淺析虛擬現實技術在兒童智力開發領域的應用

魏雅亭 陳默 陳氚 張冬瑾 何芬 胡俊斌 武漢傳媒學院

1 學齡前兒童教育背景及現狀分析

1.1 現階段學齡前兒童教育模式及方法的特點

兒童的教育對于任何一個想要持久發展的國家都是尤為重要的，對于兒童教育的研究以及方式方法的討論和實驗一直沒有停止過，皮亞杰將認知發展階段分為4 個部分，將2-7 歲定義為前運算階段，這一階段的兒童開始具有自我意識，開始形成邏輯思維，在這個階段采用圖像和視覺的化的方式進行引導，有助于建立良好的藝術素養。

當今社會用信息技術以及移動電子設備進行兒童教育已經越來越普及，傳統的課堂授課形式也開始大量的采用網絡以及APP互動的方式，并且逐漸替代了傳統的教授式的教學。視頻以及圖片的大量使用，使得兒童在認識世界的過程中，可以充分的通過視覺、聽覺、觸覺來去了解世界和獲取知識，但是針對兒童智力開發的技術的開發和設備的使用，受限于由于兒童的身體發育的不穩定性，過度的使用電子設備，可能會對視力或是身體的成長有一定的負面影響，所以在無法大量的普及使用電子設備的年齡階段，還是會以傳統課堂教學形式為主。蒙臺梭利的游戲教育形式為依托使兒童在娛樂游戲的過程中，開發智力進行閱讀或培養邏輯思維，這種形式越來越受到家長的重視并普及開來，成為學齡前兒童開發智力課程的重要方向。

1.2 兒童智力開發理論研究與技術支持

在兒童早期教育理論方面，蒙臺梭利的觀點和方式填補了學齡前兒童教育方式的空缺，學校的職責在很大的程度上是教育學生如何閱讀，培養的是一種嚴格的邏輯思維能力，學生旺盛的精力被限制住，蒙特梭利主張不要盲目限制兒童的自由行動，并為兒童準備一個他可以最大限度的自由活動的環境，同時，蒙特梭利法還為這種教學方式發明了教具，來支撐這個環境下的教學。能夠支持孩子的自由探索與發展，在滋養孩子的好奇心，形成正向性格特質的同時，為其日后的學習賦予一個最基本的框架概念與基礎，在這一系列的設計中，游戲是最重要的一個環節，兒童通過游戲來認識世界的，約翰 赫伊津哈在《游戲的人》中提出觀點人類文明的初期形態就是游戲，一種先于文明的精神狀態，這種觀點試用與在兒童的早期教育中，兒童的邏輯思維能力限定了他們的理解力，先驗主義更有助于幫助兒童從體驗中感知世界，認知世界。

基于這樣的理論和實踐的環境下，針對兒童智力開發與創意美術教學的研究和成果大量的涌現出來，特別在數字媒體大環境下，家長與教師更加關注與將兒童保護在負面信息以外，企圖減少兒童受到的傷害，所以，設計出大量的針對兒童的電視節目、動畫片、游戲課程，為了將兒童與數字產品和網絡信息隔絕開。但是，不可忽視的是，數字媒體設備也是有利于教學的，與傳統的手段相比較，顯然數字化更加的直觀，更加的復合兒童的形象思維階段。

2 虛擬現實設備在兒童智力開發課程上的應用

虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)，是利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物的一種技術。

從虛擬現實的體驗來看，利用虛擬現實技術，可以建立各種虛擬實驗室，如地理、物理、化學、生物實驗室等，擁有傳統實驗室難以比擬的優勢。教學內容可以不斷更新，使實踐訓練及時跟上技術的發展。在兒童教育方面，由于兒童對事物的認識會受到一定的限制，現今市場上都是以圖畫書的形式來展示知識和介紹世界。然而，二維展示的完整度和真實程度也是有限，通過VR 技術可以讓兒童身臨其境的感知事物的大小以及全貌。鍛煉兒童的空間思維能力，視覺形象思維能力和邏輯思維能力。

簡單的虛擬現實技術，例如VR眼鏡，可以將傳統的開發智力的課程，構建成虛擬空間，通過設備，使得兒童進入到虛擬空間當中進行學習或模仿，從而讓兒童可以進行更具象的形象思維訓練。在邏輯思維的訓練上可以采用觸控式或是現實投影技術，將數字或者是圖形投射到立體空間中，直觀的去進行幾何構建以及邏輯思維能力的訓練，而這一類型的訓練是構建于已有的相關課程之上，將課程的內容進行虛擬技術的制作。

3 增強虛擬現實及AR 技術的進步對兒童智力開發的作用

由于虛擬現實技術的體驗形式，并非完全達到沉浸式體驗效果，在整體的感官上體驗稍弱，更多的是類似于一種觀影體驗，來自于平面感觸。立體的走入式的真實體驗性并不高，在虛擬現實技術的基礎上，增強現實技術通過模擬仿真后再疊加，把真實世界和虛擬環境的信息進行疊加，從而使得體驗者擁有超現實的感官體驗，與虛擬現實技術相比，增強現實技術，更加注重的是全空間范圍內的真實體驗。增強現實技術應用在游戲娛樂電視轉播，旅游展覽和文物保護等多個領域，以現有的硬件產品來說，例如Google 的眼鏡，任天堂的游戲機，MicrosoftHoloLens 等，都是這一領域的先進設備，可以嘗試應用與兒童的教育及課程的實踐中。

兒童智力不是只表現在讀、寫、算等技能方面，還包括解決其他各種問題的能力、與其他人友好相處的能力等方面。虛擬現實技術可以幫助完善兒童早期刺激訓練，例如在科學教育方面，虛擬現實可以展現地質地貌，或是展現人眼無法看到的場景，例如復原恐龍，制作宇宙空間等，甚至可以制作幻想場景來啟發兒童的創造力。幾乎所有的環境體驗，都可以采用這樣的技術，將傳統的教學，變為更加有利于獲取知識和技能的體驗式教學，同時也可以帶來更多的互動式體驗提高兒童的綜合素質能力。

4 結語

總體上來說，虛擬現實技術可以創造一個虛擬的三維空間，使得使用者全身心的投入到這個空間中，通過感知獲取信息，將這種技術應用到兒童的早期教育之中可以讓兒童更好的學習到知識。隨著虛擬技術的發展，設備和軟件的開發和完善，會設計出更加適合兒童教育和能力培養器材，當然設備只是輔助，課程的內容才是教育的主體，課程的革新和技術的同步發展，才能真正的做好教育和能力的培養。