陶明華　王　斌

摘 要:設(shè)計信息時代新型的學習環(huán)境對提高學生的學習興趣和學習效果有很重要的意義。本文主要從沉浸理論出發(fā),通過對現(xiàn)有虛擬學習環(huán)境的分析,明確虛擬學習環(huán)境的特點和要素。并以沉浸理論為指導,提出虛擬學習環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)鍵要素,從沉浸調(diào)整的角度對虛擬學習環(huán)境的設(shè)計提出了一些策略和建議。

關(guān)鍵詞:沉浸理論 虛擬學習環(huán)境 沉浸調(diào)整

中圖分類號:G434文獻標識碼:A 文章編號:1673-8454(2009)17-0069-04

一、引言

在教育技術(shù)的發(fā)展歷程中,對于教與學的看法,經(jīng)歷了早期硬件設(shè)備的充實、強調(diào)學習者內(nèi)在認知歷程的分析,到近年來轉(zhuǎn)向重視學習環(huán)境的設(shè)計這樣一個過程。現(xiàn)代教育更加注重培養(yǎng)學生的全面發(fā)展,培養(yǎng)學生在社會和生活中解決實際問題的能力。正如國內(nèi)著名未來教育專家桑新民教授指出:信息時代新型學習與教學模式的探索中,必須把“三個世界”(經(jīng)驗世界,語言文字世界,虛擬現(xiàn)實世界)的學習經(jīng)驗整合起來,促成三者的有機結(jié)合。在以往的教育中,學生始終生活在兩個世界的學習時空環(huán)境中,也就是我們所批評的理論脫離實際。當代信息技術(shù)正在創(chuàng)造出前所未有的虛擬現(xiàn)實世界,這第三個世界應該成為溝通前兩個世界的重要橋梁。他還強調(diào):優(yōu)秀教師之所以教得好,關(guān)鍵在于不僅能讓學生學起來、學進去,而且能使學生學出興趣、學出滋味,學得生動、活潑、主動。教師在教學設(shè)計過程中不能只設(shè)計知識結(jié)構(gòu)和講授結(jié)構(gòu),而且應該設(shè)計學生的學習活動和學習環(huán)境。[1]由此可見,學生學得有興趣、生動,情境學習,虛擬學習環(huán)境設(shè)計等這些關(guān)鍵詞匯在當前的教育技術(shù)的發(fā)展研究中具有比較重要的意義。

二、虛擬學習環(huán)境設(shè)計的理論基礎(chǔ)

前面引言中提到的教育技術(shù)專家關(guān)心的“學生學出興趣,學出滋味”,其實質(zhì)是學習者對學習很感興趣,集中注意力,完全沉浸在學習之中,因此學習也很主動。這種學習者沉浸在學習背后的心理學理論支持就是沉浸理論。

1.沉浸理論的提出

沉浸理論(Flow Theory)于1975年由國際著名專家Mihaly Csikszentmihalyi首次提出,解釋當人們在進行某些日?；顒訒r為何會完全投入情境當中,集中注意力,并且過濾掉所有不相關(guān)的知覺,進入一種沉浸的狀態(tài)。之后陸續(xù)有學者進行相關(guān)的沉浸行為研究并修正其定義,以期更能符合沉浸狀態(tài)的描述。[2]

早期沉浸理論指出,挑戰(zhàn)與技巧是影響沉浸的主要因素。若挑戰(zhàn)太高,使用者對環(huán)境會缺少控制能力,而產(chǎn)生焦慮或挫折感;反之,挑戰(zhàn)太低,使用者會覺得無聊而失去興趣,沉浸狀態(tài)主要發(fā)生在兩者平衡的情況下。而1985年Massimini發(fā)現(xiàn)當挑戰(zhàn)與技巧必須在一定的程度上,沉浸經(jīng)驗才有可能發(fā)生,兩者均較低時,使用者的心態(tài)為冷漠;兩者均較高時,沉浸體驗最可能發(fā)生。沉浸理論示意如圖1所示。后續(xù)的研究則開始著重討論沉浸經(jīng)驗帶來的自我肯定,促使學習者的后續(xù)學習行為;也有一些學者深入研究了沉浸體驗的要素和沉浸體驗發(fā)生的各種外部條件,提出精心設(shè)計的活動和時空安排有助于沉浸體驗的發(fā)生。[3][4]

隨著計算機科技的發(fā)展,沉浸理論延伸至人機互動的討論,Webster等人視這種互動具游戲和探索的特質(zhì)。Ghani和Deshpande(1994 )以人機互動對工作的影響進行研究,提出兩個沉浸的主要特征:在活動中完全專注和活動中被引導出來的心理享受。[5]隨著沉浸理論的不斷發(fā)展,現(xiàn)今已經(jīng)廣泛應用于人機互動環(huán)境下的行為及心理的討論上,其中也包括沉浸理論與e-Learning等,當然虛擬學習環(huán)境的設(shè)計也屬于研究和應用的范圍。

2.沉浸理論對虛擬學習環(huán)境設(shè)計提供了理論指導

虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality Technology,簡稱VRT),即通過各種技術(shù)虛擬出不存在的或存在的事物和環(huán)境,讓人感覺就如真實的一樣。[6]它綜合了對視覺、聽覺、觸覺、運動覺、體覺等感官認知模式的模擬,隔絕真實世界的信息,使人與計算機生成的環(huán)境融為一體,讓使用者仿佛置身于電腦虛構(gòu)的空間,感知其中的事物并能與虛構(gòu)世界的人物、環(huán)境進行交流互動,從而產(chǎn)生親臨真實環(huán)境的感受和體驗。[7]

以虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持的虛擬學習環(huán)境一方面能很好地解決現(xiàn)行教育模式理論脫離實際的教育問題,因為虛擬現(xiàn)實世界成為溝通經(jīng)驗世界和語言文字世界的重要橋梁。另一方面,以虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持虛擬學習環(huán)境的構(gòu)建能使學生學出興趣、滋味,學得生動、主動。在學習中,為學習者提供虛擬情境以縮短心智表征與實際現(xiàn)象間的差距;借著動畫、聲光的設(shè)計,激發(fā)學習動機。當學習者在學習過程中面對一些較難理解的復雜概念時,教師可以利用計算機,仿真出實際情況,幫助他們?nèi)ダ斫?從而激發(fā)學習者的興趣。學習者通過在虛擬學習環(huán)境中的學習體驗來完成相應的學習任務(wù),從而使學習者本人實現(xiàn)相關(guān)知識的建構(gòu)。由此可見,虛擬學習環(huán)境中的情境化學習讓學習者在虛擬的情境中學習知識與技能,這種情境反映了知識在真實生活情境中的應用方式與虛擬的情境結(jié)合,這樣有利于把“三個世界”的學習經(jīng)驗整合起來,促成三者的有機結(jié)合。虛擬學習環(huán)境為學生實現(xiàn)沉浸式的學習提供了條件;沉浸理論為對虛擬學習環(huán)境設(shè)計提供了理論指導。

三、沉浸理論指導下的虛擬學習環(huán)境設(shè)計

在虛擬學習環(huán)境的設(shè)計中,如果能有效地應用沉浸理論,實施沉浸式的教與學,對于提高學習效果以及學生的全面發(fā)展大有幫助。它能更有效地使知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學生的認知結(jié)構(gòu)、個性品質(zhì)、社會行為等。那么在虛擬學習環(huán)境中如何運用沉浸理論指導虛擬學習環(huán)境要素的設(shè)計?如何讓不同的學生都能達到最佳的學習狀態(tài),獲得忘我的體驗?

1.虛擬學習環(huán)境設(shè)計理念

沉浸理論指導下的虛擬學習環(huán)境的設(shè)計旨在為學習者創(chuàng)設(shè)最優(yōu)化的學習環(huán)境,使學習者能完全沉浸在所學內(nèi)容中,取得最高的學習效率。虛擬環(huán)境下的學習是圍繞一定的課題或任務(wù)展開的,學習者通過閱讀學習材料、查閱相關(guān)資料、與其他學習者討論等活動獲取知識。這樣的學習形式?jīng)Q定了虛擬環(huán)境下的學習是以“學”為主的學習活動,適宜于采用建構(gòu)主義的教學模式。

教學設(shè)計專家David H. Jonassen提出了一種建構(gòu)主義學習環(huán)境的設(shè)計模式,認為學習環(huán)境的設(shè)計主要包括問題(含疑問、項目、個案等)、相關(guān)的個案或?qū)嵗?、信息資源、認知工具、會話與協(xié)作工具以及社會/背景支持。[8]因此在虛擬學習環(huán)境的設(shè)計中,要特別注意為學習者創(chuàng)設(shè)貼近真實情境的問題,并提供豐富的實例。為了讓學習者始終處于沉浸狀態(tài),學習環(huán)境系統(tǒng)需要根據(jù)學習者的現(xiàn)有水平提出有挑戰(zhàn)性的任務(wù),并根據(jù)學習者的學習情況,實時做出反饋與調(diào)整。

2.虛擬學習環(huán)境系統(tǒng)關(guān)鍵要素的設(shè)計

沉浸理論指導下虛擬學習活動發(fā)生在體現(xiàn)真實情境的一系列場景中,學習者作為場景中的角色感知、觀察、判斷現(xiàn)場環(huán)境,參與到練習群體共同的真實活動體驗之中。通過從環(huán)境中獲取行為效果的反饋,再繼續(xù)感知、判斷環(huán)境,調(diào)整自己的行為等,學習者在一系列場景中的活動就構(gòu)成自己的學習過程。[9]在這個學習過程中真實情境、活動體驗、反饋、學習者自我控制等是虛擬學習環(huán)境設(shè)計的關(guān)鍵要素。虛擬學習環(huán)境的設(shè)計者通過在線的學習測試來反復調(diào)節(jié)學習環(huán)境的設(shè)計,以求達到可以讓學習者進入沉浸狀態(tài)的過程。這一循環(huán)的過程由以下四個關(guān)鍵的元素構(gòu)成,如圖2所示。

(1)學習者數(shù)據(jù)系統(tǒng)

學習者是虛擬學習環(huán)境里的主體,學習者通過具體的學習活動來獲得學習體驗,每一次具體的經(jīng)歷可能由不同場景、不同活動組成。經(jīng)過精心設(shè)計的學習環(huán)境和過程,其特殊、典型的場景和場景中的活動需要提煉、組織、設(shè)計。因為虛擬學習環(huán)境需要對學習者的學習過程、學習內(nèi)容、學習興趣等數(shù)據(jù)有一個記載和發(fā)掘。例如,虛擬學習環(huán)境數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以發(fā)掘出一個學習者在虛擬學習環(huán)境的系統(tǒng)中一段時間內(nèi)經(jīng)常訪問的學習內(nèi)容,學習的難度水平是維持在一個水平還是不斷得到提高,每次學習的時間長度等數(shù)據(jù)來判斷這個學習者是否處于學習的沉浸狀態(tài)。

(2)學習監(jiān)視系統(tǒng)

從學習者學習的數(shù)據(jù)當中挑選能夠反應學習者沉浸狀態(tài)的數(shù)據(jù),并送入分析系統(tǒng)。監(jiān)視的目的是為了了解學習者的學習沉浸現(xiàn)狀,實現(xiàn)及時的反饋,以調(diào)整學習者的學習沉浸狀態(tài)。虛擬學習環(huán)境的監(jiān)視原理可以理解為監(jiān)視系統(tǒng)需要對在線的學習過程采取關(guān)鍵詞特征定義。例如學習者對某一學習內(nèi)容的興趣就可以用他對該學習內(nèi)容關(guān)鍵詞的興趣來表示。學習者對某一學習內(nèi)容訪問的次數(shù)越多,距訪問時間越近,則用戶對該學習內(nèi)容的興趣度越高。也就是說虛擬學習系統(tǒng)對學習興趣的監(jiān)視可以從訪問次數(shù)和最近訪問時間等指標出發(fā)。

(3)學習分析系統(tǒng)

分析學習者的沉浸狀態(tài)并反饋給虛擬學習系統(tǒng)進行相應的調(diào)整變動。學習者在虛擬學習環(huán)境中通過參與和體驗學習活動和任務(wù)來學習知識和技能。如果學習者的數(shù)據(jù)顯示學習的效果不明顯,學習時間逐漸縮短,學習的頻率逐漸減少說明學習者學習的挑戰(zhàn)難度太高。這個時候?qū)W習者對學習環(huán)境會缺少控制能力,如果不進行適時的調(diào)整,就會產(chǎn)生焦慮或挫折感,逐漸對學習失去興趣。虛擬學習系統(tǒng)根據(jù)學習者的學習數(shù)據(jù)進行分析,隨時了解學習者的學習沉浸情況。

因此,學習活動的任務(wù)難度設(shè)計要符合“最近發(fā)展區(qū)”的要求,不能過于簡單,缺乏挑戰(zhàn)性,也不能超出學習者的能力范圍,讓他們有受挫而產(chǎn)生的焦慮。任務(wù)難度應是學習者通過自己的努力思考與探索,或在學習支持的幫助下完成。

(4)反饋控制系統(tǒng)

虛擬學習環(huán)境系統(tǒng)響應分析系統(tǒng)的請求對學習者學習的沉浸性進行變動。通過系統(tǒng)的反饋來改善學習者的學習體驗。學習者在環(huán)境中操作越多、反饋越多,愉悅感就越高。這是學習者在游戲中獲得愉快體驗的重要方面,也是學習者發(fā)生沉浸學習的重要原因。因為對于反饋的需求是人的一種渴望,它是天生的,只有不斷得到反饋,人才能不斷反思、不斷領(lǐng)悟、不斷進步。另外,操作與反饋的設(shè)計也需要達到一種平衡狀態(tài),如果操作多而反饋少,學習者會覺得單調(diào)乏味,像是單純的網(wǎng)頁瀏覽行為;操作少而反饋多,學習者又會陷入被動的境地,覺得像在看電影,也不會增加學習活動的可玩度和參與性。[10]

3.虛擬學習環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計的策略

(1)在虛擬學習環(huán)境中擴大沉浸區(qū)域

在圖3當中,曲線代表了一個學習者在一段學習過程中實際獲得的體驗。這些學習體驗當中的某個特定部分可能會讓這個學習者感到比自己的預期更難或更容易,不過對于這些情況他仍然可以適應,于是他的沉浸體驗便可以維持在“沉浸區(qū)域”當中,也就是圖中陰影部分的區(qū)域。如果實際獲得的體驗遠離了“沉浸區(qū)域”,那么負面的精神效應——焦慮、厭倦便會打斷學習者的沉浸體驗。[11]

在虛擬環(huán)境的學習過程中,一個關(guān)鍵的問題就是如何讓學習者保持沉浸狀態(tài)并最終完成學習。要想擴大學習的“沉浸區(qū)域”, 虛擬學習環(huán)境的設(shè)計應給予沉浸性以更廣的變化。一方面,從極簡單的任務(wù)到很復雜的解題,學習應該可以讓不同類型的學習者在沉浸的過程中不斷地挑戰(zhàn)適度的難度。這些不同的沉浸性選項應該可以被學習者所感知,從而讓學習者可以在學習開始時找到適合自己的學習體驗并投入其中。另一方面,虛擬學習環(huán)境要讓學習者帶著情感進入學習。在活動中個體身份與角色的確定會讓學習者形成強烈的責任感,在與他人的交流、協(xié)作甚至競爭中都會產(chǎn)生人與人之間交往的認同感,這都是沉浸學習發(fā)生的很重要條件。[12]

(2)虛擬學習環(huán)境中構(gòu)建適應不同學習者的個性化沉浸

學習者不是像一張白紙一樣進入情境,而是以他們自己的需要去學習的。不同學習者的學習風格、認知習慣、情感結(jié)構(gòu)、已有的經(jīng)歷等也不一樣,從而生成自己對事物的情感感受、領(lǐng)悟和意義也不一樣。由此可見,沉浸式學習的過程是因人而異的、個性化的,對同一個事物,不同的人形成了不同的感受、經(jīng)驗。在學習中每個人的沉浸區(qū)域也各不相同。因此,在虛擬學習環(huán)境中需要構(gòu)建適應不同學習者的沉浸區(qū)域。創(chuàng)造動態(tài)的沉浸系統(tǒng)的基本原理如圖4所示。

首先由學習者的學習特征數(shù)據(jù)提取模塊來提取學習者感興趣的學習內(nèi)容、學習時間、學習難易程度等特征信息。活動特征提取模塊實現(xiàn)是根據(jù)學習者對虛擬學習環(huán)境中的學習資源的瀏覽和學習活動的參與等相關(guān)反饋,來提取學習者的學習沉浸特征信息,把這些特征信息保存在學習者個性特征庫中并及時跟蹤和更新。虛擬學習環(huán)境的分析系統(tǒng)過濾個性化特征信息實現(xiàn)對學習沉浸特征的過濾,最后由個性化推薦模塊根據(jù)過濾結(jié)果分別來實現(xiàn)學習者個性化推薦服務(wù)和個性化動態(tài)的沉浸調(diào)整。

(3)在虛擬學習環(huán)境中創(chuàng)造主動的沉浸系統(tǒng)

上面提出的系統(tǒng)構(gòu)建適應不同學習者的沉浸區(qū)域策略是基于學習者的數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的,是以學習者為出發(fā)點進行沉浸調(diào)整的。這種調(diào)整通常稱為被動調(diào)整。在虛擬學習環(huán)境設(shè)計過程中如果我們可以給學習者在線學習的選擇的權(quán)利,讓學習者在虛擬學習環(huán)境當中定制自己的沉浸體驗,為自己的沉浸體驗導航,就可以實現(xiàn)主動的沉浸。虛擬學習系統(tǒng)的被動沉浸調(diào)整和主動沉浸調(diào)整各有優(yōu)勢,被動沉浸調(diào)整針對性強,而系統(tǒng)的主動沉浸調(diào)整則給學習者更多的選擇,減少被動沉浸調(diào)整的需求。為了解釋這樣一個適應不同學習者的虛擬學習環(huán)境,可以把虛擬學習環(huán)境比喻為一個有著寬幅活動且適合不同類型學習者的大水池。因為學習者各自的口味不同,他們將會在游戲里做出各自不同的選擇,并以不同的步調(diào)來展開他們的學習。學習者可以在虛擬學習環(huán)境中自由選擇和定制自己的沉浸體驗了。

四、結(jié)束語

在虛擬學習環(huán)境的設(shè)計過程中,可以設(shè)計大量的學習活動來為主動沉浸調(diào)整創(chuàng)造條件。為使每一位學習者都能愉快地體驗活動,學習活動設(shè)計有結(jié)構(gòu),難易有層次,學習者可自由選擇適合自己的任務(wù)難度等級。并且每一項活動都有明確的目標,清晰的行為標準,自適應的內(nèi)在反饋,學習者通過自我的調(diào)控能不斷地看到自己逐步接近目標的過程。

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