摘要：隨著信息時(shí)代的到來(lái)和信息技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也越來(lái)越多地應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域。本文試圖通過(guò)對(duì)體驗(yàn)學(xué)習(xí)的闡述以及對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及特性的研究，分析虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下體驗(yàn)學(xué)習(xí)的方式和不足，并對(duì)其做了展望，希望能對(duì)廣大師生有所幫助和啟示。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；環(huán)境；體驗(yàn)學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）32-0008-03

在信息時(shí)代，信息技術(shù)已經(jīng)向各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行滲透，甚至成為支配諸多領(lǐng)域的重要機(jī)制。其中應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的影響也投射到了作為人類生存活動(dòng)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，引發(fā)了學(xué)習(xí)方式的變革。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境下的體驗(yàn)學(xué)習(xí)就是其中之一。

一、體驗(yàn)學(xué)習(xí)概述

體驗(yàn)學(xué)習(xí)是一種以學(xué)習(xí)者為中心，通過(guò)實(shí)踐與反思相結(jié)合來(lái)獲得知識(shí)、技能和態(tài)度的學(xué)習(xí)方式。它不僅包含了學(xué)習(xí)的結(jié)果，也包括了學(xué)習(xí)的過(guò)程，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。體驗(yàn)學(xué)習(xí)把人們從自己的體驗(yàn)中獲得的學(xué)習(xí)結(jié)果視為最佳。它既是一種把學(xué)習(xí)者的認(rèn)知、情感和行動(dòng)整合起來(lái)的學(xué)習(xí)方式，也是一個(gè)促進(jìn)學(xué)生自我實(shí)現(xiàn)、自我完善的過(guò)程。體驗(yàn)學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在一定的情境（這個(gè)情境可以是真實(shí)的，也可是虛擬的）中去親身經(jīng)歷和體驗(yàn)，并在這個(gè)過(guò)程中感受、領(lǐng)悟和學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方式。體驗(yàn)學(xué)習(xí)在活動(dòng)方式上以學(xué)習(xí)者為中心，關(guān)注他們自己的感受、價(jià)值取向及學(xué)習(xí)方式；同時(shí)需要學(xué)習(xí)者自己觀察、反思和總結(jié)，學(xué)會(huì)在不同的環(huán)境中學(xué)習(xí)、思考和解決問(wèn)題。體驗(yàn)使學(xué)習(xí)進(jìn)入了生命領(lǐng)域，使知識(shí)的學(xué)習(xí)擴(kuò)展到了情感、生理和人格等領(lǐng)域；從而使學(xué)習(xí)過(guò)程不僅要用自己的腦子思考，而且要用自己的眼睛看，用自己的耳朵聽(tīng)，用自己的嘴巴說(shuō)，用自己的雙手操作，即用自己的身體去親自經(jīng)歷，用自己的心靈去親自感悟。這不僅是理解知識(shí)的需要，更是激發(fā)學(xué)生生命活力，促進(jìn)學(xué)生生命成長(zhǎng)的需要。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特性及優(yōu)勢(shì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指在多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，充分利用高性能的計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源及各類先進(jìn)傳感器的一門(mén)交叉學(xué)科的集成技術(shù)。事實(shí)上，它不僅是指使用傳感輔助設(shè)施的技術(shù)，而且還包括一切與之有關(guān)的具有自然模擬、逼真體驗(yàn)的技術(shù)和方法。它能夠生成實(shí)時(shí)的、具有三維信息的、人可以與之自然交互的人工虛擬環(huán)境（Virtual Environment）。學(xué)習(xí)者進(jìn)入其中，可以產(chǎn)生一種身臨其境、完全真實(shí)的感覺(jué)。同時(shí)學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自身的感受，通過(guò)多種傳感設(shè)備，使用人的自然技能對(duì)虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行考察或操作，并像在真實(shí)世界中一樣與該環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)操縱和相互交流。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

1.沉浸性和多感知性。學(xué)習(xí)者能沉浸到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)建的虛擬環(huán)境中。在這個(gè)環(huán)境中，一切感覺(jué)逼真。學(xué)習(xí)者由觀察者變?yōu)槿硇牡耐度胝?，他們覺(jué)得自己是虛擬環(huán)境的一部分。他們感到被虛擬景物所包圍，可以左顧右盼和自由走動(dòng)，與物體相互作用，如同在現(xiàn)實(shí)世界中一樣。虛擬現(xiàn)實(shí)的多感知性使它具有多感知的能力，如視覺(jué)感知、聽(tīng)覺(jué)感知、力覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知和嗅覺(jué)感知等。借助這些感知，學(xué)習(xí)者在虛擬環(huán)境中可以產(chǎn)生非常真實(shí)的體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的這兩種特性可以讓學(xué)習(xí)者全身心地投入到虛擬環(huán)境中獲得真實(shí)的認(rèn)知和情感體驗(yàn)，能夠大大增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和持久性。

2.交互性。學(xué)習(xí)者能通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)以及各種傳感器與虛擬環(huán)境發(fā)生交互，如同在真實(shí)環(huán)境中用其自然技能與其中的對(duì)象發(fā)生交互關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的考察與操作。在這樣一個(gè)具有身臨其境和交互作用的環(huán)境中，學(xué)習(xí)者通過(guò)他們與所處環(huán)境的交互作用，利用其本身對(duì)接觸事物的感知和認(rèn)知能力，以全方位的方式獲取各種形式的信息。例如，人們用手抓取虛擬環(huán)境中的物體，被抓取的物體會(huì)隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)；同時(shí)人們會(huì)有抓取東西的感受，并且可以感受到物體的重量。這種交互性對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了積極影響，并且為他們完成自身意義世界的建構(gòu)提供了條件。

3.想象性。在以上沉浸性、多感知性和交互性的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者可以從逼真的虛擬環(huán)境中得到感性和理性上的深刻認(rèn)識(shí)，進(jìn)而深化概念、產(chǎn)生想象，主動(dòng)尋求、探索和接收信息，因此就能夠充分發(fā)揮他們的想象力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，提高創(chuàng)新能力。另外，從安全性和經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是一種有效的教學(xué)工具。它為模擬訓(xùn)練提供了極有價(jià)值的、與真實(shí)生活很類似的情形，避免了一些不必要的風(fēng)險(xiǎn)。有了以上優(yōu)勢(shì)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)習(xí)過(guò)程中就具有了獨(dú)特作用，比如：幫助學(xué)習(xí)者探索那些不能接觸到的地點(diǎn)和事物，如火星表面；向?qū)W生呈現(xiàn)那些難于觀察和測(cè)量的事物，如分子結(jié)構(gòu)；為學(xué)生再現(xiàn)那些已經(jīng)不復(fù)存在的事物，如冰河期的地球；讓學(xué)生與虛擬歷史人物進(jìn)行交流，如與牛頓探討問(wèn)題等。這是其他技術(shù)不易實(shí)現(xiàn)的。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境下的體驗(yàn)學(xué)習(xí)

研究表明，在親身經(jīng)歷的過(guò)程中進(jìn)行的學(xué)習(xí)是最有效的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提供給學(xué)習(xí)者類似于親身經(jīng)歷的逼真體驗(yàn)和技術(shù)支持。學(xué)習(xí)者在這種仿真過(guò)程中可以經(jīng)歷不同的時(shí)間和空間，可以與各種仿真物體和虛擬環(huán)境的各個(gè)部分接觸，從而產(chǎn)生逼真的體驗(yàn)，更好地進(jìn)行體驗(yàn)學(xué)習(xí)。

1.在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)感悟。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供了豐富的學(xué)習(xí)資源以及選擇學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)方式的機(jī)會(huì)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)一些實(shí)際中具有時(shí)間性、可變形、距離性、抽象性且用別的方法很難觀察和驗(yàn)證的各種事物。例如，在學(xué)習(xí)各種自然現(xiàn)象的形成和發(fā)展方面的內(nèi)容時(shí)，大多數(shù)自然現(xiàn)象都具有時(shí)間性，或者是轉(zhuǎn)瞬即逝，或者是非常漫長(zhǎng)，學(xué)習(xí)者很難觀察到。但我們利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就可以讓學(xué)習(xí)者在短時(shí)間內(nèi)逼真地觀察到自然界幾十年、幾百年、幾千年甚至上萬(wàn)年發(fā)生的變化。又如，物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等科目中的各種概念、定義以及物質(zhì)的原子、分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)反應(yīng)都是很抽象的，在傳統(tǒng)教學(xué)中只能依靠教師的口頭講述進(jìn)行講授；而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，教師可以陪同學(xué)習(xí)者在課堂上一起經(jīng)歷虛擬環(huán)境，觀察一些重點(diǎn)問(wèn)題，還能讓學(xué)習(xí)者“進(jìn)入其中”進(jìn)行體驗(yàn)，從而獲得第一手概念和知識(shí)。這種學(xué)習(xí)方式，使那些抽象難懂的學(xué)習(xí)內(nèi)容以生動(dòng)形象的形式呈現(xiàn)出來(lái)，大大提高了學(xué)習(xí)者的理解和掌握能力。endprint

2.在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)是教學(xué)活動(dòng)中一個(gè)必不可少的過(guò)程，很多學(xué)科都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。虛擬實(shí)驗(yàn)室是由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真或虛構(gòu)的一種可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的虛擬環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者似乎是在真正的實(shí)驗(yàn)室里近距離進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。學(xué)習(xí)者可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。如化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有些藥品具有劇毒，有些化學(xué)反應(yīng)比較劇烈或時(shí)間較長(zhǎng)，把這些實(shí)驗(yàn)放在虛擬實(shí)驗(yàn)室中去做，既能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或過(guò)程很好地仿真而又不必?fù)?dān)心造成傷害。再如，美國(guó)休斯敦大學(xué)和NASA（美國(guó)國(guó)家宇航局）約翰遜空間中心的研究人員建造了一種稱之為“虛擬物理實(shí)驗(yàn)室”的系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可以直觀地研究重力、慣性這類物理現(xiàn)象。使用該系統(tǒng)的學(xué)習(xí)者可以做包括萬(wàn)有引力定律在內(nèi)的各種實(shí)驗(yàn)，可以控制、觀察由于改變重力的大小、方向所產(chǎn)生的種種現(xiàn)象以及對(duì)加速度的影響。這樣，學(xué)習(xí)者就可以獲得直接經(jīng)驗(yàn)，從而達(dá)到對(duì)物理概念和物理定律的深刻理解。此外，在虛擬物理實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)習(xí)者還可以自己動(dòng)手創(chuàng)造出降雨、水汽蒸發(fā)等自然景觀，直觀有趣、生動(dòng)形象。

3.在虛擬場(chǎng)景中感受歷史文化。在虛擬場(chǎng)景中也可以進(jìn)行體驗(yàn)學(xué)習(xí)。例如Intel公司建立的虛擬故宮，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示了故宮的全貌。我們只要利用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)就能夠暢游歷史悠久的紫禁城。在這個(gè)有聲有色的虛擬故宮里暢游一番，既可以獲得知識(shí)，又省去了勞累的旅途和不菲的開(kāi)支。在這里，學(xué)習(xí)者可以進(jìn)行親身體驗(yàn)，學(xué)習(xí)到課本以外的知識(shí)。又如，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的教育家們利用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，用非常準(zhǔn)確的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重新構(gòu)造了數(shù)字化古羅馬（公元前50～公元14年）。我們進(jìn)入這個(gè)完全虛擬的世界，古羅馬的各種人文景觀歷歷在目，仿佛置身于陌生的異域環(huán)境中。學(xué)習(xí)者可以身臨其境地觀察各種藝術(shù)奇觀、雕塑、繪畫(huà)藝術(shù)品，體會(huì)當(dāng)時(shí)的人文環(huán)境；可以觀察古羅馬的住宅、街道和其他建筑格局的特點(diǎn)；可以參加列席奧古斯都的參議院，聆聽(tīng)詩(shī)人的講演等。這種虛擬場(chǎng)景能夠幫助學(xué)習(xí)者更好地理解特定的歷史情境和歷史文化，無(wú)疑是獨(dú)一無(wú)二的。

4.在虛擬環(huán)境中進(jìn)行交互學(xué)習(xí)。體驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是學(xué)習(xí)者之間的交流，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代體驗(yàn)學(xué)習(xí)的交互日趨虛擬化。在體驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中，有大量的網(wǎng)絡(luò)工具可以為學(xué)習(xí)者使用。他們可以在三維聊天室中，在BBS系統(tǒng)中與學(xué)習(xí)者和教師進(jìn)行實(shí)時(shí)的交互，也可以使用郵件系統(tǒng)和學(xué)習(xí)者或是集體進(jìn)行非實(shí)時(shí)的交互，取得教師或同伴的異步解答。虛擬體驗(yàn)學(xué)習(xí)中的交互不受時(shí)空的限制，學(xué)習(xí)者都是以虛擬的身份參加交流的。虛擬交互的過(guò)程中，學(xué)習(xí)者之間是自由平等的，所形成的關(guān)系也是虛擬的。在這種情境中，他們可以暢所欲言，更容易表達(dá)自己在體驗(yàn)學(xué)習(xí)中的真實(shí)見(jiàn)解。

無(wú)論是虛擬環(huán)境中的體驗(yàn)感悟、交互學(xué)習(xí)，虛擬實(shí)驗(yàn)室中的仿真實(shí)驗(yàn)；還是虛擬場(chǎng)景中的歷史文化感受，都能使學(xué)習(xí)者獲得逼真的體驗(yàn)，從而產(chǎn)生更好的學(xué)習(xí)效果。

四、展望

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境中的體驗(yàn)學(xué)習(xí)雖然情境虛擬化、過(guò)程虛擬化、交互虛擬化，但是體驗(yàn)的結(jié)果是真實(shí)的。對(duì)這種學(xué)習(xí)方式的展望主要有以下三個(gè)方面。

1.把虛擬體驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，使二者和諧互補(bǔ)。開(kāi)發(fā)虛擬的體驗(yàn)學(xué)習(xí)場(chǎng)景需要大量的人力、物力和財(cái)力，所以能進(jìn)行現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)學(xué)習(xí)就不進(jìn)行虛擬的體驗(yàn)學(xué)習(xí)。在現(xiàn)實(shí)中不易進(jìn)行直接體驗(yàn)的學(xué)習(xí)可以在虛擬體驗(yàn)情境中進(jìn)行，如高危險(xiǎn)或是受時(shí)空限制的情境。

2.加強(qiáng)技術(shù)支持，完善體驗(yàn)形式。在虛擬體驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)習(xí)者更容易發(fā)揮創(chuàng)造力，展現(xiàn)自己的個(gè)性。因此，隨著技術(shù)的發(fā)展，我們應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)它的規(guī)范化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，盡量完善虛擬體驗(yàn)的形式，將其優(yōu)勢(shì)和潛力在教育領(lǐng)域中凸顯出來(lái)。同時(shí)我們要更加關(guān)注技術(shù)應(yīng)該支持體驗(yàn)學(xué)習(xí)的哪些方面，如何提供更好的、更智能化的支持，以及支持的效果如何評(píng)定等，從而使它自身不斷得到完善和發(fā)展。

3.在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境中重視情感需求。在利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境的自身優(yōu)勢(shì)為學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)學(xué)習(xí)提供種種便利條件和在其他環(huán)境中難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)支持的同時(shí)，也要重視在這個(gè)過(guò)程中學(xué)習(xí)者的情感需求，鼓勵(lì)他們參與社會(huì)活動(dòng)，注重培養(yǎng)在真實(shí)情境中的人際互動(dòng)和人際交往方面的能力。

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基金項(xiàng)目：河南省教育廳人文社會(huì)科學(xué)青年項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編2012-QN-246）。

作者簡(jiǎn)介：李樂(lè)（1982-），女，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，講師，研究方向：信息技術(shù)應(yīng)用與學(xué)習(xí)方式變革。endprint