淺談VR教學現狀和發展潛力

摘"要：隨著我國教育理念的不斷革新以及教育技術的快速發展，教學方式也在各種創新力量的推動之下不斷進步，尤其是VR技術的引入，為眾多學科的教學方式和學習方式打開了全新的思路，帶來了前所未有的學習體驗。本文以媒介為切入點，淺談VR這一當下最炙手可熱的媒介形式在教育行業中的研究現狀以及應用情況，分析VR教學的發展潛力，進而提出了VR技術在認字識字教學方面的應用潛力，為豐富VR教學場景提供了新思路，并圍繞兒童認知特點討論了VR技術應用于認字識字教學中的注意事項。

關鍵詞：媒介；VR；教學；識字；兒童認知

Discussion"on"the"Current"Status"and

Development"Potential"of"VR"in"Education

Jiang"Bingquan

Northeast"Forestry"University"HeilongjiangHarbin"150000

Abstract：With"the"rapid"development"of"educational"technology"in"China，teaching"methods"have"been"continuously"advancing"under"the"impetus"of"various"innovative"forces.In"particular，the"introduction"of"VR"technology"has"opened"up"entirely"new"approaches"to"teaching"and"learning"across"many"disciplines.This"paper"takes"media"as"a"starting"point"to"briefly"discuss"the"research"status"and"application"of"VR—currently"the"most"sought-after"form"of"media—in"the"education"sector.It"analyzes"the"developmental"potential"of"VRbased"teaching"and"further"proposes"the"application"prospects"of"VR"technology"in"literacy"education.Additionally，it"explores"the"considerations"for"applying"VR"technology"to"literacy"teaching"based"on"children's"cognitive"characteristics.

Keywords：medium；VR；education；literacy；children's"cognition

媒介是影響人類文明發展的重要因素之一，加拿大政治經濟學家哈羅德·伊尼斯（Harold"Innis）熱衷于從媒介的視角看待帝國歷史，并認為諸多歷史事件的發生都與媒介息息相關［1］。不同媒介形式的出現及發展都是人類為了表達所思所想，而這些媒介形式反過來也在不斷形塑著人類的思維方式。原創媒介理論學家馬歇爾·麥克盧漢（Marshall"McLuhan）曾經提出，媒介如何使我們感官的形貌發生變化，這樣的變化又如何改變我們接收感覺資料的方式，我們正是用這些資料來理解和構建/重構周圍的世界。這一觀點在教育行業體現得更為直接，隨著教具越來越豐富、教學資料的展現形式越來越多樣、實驗條件越來越完善，教育的趣味性、教學質量、教學成果都在逐漸提高。而VR作為當下最炙手可熱的媒介形式，為教育行業注入了全新的活力。

一、VR技術在教育中的應用及研究現狀

VR技術出現至今已經在諸多領域取得了不錯的應用成果，尤其在教育行業中，其應用程度不斷加深。近年來，VR逐漸走進校園，讓學生能夠在課堂中親身體驗到現代科技發展的成果。臨場感體驗作為VR技術特有的優勢，在眾多學科中都為學習者帶來了前所未有的學習體驗，學生在VR環境中可以不受時間和空間限制地重溫歷史事件、感受地理環境、操作科學實驗，這可以極大地激發學生的好奇心和學習主動性。

目前，VR技術在教育行業中的具體應用主要涉及基礎理論教育、工程教育、醫學教育、人文通識教育以及職業技能教育，對中小學教育、高等教育、職業教育三個環節均有覆蓋。國內已經有不少成熟的VR教學方案供應商能夠提供中小學、高校以及職業技能的虛擬教學內容。

中小學教育中主要的應用案例包括推出虛擬互動教室，結合VR技術展現天文、地理、物理、生物、化學等實驗場景，模擬各學科的實驗，便于學生更好地觀察和理解，幫助學生深化知識記憶。中國科學技術大學等單位則對在高等教育中引入VR技術有著更深的研究，如中國科學技術大學研發的大學物理仿真教學軟件已經投入使用；石河子大學聯合企業打造的VR思政教室大大提高了學生對于思政學習的熱情。VR在高等教育中的價值突出體現在模擬訓練上，通過VR技術呈現的多維場景對學生進行操作訓練［2］。以物理為例，虛擬物理實驗室可以降低經濟成本并提高實驗安全性，在這種實驗室里，學生可以隨意使用任何設備進行實驗，觀察實驗現象并得出物理規律。視景仿真軟件VISYS能夠快速構建復雜氣象環境和三維場景，實現高性能、高質量、高真實感的視景仿真效果，可用于飛行員培養，并于2020年通過民航局5級訓練器鑒定。VR智能駕培系統借助VR技術和傳感器已經可以達到視覺層面的完全仿真，真實地模擬駕駛體驗。VR智能駕培系統可以降低學員的緊張感，通過對復雜路況和突發狀況的模擬，可以達到更好的學習效果，在練車時間上也更加自由。對駕校來說，VR智能駕培系統改變了傳統駕校的重資產模式，同時也降低了人工成本［3］。

VR不受時間和空間限制的特點正是其在教育行業中重要的價值體現。在理論與實踐相結合的課程中，教室與實驗室的分離一直是影響教學效率的一大因素，有研究人員針對理論講解與實驗演示二者存在的教室與實驗室之間的距離障礙提出了一項解決方案：在課堂上介紹一種物理現象或化學分析技術后，遠程VR演示立即跟進［4］。在歷史、藝術、科學考察等人文通識教育方面，VR所發揮的作用就是場景還原，以最直觀、最沉浸的方式讓學習者了解到所學內容。以地理教學為例，VR環境提供的身臨其境的感覺讓學生可以更全面地感受各種地理環境，尤其是像一些不能進行實地考察和體驗的極端環境或自然災害，借助VR手段很好地打破了現代地理教學在時間和空間上的雙重限制［5］。另有研究者通過實驗發現，在設計教育方面，借助VR手段進行教學比傳統的方式效果更好，很大程度上提高了學生解決問題的能力［6］。在幾何學習中，通過VR輔助，學生能夠更好地理解用n個立方單位填充形狀來計算每個形狀的體積［7］。對于職業技能教育來說，沉浸式虛擬現實（Immersive"Virtual"Reality）提供了創造一個以學習者為中心的環境的可能性。比如，借助VR技術進行焊接工藝培訓或者工程車輛操作等工業實用技能的培訓，這相比于傳統教學方式更節省時間，學習者的學習滿意度也非常高；在醫療技能學習中，VR環境可以讓學習者犯得起錯并從中積累經驗，虛擬病人的出現減輕了學習者的操作壓力，更有利于學習者集中精力學習專業內容。

二、VR技術在教學領域的應用前景

黨的二十大報告提出，推進教育數字化，建設全民終身學習的學習型社會、學習型大國。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》明確指出，加強優質教育資源的開發與應用。2017年，國務院印發的《國家教育事業發展“十三五”規劃》中指出，支持各級各類學校建設智慧校園，綜合利用互聯網、大數據、人工智能和虛擬現實技術探索未來教育教學新模式。教育部印發的《2019年教育信息化和網絡安全工作要點》中指出，推動大數據、虛擬現實、人工智能等新技術在教育教學中的深入應用。2021年，教育部等六部門印發的《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》指出，要以數字新基建促進線上線下教育融合發展，推動教育數字轉型；部署學科專用教室、教學實驗室，依托感知交互、仿真實驗等裝備，打造生動直觀形象的新課堂。

信息化是教育現代化的重要內容，也是推進教育現代化的關鍵途徑。教育從業者要適應信息化不斷發展帶來的知識獲取方式和傳授方式［8］。VR技術已經被教育部納入教育信息化工作的重點范疇，旨在推動大數據、虛擬現實、人工智能等新技術在教育教學中的深入應用［9］。相關政策的提出，為我國VR教育行業的發展提供了良好的政策環境。

在傳統教學方式局限性愈發突顯的今天，VR教學是提升教學質量的有效工具，同時也可以打造新的精神文化活動方式。目前，VR的應用場景有70%左右都在娛樂產業中，教育行業僅占20%。VR教學特有的高沉浸、強交互、低耗材等特點在提升教育深度上表現出了巨大潛力。在各類教學場景中，VR教學方案都已經展現出了非常重要的作用，首先就是豐富教學手段，其次在彌補場景缺失和規避風險等方面也有著不可替代的表現。相關企業正在加快深耕VR教育市場的步伐，不斷豐富行業內的產品和服務。

VR教學中，輔助小學古詩詞學習是國內獨有的應用分支，通過搭建符合詩詞畫面和意境的虛擬場景來幫助小學生更好地理解詩詞內容，其中有代表性的應用案例是將古詩詞教學與VR技術融合推向新高度的VR教育獲獎作品《沁園春·雪》［10］。但從整體來看，國內針對低齡階段群體的VR教學研究相對偏少，除了古詩詞教學外，多集中于美術、手工一類的設計教學，通過創造一個VR與美術、手工相結合的課程，減少手部操作的風險，降低工具操作的復雜性，幫助學生隨時隨地發展手工藝術，鍛煉學生的動手能力、發展智力［11］。目前，國內關于VR技術輔助低齡群體認字識字的研究和設計相對空白，這是一個值得深入挖掘的應用分支。

三、VR輔助識字學習的設想

（一）現實意義

兒童教學不同于其他教學，它不是純粹的教與學，好的課程不能只以讓兒童規規矩矩地聽完為標準，否則會束縛他們的天性。如果能讓兒童自由發揮好動、好奇、好問等天性，那么他們的學習興趣自然就會提高，就能主觀地參與到教學中，成為學習的主動者，也就能更好地達到教學目的［12］。低齡階段群體的好奇心和想象力往往要高于其他年齡段，而VR特有的沉浸式體驗會帶給該群體前所未有的學習樂趣，能更好地迎合他們的好奇心，激發他們的想象力，從而提高學生的主動性。

認字識字是接受教育的第一步，是小學第一學段的教學重點，也是貫穿整個義務教育階段的重要教學內容，良好的識字能力可以激發學生更大的學習潛力。而認字識字教學的低效率一直是語文教學實踐活動的難題，因為傳統的認字識字教學方式相對枯燥。一直以來，兒童在認字識字階段的學習方式無外乎圖文結合的“紙面方式”，而且需要大人輔助講解，效率也不高，無法匹配低齡階段群體思維活躍且好動的特點，很難長時間吸引學習者的注意力。因此，有必要把VR技術特有的沉浸式體驗應用到認字識字的教學當中，讓認字識字的學習不再枯燥低效。

（二）理論支撐

認字識字的VR學習素材要圍繞兒童的認知特點來進行設計和制作，能夠匹配兒童認知特點的素材才能最大程度地發揮其應用價值。因此，了解兒童認知特點是進行該項研究的基礎。目前，國內關于兒童認知的研究和設計覆蓋了很多應用場景，以兒童產品包裝為例，在基于認知心理學的兒童食品包裝設計中，有研究從故事元素應用的角度出發，分析了故事元素在兒童食品包裝設計中的價值：有趣的故事情節可以使兒童感受到快樂；系統的故事邏輯對兒童有益智作用；豐富的故事內容能直觀傳遞產品信息；印象深刻的故事主題有助于樹立品牌形象［13］。也有研究從視覺認知的角度探討了兒童相關商品的包裝設計：強調視覺的刺激性，激發兒童的興趣，充分考慮兒童的視覺認知特點和由此產生的心理需求，根據兒童的年齡和心理進行個性化、系列化的設計［14］。兒童作為玩偶的最大消費群體，與之相關的基于兒童視覺認知的玩偶表情設計研究探索了兒童認知的特殊性，發現了兒童對玩偶設計元素的認知規律，構建了基于兒童視覺認知的玩偶特征認知模型，并且根據該模型探究兒童視覺認知與玩偶表情元素的關系，最終總結出了基于兒童視覺認知的玩偶設計元素規律，并提出相關的設計流程［15］。針對兒童活動空間視覺導視所存在的標識成人化、信息過量的問題，有研究基于兒童認知心理學提出了功能性原則、趣味性原則、審美性原則等導視系統設計原則［16］。

以上研究成果對于設計和制作認字識字VR學習素材都有著重要的指導意義和參考價值，但除了兒童認知特點以外，該項研究還會涉及多媒體畫面、認知負荷、多模態傳播、視覺思維等多個維度的理論應用，對不同階段的工作有著不同的指導意義。

我國教育技術領域知名專家游澤清教授提出了“多媒體畫面語言”這一概念，這是一項源于我國本土的創新理論。它為信息化教學環境下的多媒體學習材料設計與開發提供了明確的指導原則，展現出顯著的教學應用價值，并成為教育技術的一個重要研究方向。多媒體畫面語言學理論由畫面語構學、畫面語義學和畫面語用學組成。畫面語構學又可稱為畫面語法學或畫面語形學，主要研究多媒體畫面中各種符號（即各類媒體）之間的結構和關系，以此得出多媒體畫面語言的語法規則。畫面語義學研究各類媒體與其所表達或傳遞的教學內容之間的關系，從中總結一些表現不同類型教學內容的規律性的認識，形成畫面語義規則。畫面語用學研究各類媒體與真實的教學環境之間的關系，總結出適合于不同教學環境特征的媒體設計規律，形成畫面語用規則，旨在取得好的教學效果［17］。

科技的快速發展形成了媒介深度融合的大趨勢，需要同時調動多個感官通道的多模態話語成為社會交際中的重要信息源，這也讓當下的信息交互對用戶提出了多通道感知的要求。值得注意的是，信息具有無窮性，而人的注意力和認知資源是有限的。來自不同感官通道的信息會讓用戶有不同的感知體驗，多模態傳播能夠更全面地傳遞信息，但傳遞效果未必會好。比如，當疊加進來的聽覺模態沒能對視覺模態做出補充或強化時，就會出現信息冗余。VR識字所需要的教學素材就是典型的視聽雙模態疊加，如果這兩個模態沒能做到互相補充、強化，甚至互相排斥、抵消，就會讓學習者產生認知負荷。

認知負荷理論的研究，是以美國心理學家喬治·米勒（George"Miller）于1956年的腦力負荷或心理負荷研究為基礎，由澳大利亞心理學家約翰·斯威勒（John"Sweller）于1988年提出來的［18］。認知負荷通常用來描述人在處理信息時所消耗的認知資源量，學術上通常將認知負荷分為內在認知負荷、外在認知負荷、相關認知負荷。認知負荷理論對于教學工作來說非常重要，尤其是在教學材料的設計和教學方法的選擇上，利用好該理論能夠很好地提高教學工作效率和學習效果。

視覺不只是感知的手段，更是思維的一種媒介。美國哲學家魯道夫·阿恩海姆（Rudolf"Arnheim）從審美直覺心理學的角度，在《視覺思維——審美直覺心理學》一書中明確提出了“視覺思維”概念。視覺思維指的是個體如何通過視覺感官處理外界信息，進而構建出視覺意象，并以此為基礎，在觀察、想象、構繪之間形成互動的創造性思考過程。阿恩海姆認為一切知覺中都包含著思維；一切推理中都包含著知覺；一切觀測中都包含著創造［19］。他指出，知覺并非個體對外界刺激進行簡單直接的復制，而是個積極主動的認知過程。在面對眾多外部視覺信息時，人會有選擇性地提取關鍵部分或自然地鎖定自己感興趣的部分。多媒體畫面語言學所研究的內容與視覺思維理論的觀點高度吻合。

結語

通過VR技術輔助教學已經為一部分學習者帶來了新的知識獲取方式，眾多實驗研究也證明了VR教學能夠提供更好的學習體驗并實現更好的學習效果。利用VR技術對認字識字教學進行創新，有望實現學習者在小學階段學習更多字詞、閱讀更多文章，讓小學生擁有更好的語文基礎。我國教育市場體量龐大，這種認字識字的教學方式在提升學習效果的同時也會帶動VR硬件廠商的出貨量，反過來促進VR行業的發展。

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作者簡介：姜炳全（1992—"），男，漢族，黑龍江大興安嶺人，碩士在讀，研究方向：虛擬展示。