虛擬現實技術在大學象形文字教學中的應用

郭雨 熊遠 王新寧

關鍵詞：虛擬現實技術；象形文字；虛擬教學

漢字文化書寫著中華民族的歷史，承載著中華文化的輝煌，是一種博大精深的文化。《教育信息化“十三五”規劃》指出，堅持不懈推進教育信息化，努力以信息化為手段擴大優質教育資源覆蓋面[1]。國內，VR 技術在教學科研、仿真校園、虛擬教學與實驗等方面已有較為廣泛的應用[2-3]。未來，VR+教育有望突破現有技術壁壘，覆蓋從課堂教學到文化科普的教育全生態，實現視覺體驗到沉浸交互，對教學理念、方法、效果帶來重大變革[4]。這些大力促進了虛擬現實技術在文字教學領域中的應用。中國象形文字凝聚了無數人的聰明才智，是中華民族的智慧結晶[5]。“識字”教學是中華文明的瑰寶，是中華民族智慧的結晶，必須牢牢扎根于漢字文化的“肥沃土壤。虛擬現實技術是當代象形文字教學的重要手段之一，是促進高校文字信息化教育的重要途徑。那么如何利用虛擬現實技術提高學生學習象形文字的學習效率是一個值得思考的問題。本文通過闡釋虛擬現實技術的概念、分析象形文字在教學中存在的問題，提出構建虛擬的教學環境；采用虛擬的教學手段；完善基礎設施設備；健全智能評價體系等策略來提高教學效果，增強學生的自主學習能力。

1 虛擬現實技術概念

所謂虛擬現實，就是采用以計算機技術為核心的現代高技術生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境（Virtual Environment，VE），用戶借助必要的裝備（如特制的服裝、頭盔、手套和鞋）以自然方式與虛擬環境中的客體進行交互作用、相互影響，從而產生親臨等同真實環境的感受和體驗[6]。VR技術通過高沉浸感和交互特性強化用戶體驗，以多感知通道協同刺激和人機交互的方式增強用戶記憶、提升用戶學習體驗[7]。本文認為，虛擬現實技術（Virtual Real?ity，簡稱VR）是將計算機技術、人工智能、傳感追蹤技術、計算機圖形技術、多媒體等技術進行結合的一種綜合性技術，具有沉浸化、交互性、想象性和智能性等特點，借助VR外部輔助設備使得用戶與虛擬世界產生觸覺、視覺、聽覺等沉浸化體驗。

2 象形文化教學存在的問題

2.1 靜態化的教學環境，削弱了學生自主學習意識

傳統的教學模式主要在靜態化的教學環境中采用“灌輸式”的教學方法，強調教師主體和教材的輔助，單一的教學形式，在大學象形文字教學中忽略了學生說、聽、讀、寫等實際能力的培養，過度重視書本，學生在學習過程中與社會生活嚴重脫節，教師很難創設生動、有趣的教學環境和學習環境，學生對生硬的文字很容易陷入疲憊的狀態，分散了學生的注意力，降低學生學習的興趣，學生自主學習意識得不到有效提升。

2.2 課堂互動效率低，學生思維能力受限

象形文字從視覺圖形角度分析，它具有圖形、“像似”“抽象符號”等特征。但是在一個圖形形態的組合中所有太小的、太密集的視覺元素都不可避免地被遺忘，人們對表意性的符號化圖形卻記憶深刻[8]。在象形文字教學中，涉及到很多難以辨認和識記的文字，傳統的教學很難通過講授法等教學手段或者二維視頻等軟件設備進行有效教學。這部分內容較為抽象，教師以知識傳授為主，教師在課堂上費時費力，學生在理解上也遇到很大的困惑，這大大削弱了學生的學習積極性，限制了學生思維能力的發展。

2.3 缺乏完整的監測評估體系

傳統課堂教學質量評價模式和當前實際教學質量監控的不匹配性和滯后性日益突出，在評價主體、定位、標準和目標方面顯露出諸多弊端[9]。傳統的評價方式主要采用單一教師對學生進行評價的方式，教師主要根據自身的教學經驗對學生進行評價；評價標準簡單，學生的學習態度、學習能力、情感與價值觀等方面的內容，沒有統一的標準，不確定性太大；評價維度單一，主要進行教師對學生的評價，忽略同伴之間和學生對教師的評價。

3 虛擬現實技術應用于象形文字教學中的具體策略

信息技術與教育的融合已經成為一種趨勢，傳統的教學模式無法跟上教育發展的步伐。象形文字教學過程存在學生自主學習意識弱、思維能力受限、缺乏完整的監測評估體系等問題已經影響到教育教學質量的提升，信息技術的融合無疑是一種有效的教學模式。本文將虛擬現實技術與象形文字教學進行結合，提出了以下四項具體策略：

3.1 構建虛擬的教學環境

把學生從對文字、符號、公式的單一空間性理解中解放出來，將知識轉化為逼真的“現實”體驗[10]。虛擬現實環境能夠直接操作三維數據，這樣的交互方式與傳統的象形文字教學環境和情境有所不同，它更貼近人們的自然感官，讓學習者全身心沉浸在虛擬世界中，使得學習者的注意力高度集中，與外界進行了隔絕，學生能夠有效的吸收和傳遞知識，學生學習的積極性得到提升，自主學習能力得到增強。現階段，在虛擬現實技術教育中，多用戶虛擬學習環境屬于一個應用比較多的現實環境技術，該技術主要是依托增強現實技術、虛擬現實技術等創設一個優異的虛擬世界，能夠為學生以及教師提供良好學習環境[11]。例如，教師可以通過這樣的虛擬環境對象形文字的教學內容進行設計，讓教學更加具有針對性，使得學生將理論知識與實踐學習結合起來；通過這樣的虛擬環境可以把握象形文字的表形特征，將抽象的文字還原為圖像，學生可以通過虛擬現實技術觀看象形文字的前世今生，看到漢字的演化，給學生大量系統的直觀感受，讓學生以形象的思維去感受畫面的內容，識記文字的字形，讓他們能夠在虛擬環境中看懂字、讀懂字的意思，體會到漢字的智慧和樂趣，拓寬學生的視野，讓象形文字在他們的頭腦中留下深刻印象。愛因斯坦曾說：“只有興趣，才是最好的老師[12]。因此，在進行象形文字的教學過程中，為更好地激發學生的學習積極性，提高課堂教學效果，有必要創設具有沉浸性的虛擬教學環境。

3.2 采用虛擬的教學手段

“將語言教活，不停留在靜態的結構分析上”[13]。在象形文字教學過程中，有很多文字的拆分需要老師進行細致地拆分，老師的傳統手動繪圖技術手段無法達到相應的教學效果。對教育行業來說，VR技術提供了一種全新的教學手段[14]。VR技術應用于象形文字的教學過程中，能夠促使課堂教學手段向更加科學化、高效化的方向發展。例如，應用數字化技術對象形文字的相關信息進行采集，借助計算機平臺構建三位一體的模型，進行場景還原將人代入歷史場景中，然后對遺留的象形文字信息進行虛擬還原，將學生帶到陳列著象形文字碎片的博物館領略現實中真實存在的事物，為學生提供生動、逼真的學習材料，刺激學生的創造性思維和想象能力的提升。虛擬現實技術能夠幫助學生體驗實踐中的事物，學生可以通過手柄或者其他交互設備在這個環境中精細拆分和重構象形文字的結構，系統將學生拆解和組合的文字進行虛擬，使得學生能夠對其進行沉浸性的分析，打破了時間和空間的限制，為象形文字的教學和學生的學習提供了更多的空間、維度和直觀的體驗。協助學習者的大腦，創建出新的場景或者事物，激發學習者的想象力，開闊學生的眼界和思維。

3.3 完善基礎設施設備

虛擬現實技術的交互性表示用戶與虛擬環境中的事物進行實時交互，是人機和諧的關鍵因素[15]。在虛擬內容瀏覽過程中，實現媒體可交互效果，使用戶主動動手操作，可增加大腦興奮和提高大腦記憶效果。然而，良好的虛擬教學交互體驗離不開硬件和軟件的結合。周前祥等學者強調構建虛擬現實場景的必要元素是軟硬件兩方面[16]。吳亞東等人則具體化到人機交互技術角度，他們認為自然人機交互能通過可穿戴交互設備、非接觸式體感交互設備或移動交互設備來實現[17]。虛擬現實技術的硬件設備是增強現實技體驗感的重要基礎，軟件系統會影響虛擬現實技術的3D應用效果。虛擬現實技術的應用不僅需要硬件設施，而且需要軟件設施作為支撐。只有擁有強大的硬件和軟件技術，才能夠生成需要的數據，構建相應的虛擬環境模型，從而提高虛擬現實的使用體驗。因此要實現高校大學生象形文字的有效學習，需要優化教育教學資源體系，需要對高校完善基礎設施設備。例如，有良好軟件和硬件支撐的VR可以針對教學內容進行模擬，結合象形文字教學目標要求合理設計VR、場景，學習者可以通過配套專業設備進入到虛擬教學場景當中，結合教師的講解，或者個人的理解在場景中交互式學習，其間學習者視覺、聽覺、觸覺等各個感官將會一并參與到學習當中，能夠很形象地感受到文字的魅力。有良好的軟件和硬件設備支撐的虛擬現實技術與象形文字能夠有效結合，能夠讓學生通過虛擬環境與文字進行有效的互動，同時能夠得到實時反饋，加深學生對理論知識的學習，使得學生將理論與實踐進行結合。有良好的軟件和硬件設備支撐的虛擬現實技術可以使學生在該系統下，實現象形文字的異地交互學習，有助于學生對博物館陳列文物上的文字進行虛擬學習。有良好的軟件和硬件設備支撐的虛擬現實技術的交互性允許學生在虛擬環境中自主學習、相互合作，領悟教科書外的知識，鍛煉學生的思維能力。

3.4 健全智能評價反饋機制

反饋其實質是建立自我調節、自我控制、自我適應的內在機制[18]。基于信息技術搭建一個具備數據采集、分析與智能反饋控制、穩定準確、權威高效的智能評價體系非常重要。教學評價是發揮虛擬仿真實驗教學最大優勢、確保教學質量的關鍵環節[19]。進入2017年，VR發展呈現出一些新的趨勢：VR系統特征開始由3（Iimmersion、interaction、imagination，即沉浸感、交互性和想象性）逐步向4（Iintelligent）即智能化發展[20]。VR技術作為信息化技術手段，對整個教學過程指標可以進行實時數據監測、圖形化示教、量化指標評估。因此，利用虛擬現實技術健全智能評價反饋機制是有效解決傳統教學模式中缺乏監督評估體系問題的重要途徑。例如，虛擬現實技術的智能化特征為象形文字的綜合評價提供了可能。通過虛擬現實技術可以將優質教育資源和優秀的教師融合到一個虛擬教學環境中，在探究活動中進行自評、同伴互評和優秀教師評價等。在教學中自動進行過程性評價，通過階段測試、作業、參與等方式了解學生學習活動的進程，探究學習過程中遇到的問題。教師借助虛擬現實技術使得教學評價不局限于課堂，構建多元化的評價目標、多維度的評價內容、多方位的評價主體與多樣化的評價方式。教師可以進入虛擬教學環境或者通過學生的表情對學生進行過程性評價和綜合性評價，從而幫助教師改進教學方式，幫助學生改進學習方式。

4 結束語

虛擬現實技術的出現不僅代表科學技術水平進步，也是提高人類日常生活水平的重要工具。“VR+”模式的提出加速了信息技術與教育的有效融合，充分發揮了其在象形文字教學中的應用價值，本研究闡述了虛擬現實技術的概念，分析了象形文字教學存在的問題，提出構建虛擬的教學環境、采用虛擬的教學手段、完善基礎設施設備、健全智能評價系統等策略來提高教學效果，增強學生的自主學習能力。