陌生情境虛擬仿真實驗系統的探索與實踐

鄒笑

摘要：虛擬現實作為一種高新技術，在開放教育中起著重要作用。針對學前兒童發展心理學課程的教學現狀開發陌生情境虛擬仿真實驗系統，設計教學思路，制定教學目標和教學過程并應用于教學實踐。最后得到有效的教學反饋，主要包括激發學生學習熱情;幫助理解抽象問題;豐富網絡學習資源;提升學生實訓技能。

關鍵詞：虛擬現實技術;陌生情境實驗;學前兒童發展心理學;開放教育;教學實踐

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0246-03

隨著我國科技與經濟的不斷發展，虛擬現實受到廣泛關注。國務院于2006年頒布了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》，將虛擬現實技術列為信息領域優先發展的前沿技術之一[1]。2016年，中國電子技術標準化研究院組織編寫了《虛擬現實產業發展白皮書》，指出中國VR產業具有巨大潛力，并針對未來發展給出了相應的政策建議。如今，虛擬現實技術蓬勃發展，在社會生活的各大領域中占據著重要地位。

1 虛擬現實技術概述

1.1虛擬現實的內涵與特點

虛擬現實技術（Virtual Reality）是能夠生成一個模擬真實世界的虛擬環境的計算機領域前沿技術[2]。利用計算機仿真技術與多種多媒體技術構建一個逼真的虛擬場景，用戶在計算機軟件及各種傳感器的支持下，能通過人的視覺、聽覺、觸覺等各種感官形成人與機器的交互，在這個具有沉浸感的環境中進行各種交互式體驗。其中，虛擬仿真技術中的傳感器包括數據手套、三維空間交互球、頭盔顯示器、操作手柄等傳感設備。虛擬現實技術為人與計算機提供了新的互動運作模式，其特點主要體現在：

1）沉浸性（Immersion）。沉浸性又稱臨場性，指用戶感受到作為主角存在于虛擬環境中的真實程度，被認為是VR系統的性能尺度。虛擬現實技術根據人類視覺、聽覺的生理心理特點，由計算機產生逼真的三維立體圖像，用戶在戴上數據手套、頭盔顯示器、操作手柄等傳感設備后，便可將自己置身于虛擬環境中，產生身臨其境的感覺[3]。

2）交互性（Interactivity）。虛擬現實中，用戶使用傳感設備對虛擬環境中的對象進行觸摸或操作，計算機便會及時更新三維視圖，并將新的視覺等效果呈現給用戶，具有極強的交互性。

3）構想性（Imagination）。設計者根據一定的目標，通過想象而進行虛擬環境的創設。用戶則可以進入虛擬空間，憑借自己的感知覺與認知對系統運行的狀態和過程進行邏輯思維和聯想創造，以此來獲取新的知識。

1.2虛擬現實技術在教育中的優勢

2012年教育部通過了《教育信息化十年發展規劃（2010-2020）》，將虛擬仿真實驗教學作為高等教育信息化建設的重要內容。隨著虛擬現實技術越來越廣泛地被應用于教育中，其優勢也日益顯現：

1）虛擬仿真技術可以為學生展現出比傳統教學手段更真實的場景。傳統的課堂多以教師講授學生被動接受知識的方式展開教學;而在虛擬的情境中，學生的臨場感大大增強，能夠在逼真的場景中加深對知識的理解，逐漸由被動的接受者成為主動的學習者。

2）虛擬仿真技術可以幫助教師更有效地建立正面積極的課堂教學情境。在教室教學設計過程中，教師可以通過虛擬現實技術用類似“微課”的素材集中解決一個問題;也可以用“翻轉課堂”的素材讓學生在課堂上進行深度學習和討論，增加師生互動[4]。

3）虛擬仿真技術能夠避免真實實驗可能帶來的危險[5]。生物、醫學、化學、機械等實驗存在著一定的危險性，讓學生在虛擬情境中進行操作，能夠避免意外事故的發生，減少潛在的實驗風險。

4）虛擬仿真技術可以改善實訓教學環境。在實踐教學中，實訓實驗室的投入建設是許多教師面臨的困難，利用虛擬現實技術能夠解決實訓設備的不足問題，從而有效改善實訓教學環境，也大大節約了實訓成本。

2 開放教育中兒童發展心理學的教學現狀

2.1學情分析

學前兒童發展心理學是國家開放大學學前教育專業專科的一門必修課。該課程主要論述了學前兒童心理發展理論，以及不同年齡階段的心理特點和兒童心理發展的趨勢，并闡述了國內外兒童心理學學科研究的現狀和展望等。旨在為學生形成正確的兒童觀、教育觀奠定堅實的理論基礎，使學生理解兒童心理學的基本概念，掌握學前兒童心理發展的特點和規律，并通過課程實踐，形成初步的了解和研究兒童心理的能力。本課程通常是學生又愛又怕的學科，修習本課程的學生中，年齡多數集中在20-30歲左右，部分從事幼教工作，對兒童心理學有著一定的學習興趣;但從業年限短，所具備的兒童心理學理論知識不夠扎實，且較難靈活運用理論知識解決工作實踐中的具體問題;文化基礎知識較為薄弱，面對大量復雜難懂的心理學理論望而生畏。因此在教學過程中需要密切結合教學案例，開展情境化教學，幫助學生加深對抽象理論的理解。

2.2學習資源分析

目前本專業課程文字教材、錄像教材、IP課件、網上資源、其他輔助教學資料等課程資源比較齊全。但存在的突出問題有：第一，資源的時效性差。專業必修課學習資源的時效性較弱，學前兒童發展的新思想、新觀點沒能及時地在課程資源中體現;第二，隨著“互聯網+大學”理念的不斷深化，本課程的資源已不能滿足學生網上教學的需要。如微課、網絡課程等課程資源較少，不能滿足微學習、網上有效互動、網上教、學、評、測一體化的需要等。第三，概念具體化及理論形象化的學習資源較為匱乏。學前兒童發展心理學是一門理論居多且概念抽象的課程，部分所學內容遠離學生的生活和已有經驗，而他們又無法親身經歷或觀察到一些心理學實驗，導致對某些知識難點的掌握存在困難。

因此，在開放教育學前兒童發展心理學的實踐教學中，運用虛擬現實技術創建虛擬仿真平臺，構建一個完善、開放的教學資源體系，能夠緩解學習難度，提高學生的學習主動性，幫助他們在工作崗位中能有效地根據科學規律對嬰幼兒進行保育和教育。

3 陌生情境虛擬仿真實驗系統的教學應用

陌生情境虛擬仿真實驗的運行依托于浙江電大遠程開放實驗平臺的支撐，二者通過數據接口無縫對接及平臺提供的面向用戶的智能指導、自動批改服務功能，盡可能幫助用戶實現自主的實驗，加強實驗項目的開放服務能力，提升開放服務效果。本實驗系統采用虛擬仿真的形式再現了由美國心理學家Mary Ainsworth等人設計的陌生情境的完整流程，使學生可以反復觀察并體驗嬰兒在陌生的環境中并與母親分離后的行為和情緒表現。

3.1教學思路

該實驗向嬰兒提供了三種潛在的難以適應的情境，分別為陌生情境、與親人分離情境和與陌生人相處情境，通過測驗來研究嬰兒在這幾種不同的情境下所表現出的探索行為、分離焦慮反應和依戀行為等。在兒童心理學中，依戀指的是嬰兒與成人（父母或其他主要照料者）所形成的持久的情感聯結。由于這種情感聯結，嬰兒在不高興時會趨近主要照料者，在陌生人引起焦慮時，嬰兒喜歡得到這個成人的照料;而如果強迫同這個人分離，嬰兒會引起不滿。陌生情境虛擬仿真實驗系統運用觀察與沉浸式體驗的教學手法，從學生的需求和認知發展出發，構建了學習模式和考核模式兩大模塊，從而全面了解安全型依戀、矛盾型依戀和回避型依戀三種依戀類型兒童的行為特點和情緒反應。

3.2教學目標

1）知識目標：了解陌生情境實驗的內容與步驟，掌握不同依戀類型的嬰兒在陌生情境下所展現的不同反應。

2）技能目標：熟悉陌生情境虛擬仿真實驗的操作步驟，提升實踐操作的能力和運用理論知識分析問題的能力。

3）情感目標：樹立科學的學前兒童教育觀，形成良好的兒童心理健康促進意識。

3.3教學實施

陌生情境虛擬仿真實驗將教學過程分為三個環節：

1）介紹實驗，明確任務

通過文字材料，使學生熟悉陌生情境實驗的背景，明確實驗目的，從而對親子依戀有一定的了解。本實驗依托虛擬仿真軟件系統，模擬在一個房間中嬰兒所面對的陌生情境。陌生情境實驗分為七個片段，如表1所示，以此觀察不同情境中嬰兒的表現，從而分析其與母親的依戀關系。

2）觀察學習，記錄行為

依次選擇安全型依戀、回避型依戀、矛盾型依戀的實驗動畫進行觀察和學習，并分別記錄不同依戀類型的嬰兒在七個陌生情境片段中的不同行為反應（如對玩具的擺弄、情緒反應、與陌生人的交往傾向等），以此來了解兒童和母親之間依戀的強度。

3）沉浸體驗，深入探究

此環節中，學生的身份從“局外人”轉變為“境中人”，即以心理實驗者——“陌生人”的角色進入實驗情境中，進行沉浸式學習體驗。當以實驗者的身份置身于陌生情境中，學生可以通過人機交互與嬰兒進行互動，例如陪同嬰兒玩玩具、當嬰兒哭泣時安撫情緒等，從而深入探究不同嬰兒所反映出不同依戀類型的特點。

4）判斷類型，操作答題

此環節是進入考核模式，旨在針對上述實驗學習進行階段性的檢測，以檢驗學習效果。學生根據觀看到的嬰兒行為表現來判斷其依戀類型，并具體評價分析其表現行為。

3.4教學反饋

3.4.1鼓勵自主探究，激發學生學習熱情

將虛擬仿真技術引入學前兒童發展心理學的課堂，能夠充分調動學生的學習興趣。以任務驅動法為主線，圍繞陌生情境實驗任務展開學習，改變學生原有的被動學習狀態，使學生積極地投入到學習活動中來，主動建構探究、實踐、思考、運用、解決和高智慧一體的學習體系。

3.4.2降低學科難度，幫助理解抽象理論

陌生情境虛擬仿真實驗的設計主要是為了幫助學生理解嬰兒三種依戀的類型，包括“安全型”“矛盾型”和“回避型”三大模塊，通過自由選擇可以查看三種依戀類型的理論知識。在實驗實施過程中有七個復雜的情境片段，而這些不同的情境中每一類型的嬰兒所表現出不同的情緒反應，則可以通過虛擬現實系統向學生生動地展示陌生情境實驗的完整流程，使依戀這個抽象的概念直觀化和形象化，以便于學生在學習過程中更好地理解親子依戀的類型及其對嬰幼兒成長的重要性，有效地掌握知識重點，解決知識難點。

3.4.3優化學習環境，豐富網絡學習資源

學習環境指的是學習者學習發生的“時間”和“空間”及為學習者學習活動提供的各種支持條件[6]。學習環境的優化對學生的學習效果有著重要影響。虛擬現實技術打破了以往單一的傳統學習模式，為學生構建了一個完善、開放的教學資源體系，實現了網上教、學、評、測一體化的功能，極大優化了開放教育學習環境。同時，沉浸式體驗為學生的自主學習提供了逼真又感性的學習材料，將學前兒童發展心理學課程陌生情境實驗制作成相應的配套資源，能夠輔助學生更好更快地理論聯系實際，也有利于探索多元的開放教育教學模式，從而更好地實現遠程實踐教學的長遠目標。

3.4.4理論結合實踐，提升學生實訓技能

虛擬現實技術的加入使專業實踐教學的實訓內容、實訓手段、實訓模式都發生了深刻的變革，為開放教育發展中面臨的實踐教學難題提供了高效的解決方案。在陌生情境虛擬仿真實驗中，學生有更多的機會對嬰幼兒依戀類型和行為進行分析和處理，以提高其相關的教育教學技能。虛擬現實技術將學生所學的學前兒童心理學內容充分與學前教育實踐相結合，與學前教育工作中的典型工作任務相結合，突出了課程的實踐性，避免了理論與實踐的分離。

4結語

將虛擬仿真技術應用于學前兒童發展心理學的課程教學中，有利于來自不同區域的學生增強學習體驗，提高學習效率。也有助于豐富虛擬現實應用于學前教育的理論研究成果，促進電大學前教育研究水平的提高，具有豐富的理論意義。目前，陌生情境虛擬仿真實驗已取得初步成效，如何構建完整的學前兒童發展心理學虛擬仿真實驗體系，仍需要持續的關注和探究。

參考文獻：

[1] 張志禎.虛擬現實教育應用：追求身心一體的教育--從北京師范大學"智慧學習與VR教育應用學術周"說起[J].中國遠程教育，2016（6）：5-15.

[2] 邁克爾·海姆.從界面到網絡空間——虛擬實在的形而上學[M].上海：上海科技教育出版社，2000：120.

[3] 徐楠.虛擬現實和仿真在現代遠程開放教育中的應用[J].大眾科技，2008（12）：162-163.

[4] 杜穎.VR+教育：可視化學習的未來[M].北京：清華大學出版社，2017：46-52.

[5] 趙向前.實踐與創新——虛擬技術在開放教育中的應用[J].中國市場，2016（19）：67，81.

[6] 楊立力.論虛擬現實技術與遠程教育的結合[J].現代遠距離教育， 2005（3）：62-64.

【通聯編輯：王力】