王雪燕 于瑞娜 王保偉 張超

山東師范大學(xué)傳播學(xué)院 濟(jì)南 250014

3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)模式探索

王雪燕 于瑞娜 王保偉 張超

山東師范大學(xué)傳播學(xué)院 濟(jì)南 250014

3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是一個(gè)三維空 間的情境教學(xué)環(huán)境，它 提供知識(shí)獲取工 具、交流工具，并能夠支持探索式學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、體驗(yàn) 式學(xué)習(xí)。試圖通過對(duì)三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的概念、特性的分析研究，總結(jié)出3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)模式。

3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境；學(xué)習(xí)模式；表征保真度；學(xué)習(xí)者交互

3-D虛擬技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展豐富了現(xiàn)有教育體系中的教與學(xué)的表現(xiàn)形式，具有廣泛的作用和影響。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者能在接近真實(shí)的虛擬情境中完成有意義的知識(shí)建構(gòu)。

1 “三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境”概述

虛擬現(xiàn)實(shí)，也稱虛擬實(shí)境或靈境，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)生成一個(gè)逼真的，具有視覺、聽覺、觸覺等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過使用各種交互設(shè)備，同虛擬環(huán)境中的實(shí)體相互作用，使之產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)。

3-D虛擬環(huán)境可以被定義為：在三維空間上擴(kuò)展人類的視覺信息，用其他的未能被觀察到的刺激物或是瞬時(shí)的變化來補(bǔ)充視覺信息，使得用戶可以與顯示數(shù)據(jù)交互的環(huán)境。從概念來看，3個(gè)維度、平穩(wěn)的瞬時(shí)變化和交互性是3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境區(qū)別于其他虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的最重要的特點(diǎn)。

2 3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的特征

從教育學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境具備一套獨(dú)特的特征。

Hedberg和Alexander認(rèn)為3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境最顯著的特征是學(xué)習(xí)者可以利用透明的交互界面控制虛擬世界中的對(duì)象。為了將該環(huán)境和其他的交互式多媒體區(qū)別開來，他們將該環(huán)境的特征描述為沉浸感、高保真度、高水平的學(xué)習(xí)者參與。

Whitelock、Brna、Holland等人的觀點(diǎn)與Hedberg和Alexander的觀點(diǎn)有一些一致。為了探索虛擬環(huán)境和概念學(xué)習(xí)的關(guān)系，他們提出一個(gè)理論框架。該框架包含3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的3個(gè)特征或者稱為3個(gè)維度：表征保真度、即時(shí)控制、臨場感。在Hedberg和Whitelock的模型中，保真度都是其中指出的特征；Whitelock提出的即時(shí)控制和Hedberg等人提出的積極的學(xué)習(xí)者參與類似；Hedberg用“沉浸感”來概括環(huán)境的物理方面以及在該環(huán)境中的心理感受；而Whitelock用“臨場感”來概括環(huán)境的客觀特征和用戶的主觀體驗(yàn)。

Hedberg和Whitelock關(guān)注的都是單用戶的虛擬環(huán)境，也就是說他們主要關(guān)注個(gè)人單獨(dú)與環(huán)境交互的方式。Brna拓展了起初的研究，提出包含社會(huì)因素的多用戶虛擬環(huán)境的框架。該框架包含Whitelock提出的3個(gè)要素以及社會(huì)保真度、即時(shí)討論、社會(huì)臨場感。

3 3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)模式

密切關(guān)注環(huán)境的“沉浸感”屬性，會(huì)發(fā)現(xiàn)環(huán)境的表征保真度和交互類型帶來高水平的沉浸感和臨場感。因此，“沉浸感”不應(yīng)當(dāng)被看做虛擬環(huán)境獨(dú)特的屬性。Hedberg和Alexander也探討了“沉浸感”和虛擬環(huán)境的真實(shí)方面的依賴。同樣的，“臨場感”也不能被看做虛擬環(huán)境獨(dú)特的屬性，因?yàn)樗亲鳛榄h(huán)境的保真度和交互能力的結(jié)果出現(xiàn)的。

與此同時(shí)，虛擬環(huán)境的“臨場感”常被用來描述用戶存在于某種環(huán)境中的感覺。該領(lǐng)域最新的研究熱點(diǎn)為“共同存在感”，即與地理位置相分離的用戶共同存在的感覺。在人機(jī)交互領(lǐng)域，共同存在感被認(rèn)為是社會(huì)臨場感的延伸。由于虛擬環(huán)境的高保真度和真實(shí)性，并且可以為多個(gè)用戶提供相同的場景和非語言的交流設(shè)備，許多研究者認(rèn)為3-D多用戶虛擬環(huán)境可以提供高水平的共同存在感。和“臨場感”一樣，“共同存在感”也是作為環(huán)境的多種特征產(chǎn)生的結(jié)果，而不應(yīng)當(dāng)看在3-D虛擬環(huán)境中，用戶通過具體的行為和社會(huì)交互創(chuàng)建自己的身份的方式是該環(huán)境使用的重要方面。在大多數(shù)的3-D虛擬環(huán)境中，用戶通過頭像提供一個(gè)可視化的形象。在完成任務(wù)或是深層次的交互時(shí)，頭像對(duì)于用戶達(dá)到高水平的心理沉浸感非常重要。Riva確定了“具體化”和“臨場感”的關(guān)系，以及“身份創(chuàng)建”和“感知”的關(guān)系。Dickey確認(rèn)了用戶3個(gè)方面的體驗(yàn)，可以促進(jìn)身份的創(chuàng)建，包括臨場感（包括物理狀態(tài)及個(gè)人的社會(huì)印象）、表征（包括個(gè)人 圖1 3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)模式頭像的視覺表征及確定的名字和描述）、具體化（包括用戶的行為及這些行為的社會(huì)定位）。盡管該環(huán)境中學(xué)習(xí)者可以創(chuàng)建他們的身份，仍然認(rèn)為它不是3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的一個(gè)獨(dú)特的特征。在某種程度上來說，它和臨場感和共同存在感更加的類似，它是該環(huán)境的表征保真度和學(xué)習(xí)者交互功能的結(jié)果。

通過以上的闡述，可以得到3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的特征為“表征保真度”和“學(xué)習(xí)者交互”。身份創(chuàng)建、臨場感、共同存在感是學(xué)習(xí)者在3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中的特殊體驗(yàn)的特征。由此提出3-D虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)模式。如圖1所示，在該模型中，表征保真度包含了單用戶和多用戶環(huán)境，以及Brna的社會(huì)保真度方面。同樣的，學(xué)習(xí)者交互包含個(gè)人、集體的交互行為，以及Brna的即時(shí)討論。

親身去經(jīng)歷、去感受比空洞抽象的說教更具說服力，主動(dòng)地去交互與被動(dòng)地觀看有著質(zhì)的差別。所以三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境會(huì)帶來嶄新的教育思維，解決以前無法解決的問題，為教育帶來一系列的重大變革。

[1]錢麗娜,孟祥斌.三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的分析研究[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2009(29):34

[2]劉英杰.網(wǎng)絡(luò)三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境情感交互設(shè)計(jì)研究[D].長春:吉林大學(xué),2009

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10.3969 /j.issn.1671-489X.2011.06.114

作者：王雪燕，山東師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)2009級(jí)碩士研究生，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)教育應(yīng)用。