內的虛擬課堂并基于沉浸理論的游戲診斷模式進行英語語法教學，并基于具身認知理論的游戲練習模式應用到英語詞匯教學。期間主人公可以進行校園內的博物館、圖書館、操場的虛擬場景參觀并加入小游戲以供游戲者獎勵。接著該游戲基于情境主義理論的游戲合作模式進行英語口語教學，主人公可以任意選擇場景（大自然，虛擬教室，名勝古跡等等），與場景內的虛擬人物（自適應所選環境的本地英語口音）進行口語練習。其中游戲里的NPC均能進行任務傳遞，可以在游戲里設置獎勵類小游戲，例如在學校操場進行足球射門，射到球門上指定的字母來組合成一個單詞。同時應當對游戲進行存檔和局域聯網，在虛擬課堂環節設計彈幕提問和彈幕留言，促進師生交流。

4.5 第一人稱360°VR虛擬課堂

目前，黑晶科技VR超級教室推出K12教育版，模擬真實學習環境，實現全沉浸、交互式中小學教學課程，成為成功的VR教學案例。運用VR技術的構想性、沉浸感、交互性構建符合學習者心理訴求的自定義 VR學習空間，改善情感學習環境與物理學習環境，提高學習者學習興趣與學習效率。而谷歌公司將360°全景圖像應用于谷歌街景軟件中，Nearpod VR預見了未來的課堂形式，將全景圖片與全景視頻應用到課堂中。美國德銳大學的學者針對傳統的高等教育把設定好的問題角度拋給學生從而無法從自己的角度去思考問題，以至于誤導學生，無法培養學生的批判性、創造性思維，因而提出了360°VR在高等教育的教學實踐。360°VR作為 VR的子設備，為觀眾提供了一種模擬的試聽教材，學生可以以第一人稱360°地到處查看周圍的虛擬環境[25]。作者為此試圖借助 VR頭顯將影像截取虛擬實境技術與全景技術融入到虛擬課堂中。學生可以在該360°VR虛擬課堂中進行英語口語和聽力的實戰教學并將該技術與改進后的雨課堂混合式教學相結合。

4.6 VR遠程面對面英語口語互動平臺

EON Reality創設的未來教室把3D技術和VR技術結合在一起，旗下的EON Coliseum是一個互動的平臺軟件使師生在虛擬環境中的溝通交流變得可能，學生和老師們可以在任何時間和任何地點，通過 EON Coliseum 在一個多用戶(multi-user)在線的虛擬平臺中“見面”[26]。作者試圖借鑒EON Coliseum的互動平臺創設VR遠程面對面英語口語互動平臺。圖4為學生和教師（外教）均已虛擬的人物形態在平臺上進行口語交流，師生足不出戶就可以進行英語口語交流。如此一來不僅極大的增加了學生的沉浸感，又克服了師生異地的尷尬，保證學生學習時間，方便了教師。

圖4 VR 遠程面對面英語口語互動平臺Fig.4 Face-to-face English speaking interactive remote VR platform

5 結語

本文基于對國內外教育游戲，VR技術，英語教學的文獻的總結和研究，提出了五類基于 VR技術的教育游戲在英語教學中的發展前景，希望能夠對后續的研究開辟新的道路。VR技術與教育游戲有機結合能夠強化課堂互動，增強學習的主動性，多維度結合的視聽和動手交互的學習方式。強化學生的知識點，擴大學生的知識面。使學生身臨其境地學到知識。總而言之，基于 VR技術的教育游戲在英語教學中應用的前景毫無疑問是光明的，但新技術的融合并不是一蹴而就，要想在探索過程中利用好、使用好，還需要長時間的實踐與探索，今后的研究將根據該五類基于 VR技術的教育游戲在英語教學中的發展前景進行深入研究，為推動中國特色社會主義教育體系在教育技術領域的發展貢獻力量。

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