基于扎根理論的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學教育中的應(yīng)用研究

梁博 徐鑫

10.3969/j.issn.1671-489X.2020.21.014

摘? 要 對17位來自小學的教師進行訪談，使用扎根理論的方法研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學教育中的應(yīng)用，通過扎根理論的三級編碼，最終得出虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學教育中應(yīng)用的方法、優(yōu)勢、局限性以及克服局限性的方法。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實技術(shù);扎根理論;小學教育;虛擬實驗室;VR教學系統(tǒng)

中圖分類號：G434? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）21-0014-03

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

近年來，隨著計算機軟硬件技術(shù)、傳感技術(shù)、智能控制以及多媒體技術(shù)的井噴式發(fā)展，更加具有沉浸性、交互性和想象性特性的虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）也得到廣泛應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種在計算機中生成的高度還原的虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中可以給系統(tǒng)的使用者帶來逼真的視覺、聽覺等感官感受，并通過使用虛擬現(xiàn)實眼鏡、手柄等特殊設(shè)備，運用選定、移動等特定的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互，進而獲得一種身臨其境的真實體驗。

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在生活中的應(yīng)用也越來越廣泛，與軍事、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域的結(jié)合也使得這些領(lǐng)域發(fā)生質(zhì)的變革。在教育領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用與教育領(lǐng)域強調(diào)的以學習者為中心、重視教學體驗等需求結(jié)合產(chǎn)生了VR教學系統(tǒng)。VR教學系統(tǒng)能創(chuàng)設(shè)出真實并且十分科學的學習環(huán)境，可以讓學習者在虛擬場景中進行更為有效的探究性學習。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為學習者創(chuàng)設(shè)更加具象的表征、更加便利的學習任務(wù)和情境，學習者可以通過與計算機生動的交互體驗，在虛擬環(huán)境中觀察、探索和試驗，極大地拓寬認知范圍，進而大大激發(fā)學習動機和學習興趣。因此，對于小學教育而言具有重要的現(xiàn)實意義。

2 研究方法與過程

研究對象? 本研究采用的是目的性抽樣的方法，在三所公立小學中共抽取出17名教師，其中教齡20年以上的教師八名，教齡10～20年的教師五名，教齡10年以下的教師四名，教授科目涵蓋語文、數(shù)學、英語、美術(shù)、信息技術(shù)。

研究方法? 扎根理論的方法是首先與研究對象進行一對一的訪談，然后對通過訪談得到的原始資料進行總結(jié)和提煉，得到系統(tǒng)性歸納，也就是原始資料范疇化;接下來進行三級編碼，即通過比較分析相關(guān)內(nèi)容并將其理論化，建立各概念范疇之間的聯(lián)系，一直到形成系統(tǒng)性的理論框架。扎根理論的核心步驟主要包括開放式編碼、主軸編碼和選擇性編碼，具體流程如圖1所示。

資料收集? 本研究從小學教師對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的認識、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學教育中應(yīng)用的方法和優(yōu)勢、目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學教育中應(yīng)用的局限性以及如何克服這些局限性等方面，采取面對面訪談或是網(wǎng)上交流的方式獲取這17位教師的觀點意見。表1是對教師進行訪談的問題。

資料整理與分析? 完成訪談后，對訪談得到的資料進行整理和分析，對其中三分之二的資料使用扎根理論的方法來進行三級編碼，另外三分之一的資料用于扎根理論的飽和度檢驗。扎根理論的核心環(huán)節(jié)就是對資料進行三級編碼，同時三級編碼也是進行理論建構(gòu)的分析程序。編碼就是將訪談資料劃分為各個小部分，賦予每一部分概念，再以新的歸類方式將數(shù)據(jù)重新放在一起的操作化過程[1]。

1）對原始訪談資料進行一級編碼。一級編碼是三級編碼中的第一步，也稱為開放式編碼。一級編碼是對收集到的原始資料進行初步的整理和分析來得到初始概念，通過提取資料、貼標簽、范疇化這三個具體步驟實現(xiàn)。

①提取原始資料。首先通過對訪談得到的原始資料進行標注、編碼和登錄，實現(xiàn)對原始資料的提取。

②貼標簽。開始對初始資料進行對比分析得到概念，然后排除過于簡單和相對模糊的初始概念，在最后得到原始語句及最終的初始概念。

③范疇化。對初始概念中超過三次重復(fù)率的詞條進行范疇化，最終得到相互矛盾的初始概念。

在本文的研究中，范疇化的結(jié)果即為教師對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的方式、優(yōu)勢以及局限性的基本觀點。例如，有教師提到，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建的虛擬環(huán)境可以讓學生在虛擬環(huán)境中體驗到火災(zāi)、地震這些災(zāi)害來臨時的真實場景，就可以把它范疇化為“利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行仿真演練”。

2）對初始概念進行二級編碼。二級編碼也稱主軸編碼，是通過歸納和演繹，把一級編碼所得的有各種關(guān)系的初始概念連接在一起，然后將這些關(guān)系抽象為更具有統(tǒng)領(lǐng)意義的類屬。主軸編碼中，對每一個范疇依次進行深層分析，得到范疇之間存在的潛在的相關(guān)關(guān)系，形成主軸或軸心。例如，有教師還提到，可以在課堂上利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)展示一些場景，讓學生有身臨其境的感覺，對于所學內(nèi)容有更加詳細的了解，增強教學的直觀性。這一點可以與上面提到的初始概念“利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行仿真演練”整合為類屬關(guān)系——“利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建真實情境”。

3）對主軸進行三級編碼。三級編碼也稱為選擇式編碼，是通過整合和凝練，進一步分析二級編碼中所得的類屬關(guān)系，根據(jù)研究意圖，深化出其中的核心類屬。本文的探究得到的軸心編碼以及核心類屬見表2，核心類屬的聯(lián)結(jié)關(guān)系見圖2。

4）理論飽和度檢驗。理論飽和度檢驗就是利用這次訪談記錄中另外三分之一的原始詞條資料進行飽和度校驗，在不獲取另外資料的基礎(chǔ)上，檢驗已得出的核心范疇以及類屬關(guān)系中是否已經(jīng)包含所有的因素，決定是否停止采樣。檢驗結(jié)果得出，通過編碼探索出的范疇和類屬對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學教育中的應(yīng)用已顯示充分，并且在四大范疇中均沒有發(fā)現(xiàn)有新的范疇與其有交叉的聯(lián)系，主軸范疇內(nèi)部也沒有產(chǎn)生新的概念。因此，所構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學教育中應(yīng)用的理論模型在理論上已經(jīng)達到飽和。

3 研究結(jié)果與分析

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學教育中的應(yīng)用方法

1）利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建真實情境。在小學教育階段，課堂教學更加強調(diào)教學的直觀性和具體形象性，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的沉浸性、交互性和想象性，可以讓學生更加直觀具體地學習課本上的內(nèi)容。校園突發(fā)事件應(yīng)急演練是每個學校必須進行的活動，可以降低在突發(fā)事件發(fā)生時的人員傷亡、財產(chǎn)損失等，但很多突發(fā)事件無法進行真實的演練，如火災(zāi)、地震等。教師可以在虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中進行演練，既讓學生對這些突發(fā)事件有所認識，學會保護自己，又可以節(jié)省人力、物力。一個完備的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以反復(fù)使用。如在教學小學語文《戈壁》一文時，首先可以使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)讓學生身臨其境地感受戈壁的氣候和環(huán)境，對戈壁有了視覺、聽覺上的印象，產(chǎn)生濃厚的學習興趣，從而更好地進行接下來的課堂學習。

2）利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行模擬實驗。在實驗教學中，因為存在很多實際條件的限制，有很多有毒、有害實驗以及小學生無法獨立完成的實驗是無法讓學生直接參與的，很多實驗無法實質(zhì)性地開展。教師可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)讓學生在虛擬環(huán)境中進行模擬實驗，既讓學生親自體驗實驗的過程，并且了解實驗的操作，也讓學生遠離了實驗過程中可能發(fā)生的一系列危險。模擬實驗也可以保證實驗過程的科學性、替代性、可視化、可操作性等。如讓低年級學生在實驗室使用酒精燈是無法避免的，在進行使用酒精燈的實驗時，可以使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)讓學生在虛擬實驗室中進行實驗，避免使用酒精燈可能發(fā)生的危險。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學教育中的應(yīng)用優(yōu)勢

1）符合小學生身心發(fā)展特點。小學生的身心發(fā)展還不成熟，在一整節(jié)課中保持注意力集中較為困難，注意力集中時間一般為20～25分鐘。在小學課堂中，教師需要不斷地提供外部刺激來提高學生的注意力，虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學系統(tǒng)可以很好地在課堂中吸引學生的注意力。

2）教學效果更好。在皮亞杰的認知發(fā)展階段理論中，小學生處于具體運算階段，只能進行簡單的邏輯演算，但仍然缺乏抽象性，所以小學課堂教學還要以直觀形象為首要原則。在課堂上利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學，展示學習對象更加具有直觀、形象的特點，可以提高學生的注意力，增強學生的學習興趣與探究能力，加深學生的課堂體驗，讓學生在課堂上的參與感更強。

3）實驗安全性、操作性更強。小學階段也有一些相對比較危險的實驗，以及很多由于實際條件限制而無法實質(zhì)開展的實驗，比如使用酒精燈、有毒有害氣體的揮發(fā)等。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建虛擬實驗室[2]，讓學生在虛擬實驗室里做一些危險的實驗，既可以深入學習實驗的過程和原理，又能保證安全。虛擬實驗室可以反復(fù)使用，減少人力、財力的消耗。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學教育中的應(yīng)用局限性

1）研發(fā)成本高。雖然虛擬現(xiàn)實技術(shù)已逐步成熟，但對于學校來說，購買設(shè)備、后期維護、專業(yè)人員引進還是一筆很大的投入。使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學，一臺設(shè)備也是不夠的，需要每個小組甚至是每個學生都能得到一臺設(shè)備，這樣才能做到普及，達到預(yù)定的學習效果。這些設(shè)備價格高昂，所以很難普及，但是可以通過教師及相關(guān)領(lǐng)域的專家積極展開研究，證明虛擬現(xiàn)實技術(shù)對于教學的重要性及可實現(xiàn)性，從國家層面支持虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)備走進校園，促進小學教育變革。

2）教學資源有限。虛擬現(xiàn)實技術(shù)真正開始迅猛發(fā)展還不到四年時間，各方面的技術(shù)、資源支持還不夠全面。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)資源中可以用于教學的資源也是有限的，針對小學階段的教學資源數(shù)量及種類更是少之又少。

3）防沉迷問題。在VR教學系統(tǒng)中學習，學生對虛擬現(xiàn)實技術(shù)了解越來越深入，很難控制他們不去接觸虛擬現(xiàn)實技術(shù)游戲，進而沉迷其中。學生在使用網(wǎng)絡(luò)過程中的防沉迷問題一直是難以解決的問題。

克服局限性的方法

1）教師進修。學校及各類教師教育機構(gòu)要多組織虛擬現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)的教師培訓，學校要多多鼓勵教師參加虛擬現(xiàn)實技術(shù)教育應(yīng)用系列的培訓，讓教師可以對虛擬現(xiàn)實技術(shù)更加了解。這樣教師可以設(shè)計出更多適用于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學案例，也可以無障礙地與虛擬現(xiàn)實技術(shù)專業(yè)人員進行溝通，設(shè)計出更加符合教學規(guī)律、教學內(nèi)容、學生特點的虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學案例。

2）引進專業(yè)人才。學校中配備了虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)備后，還需要對設(shè)備進行后期的維護保養(yǎng)，這就需要引進虛擬現(xiàn)實技術(shù)專業(yè)人才。這些專業(yè)人才還可以與一線教師進行對接，互幫互助，讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教學融合得越來越好。

4 總結(jié)

本文通過對17名小學教師進行一對一訪談，對得到的訪談資料使用扎根理論的方法進行分析，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學教育中的應(yīng)用進行研究分析，結(jié)果表明，大部分教師認為虛擬現(xiàn)實技術(shù)對于提高小學教學質(zhì)量是有作用的。雖然虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學階段的推廣普及還有一些現(xiàn)實的局限性，但是通過加大政府支持、加快教育改革，虛擬現(xiàn)實技術(shù)一定會逐步滲入小學教育，促進小學課程教學質(zhì)量的提升。

參考文獻

[1]安珍妮，康紅芹，張家輝.地理新教師如何實現(xiàn)專業(yè)發(fā)展：基于扎根理論的研究[J].天津師范大學學報（基礎(chǔ)教育版），2019（4）：61-66.

[2]畢於生.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在初中物理實驗教學中的應(yīng)用[D].濟南：山東師范大學，2012.