深度學(xué)習(xí)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的聯(lián)動(dòng)意義

霍莉樺

[摘? ? ? ? ? ?要]? 深度學(xué)習(xí)作為21世紀(jì)人才培養(yǎng)的新要求而提出，以表面學(xué)習(xí)和淺層學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，對(duì)已學(xué)知識(shí)進(jìn)行批判性、理解性、主動(dòng)性的學(xué)習(xí)，并具備利用所學(xué)知識(shí)解決個(gè)人問(wèn)題與人際交往問(wèn)題的能力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中蘊(yùn)含的深度學(xué)習(xí)的意義，在于利用技術(shù)制造出適合深度學(xué)習(xí)發(fā)生的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)活動(dòng)，使深度學(xué)習(xí)更容易發(fā)生。從學(xué)習(xí)的三個(gè)維度，研究和探索虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的深度學(xué)習(xí)新范式。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 深度學(xué)習(xí);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);VR學(xué)習(xí)

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2020）47-0234-03

21世紀(jì)的教育需要具備促進(jìn)人類終身發(fā)展這一含義的教育，其關(guān)鍵在于改善學(xué)生學(xué)習(xí)成效，以便學(xué)生獲得新時(shí)代所需的技能[1]。而這一訴求在一定程度上受到環(huán)境、資源的局限，無(wú)法滿足全人類對(duì)學(xué)習(xí)的需求。改善這一現(xiàn)狀，需要各種技術(shù)對(duì)教育的支持以及新的教育教學(xué)觀一同協(xié)作，尋找彌補(bǔ)措施。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于教育的重要意義在于：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以補(bǔ)充當(dāng)下教育教學(xué)體驗(yàn)性不足、批判性不夠、知識(shí)技能及時(shí)訓(xùn)練不充分等缺陷，提供真實(shí)沉浸的體驗(yàn)、安全大膽的實(shí)驗(yàn)以及虛擬技能訓(xùn)練，其用于教育教學(xué)實(shí)踐符合現(xiàn)階段教育的基本現(xiàn)狀，是具有深遠(yuǎn)的意義和重大影響的。深度學(xué)習(xí)是激發(fā)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的學(xué)習(xí)范式，其學(xué)習(xí)結(jié)果促進(jìn)學(xué)習(xí)者認(rèn)知領(lǐng)域、人際領(lǐng)域和個(gè)人領(lǐng)域三大領(lǐng)域的成長(zhǎng)與成熟，鍛煉了學(xué)習(xí)者在掌握知識(shí)的能力、批判思維和解決復(fù)雜問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、有效溝通能力、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)毅力能力這6個(gè)方面的能力。[2]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)習(xí)發(fā)生的三個(gè)維度中，為深度學(xué)習(xí)加入新形態(tài)和新模式，從而“促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)和概念轉(zhuǎn)變”[3]，增添新時(shí)代學(xué)習(xí)者對(duì)終身學(xué)習(xí)的探索道路和實(shí)現(xiàn)路徑。

一、深度學(xué)習(xí)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

（一）深度學(xué)習(xí)在技術(shù)方面的意義

深度學(xué)習(xí)源自美國(guó)，2011—2014年美國(guó)深度學(xué)習(xí)項(xiàng)目SDL的研究將深度學(xué)習(xí)分為三個(gè)維度6個(gè)方面的學(xué)習(xí)，從深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)結(jié)果劃分了深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。[2]我國(guó)如黎加厚等學(xué)者，強(qiáng)調(diào)深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)相比的批判性，批判性地學(xué)習(xí)新事物，批判性地理解先前知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，形成批判性思維。

世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織在1977年版的《供發(fā)展中國(guó)家使用的許可證貿(mào)易手冊(cè)》中，把世界上所有能夠帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的科學(xué)知識(shí)都定義為技術(shù)。深度學(xué)習(xí)的技術(shù)意義就在于技術(shù)的迭代更新，利用批判性思維，將先前知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行聯(lián)結(jié)，將已有知識(shí)、技術(shù)遷移到新的情境中，從而對(duì)事物作出新思想和新解釋。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能的快速發(fā)展遵循了深度學(xué)習(xí)的技術(shù)發(fā)展規(guī)律和意義，是可持續(xù)的創(chuàng)新。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展

“十二五”期間，科技部設(shè)置了虛擬現(xiàn)實(shí)與數(shù)字媒體主題，從VR顯示、VR內(nèi)容感知、VR內(nèi)容智能處理、VR內(nèi)容生成、VR內(nèi)容呈現(xiàn)、VR交互等方面部署了許多國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目、國(guó)家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目和重大項(xiàng)目。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被廣泛用于軍事、公共安全、工業(yè)設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)、規(guī)劃、交通和文化教育等行業(yè)和部門。[4]

“十三五”規(guī)劃綱要提出，提升如虛擬現(xiàn)實(shí)等在內(nèi)的12個(gè)新型、前沿領(lǐng)域的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，形成一批新增長(zhǎng)點(diǎn)。[5]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在今年來(lái)大熱的原因是人們對(duì)因時(shí)空原因不能及時(shí)得到體驗(yàn)的一種向往，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)幫助我們得以實(shí)現(xiàn)，我們可以上天、入地、下海、摘星，可以在不危害人身安全的前提下，身臨其境地體驗(yàn)任何場(chǎng)景。早年的虛擬現(xiàn)實(shí)在屏幕上通過(guò)角色扮演來(lái)體驗(yàn)的交互功能，而在軟硬件較為成熟的今天，我們可以利用投顯設(shè)備完成完全沉浸式的感官享受，手柄帶來(lái)的是全方位的立體交互體驗(yàn)。同時(shí)，隨著智慧環(huán)境的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智能交互、環(huán)境融合友好性、優(yōu)質(zhì)體驗(yàn)感等方面得以優(yōu)化及改善。為了能夠?qū)崿F(xiàn)裸眼3D的夢(mèng)想，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)之上登上了歷史的舞臺(tái)，彌補(bǔ)了虛擬現(xiàn)實(shí)與現(xiàn)實(shí)世界之間的缺陷。如今，混合技術(shù)的出現(xiàn)，讓投顯升級(jí)為輕便的眼鏡設(shè)備，手柄升級(jí)為交互觸筆，完成在一定范圍內(nèi)與現(xiàn)實(shí)世界的交互。相信，在未來(lái)的發(fā)展中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)自身的深度學(xué)習(xí)能夠給我們帶來(lái)更多驚喜。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)教育領(lǐng)域中的深度學(xué)習(xí)

（一）深度學(xué)習(xí)的教育意義

深度學(xué)習(xí)的提出，是為了應(yīng)對(duì)21世紀(jì)人才培養(yǎng)的新要求而提出。鑒于深度學(xué)習(xí)的教育意義，筆者認(rèn)同NRC對(duì)深度學(xué)習(xí)從學(xué)習(xí)結(jié)果出發(fā)所下定義，學(xué)生學(xué)習(xí)需要自底到頂完成的學(xué)習(xí)目標(biāo)為掌握核心科學(xué)知識(shí)、具有批判性思維和能夠解決復(fù)雜問(wèn)題、具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作、能夠有效溝通、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)毅力六個(gè)方面的目標(biāo)，由淺入深，由外而內(nèi)，達(dá)到深度學(xué)習(xí)。[2]具體實(shí)施，需要校方軟硬件環(huán)境的支持、教師教學(xué)設(shè)計(jì)與策略的協(xié)同以及學(xué)生主動(dòng)、積極的參與和配合。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)教育的發(fā)展

虛擬現(xiàn)實(shí)的教育意義來(lái)源于利用VR進(jìn)行教育教學(xué)。VR技術(shù)的興起、發(fā)展，將會(huì)對(duì)未來(lái)教育形態(tài)形成越來(lái)越重要的影響。VR在建構(gòu)已有知識(shí)并傳承具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這同21世紀(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo)相同。“在建構(gòu)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)境方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力;在建構(gòu)協(xié)調(diào)和交互方面的優(yōu)勢(shì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通等人際交往的能力。”[6]在構(gòu)建資源互補(bǔ)方面，有利于解決傳統(tǒng)教學(xué)中資源單一、分布不均、利用率不高的問(wèn)題。

VR在教育上的應(yīng)用，從學(xué)習(xí)方式、過(guò)程、結(jié)果等方面豐盈了教育教學(xué)的維度，并且緩解了學(xué)習(xí)者環(huán)境、資源等外界物質(zhì)的壓力，同時(shí)也要求學(xué)習(xí)者自身主動(dòng)性、自覺(jué)性、規(guī)范性的自主學(xué)習(xí)能力的加強(qiáng)和提升，這符合深度學(xué)習(xí)結(jié)果說(shuō)各階段的既成目標(biāo)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，VR技術(shù)在教育上的應(yīng)用將給傳統(tǒng)教學(xué)帶來(lái)新的動(dòng)力和新的活力。

（三）深度學(xué)習(xí)使虛擬現(xiàn)實(shí)教育更嚴(yán)謹(jǐn)

虛擬現(xiàn)實(shí)在教育上的應(yīng)用，近年來(lái)發(fā)展迅速。虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬課堂給教學(xué)注入新鮮血液。在對(duì)21世紀(jì)學(xué)生全方位教育，將學(xué)生培養(yǎng)成為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的新型人才，需要打破對(duì)以往教學(xué)的思維定式，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成自我學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的好習(xí)慣，利用新型軟硬件設(shè)備，結(jié)合智能學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供了恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)硬件設(shè)備、配套的學(xué)習(xí)環(huán)境和較好的沉浸式交互體驗(yàn)。

三、深度學(xué)習(xí)的VR學(xué)習(xí)

（一）深度學(xué)習(xí)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的意義

加拿大著名教育學(xué)家邁克爾·富蘭說(shuō)，深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)是使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)能夠成為一個(gè)健康全面的人。[1]對(duì)比傳統(tǒng)教育，新教育需要新環(huán)境、新技術(shù)來(lái)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。2016年被稱為虛擬元年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在游戲、電視節(jié)目賽事、娛樂(lè)視頻產(chǎn)業(yè)、商業(yè)推廣[7]等產(chǎn)業(yè)中發(fā)展迅速。在藝術(shù)設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)、機(jī)械與自動(dòng)化、軍事學(xué)習(xí)等專業(yè)的教育教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實(shí)利用其自身的優(yōu)勢(shì)，補(bǔ)充了因傳統(tǒng)學(xué)習(xí)資源及學(xué)習(xí)環(huán)境的限制無(wú)法鍛煉到的批判性思維、創(chuàng)新創(chuàng)造性思維，而這些是新教育時(shí)代學(xué)生的重要質(zhì)素，也是深度學(xué)習(xí)的重要學(xué)習(xí)結(jié)果。虛擬現(xiàn)實(shí)的這一特性，被解釋為深度學(xué)習(xí)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的現(xiàn)實(shí)意義。

（二）深度學(xué)習(xí)同虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的教育

智慧教育給21世紀(jì)學(xué)生提供了適合自身持續(xù)發(fā)展的范式。CIT（Deep Convergence of Innovation and Digital Technology，數(shù)字技術(shù)和創(chuàng)新理念深度融合）[1]作為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中的重要范式，為在智慧學(xué)習(xí)中所需的技術(shù)支持提供了非常詳盡的解釋。

虛擬現(xiàn)實(shí)作為智慧學(xué)習(xí)的重要技術(shù)支撐，它也參與智慧環(huán)境的組成環(huán)節(jié)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)活動(dòng)的重要設(shè)備、新型有趣的學(xué)習(xí)資源、完全沉浸的學(xué)習(xí)空間、智能有趣的學(xué)習(xí)交互，其本身也可集成新型學(xué)習(xí)工具，其批判性、可創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)特點(diǎn)符合智慧學(xué)習(xí)活動(dòng)方式中深度學(xué)習(xí)與創(chuàng)造學(xué)習(xí)的要求。利用智慧教育進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，符合時(shí)代潮流，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為這種潮流增添了濃濃一抹顏色。[8]

（三）結(jié)合深度學(xué)習(xí)的VR學(xué)習(xí)

技術(shù)可以促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的進(jìn)行[9]，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為深度學(xué)習(xí)提供學(xué)習(xí)所需的資源、空間和活動(dòng)內(nèi)容。基于深度學(xué)習(xí)的能力框架，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的VR學(xué)習(xí)的新生態(tài)，如下表所示。

根據(jù)深度學(xué)習(xí)的定義范疇，NRC為了區(qū)分深度學(xué)習(xí)和21世紀(jì)能力框架中的能力體系，特將深度學(xué)習(xí)分為三個(gè)維度：認(rèn)知領(lǐng)域、人際領(lǐng)域和個(gè)人領(lǐng)域，每一個(gè)領(lǐng)域解釋了該領(lǐng)域需要掌握的能力，并對(duì)對(duì)應(yīng)的能力做出了具體表征的解釋。[10]

1.認(rèn)知領(lǐng)域

認(rèn)知領(lǐng)域要求，通過(guò)深度學(xué)習(xí)，需要學(xué)生對(duì)該學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)容建立起知識(shí)之間的聯(lián)系，能夠批判性地用即學(xué)知識(shí)解決新問(wèn)題，能夠利用所學(xué)遷移到真實(shí)世界中去，解決真實(shí)世界的問(wèn)題。VR學(xué)習(xí)，可為學(xué)生提供虛擬模型，模擬真實(shí)效果等現(xiàn)實(shí)中不能親身體驗(yàn)的虛擬效果，配合虛擬實(shí)驗(yàn)室所需的實(shí)驗(yàn)室資源場(chǎng)地，在虛擬環(huán)境中展開(kāi)體驗(yàn)式、探索式學(xué)習(xí)。模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)習(xí)資源，可鍛煉學(xué)生掌握核心知識(shí)的能力;而模擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)室、探究問(wèn)題實(shí)驗(yàn)室可鍛煉學(xué)生的批判思維和解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。

2.人際領(lǐng)域

比認(rèn)知領(lǐng)域深層次的技能式人際領(lǐng)域，鍛煉學(xué)生具有人際交往能力的培養(yǎng)。團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，要求學(xué)生能夠同他人一起學(xué)習(xí)、一起處理復(fù)雜問(wèn)題的能力。VR學(xué)習(xí)提供模塊化資源和交互式資源，使學(xué)生必須通過(guò)合作和溝通才能完成任務(wù);VR交互沉浸、多人互動(dòng)空間可為多人互動(dòng)、VR網(wǎng)絡(luò)會(huì)議等協(xié)作活動(dòng)提供活動(dòng)場(chǎng)景。

3.個(gè)人領(lǐng)域

相較于表面學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)在于鍛煉學(xué)生個(gè)人領(lǐng)域的能力。它要求學(xué)生具有學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的能力和堅(jiān)韌的學(xué)習(xí)信念，而這些都由學(xué)生自行發(fā)起、自我約束、自我管理。實(shí)現(xiàn)此領(lǐng)域能力的提升，需要平臺(tái)給學(xué)生及時(shí)反饋的可視化學(xué)習(xí)成果和用學(xué)習(xí)反饋來(lái)督促學(xué)生自我學(xué)習(xí)的發(fā)生。VR學(xué)習(xí)通過(guò)隱性學(xué)習(xí)引導(dǎo)、顯性學(xué)習(xí)激勵(lì)等學(xué)習(xí)資源使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí);通過(guò)可視化學(xué)習(xí)成果展示以及全方位評(píng)價(jià)機(jī)制的建立，使學(xué)生更自覺(jué)、自發(fā)地學(xué)習(xí)。在VR活動(dòng)空間，為學(xué)生提供模擬創(chuàng)業(yè)空間、虛擬創(chuàng)客空間，使學(xué)生學(xué)以致用，激發(fā)再學(xué)習(xí)的動(dòng)力;學(xué)生回顧自我的成長(zhǎng)歷程、學(xué)習(xí)經(jīng)歷，會(huì)在心理層次上對(duì)學(xué)習(xí)的持續(xù)發(fā)生給予更多的信心與勇氣。VR學(xué)習(xí)對(duì)于個(gè)人領(lǐng)域設(shè)計(jì)的豐富學(xué)習(xí)活動(dòng)，使學(xué)習(xí)遷移變得直接、快速，在短時(shí)間內(nèi)獲得學(xué)習(xí)上的成果，給予學(xué)習(xí)最直接的反饋。深度學(xué)習(xí)良好的評(píng)價(jià)體系，給予學(xué)生良好的心理暗示，激勵(lì)下一次深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

四、總結(jié)

技術(shù)對(duì)深度學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用在于使學(xué)生能夠自發(fā)地學(xué)習(xí)，并且對(duì)表面學(xué)習(xí)到的知識(shí)進(jìn)行深層次的再學(xué)習(xí)，從而獲得人格到心靈上的學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于教育，就是在學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)活動(dòng)上為深度學(xué)習(xí)開(kāi)辟路徑，讓深度學(xué)習(xí)發(fā)生得更便捷。隨著人們對(duì)全息投影的愈加向往，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的延伸技術(shù)——增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為炙手可熱的教育教學(xué)工具和手段，在此過(guò)程之中離不開(kāi)深度學(xué)習(xí)理念帶來(lái)的教育評(píng)鑒與教育反饋上的新的沖擊，并且也會(huì)將他們“虛擬”與“現(xiàn)實(shí)”交互的這一優(yōu)點(diǎn)展現(xiàn)在深度學(xué)習(xí)的范式和機(jī)制中去，這也將會(huì)顛覆過(guò)往所有的教育范式。

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◎編輯 常超波

The Linkage Significance of Deep Learning and Virtual Reality Technology

HUO Li-hua

Abstract：The new requirements of deep learning personnel training and put forward as of twenty-first Century， based on the surface learning and shallow learning based on knowledge， understanding， critical， active learning， and with the use of knowledge to solve personal problems and interpersonal problems. The implication of virtual reality technology in depth the significance of learning， is to use the technology to create a suitable for the occurrence of deep learning in learning resources， learning environment and learning activities， make deep learning is more likely to occur. From the three dimensions of learning，research and exploration of virtual reality technology to support the new deep learning paradigm.

Key words：deep learning;virtual reality technology;VR learning