任曉晶 申鎵豪 錢皓月 李伍清

摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過構(gòu)建一種虛擬的環(huán)境，讓用戶可以參與到完全的沉浸式體驗(yàn)中去并實(shí)現(xiàn)人和虛擬環(huán)境的互動。本文主要討論將虛擬技術(shù)與兒童園藝教育相結(jié)合，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)指導(dǎo)兒童的園藝活動，增加兒童的興趣并提高兒童對園藝的整體認(rèn)知。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；兒童認(rèn)知；園藝

引言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的一種計算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，使用戶沉浸到模擬的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)動態(tài)交互。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到工業(yè)、醫(yī)學(xué)、航天、娛樂等眾多領(lǐng)域，該技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相對成熟但仍有許多創(chuàng)新空間。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)同教育相結(jié)合是對傳統(tǒng)教育的一種挑戰(zhàn)，也是未來教育發(fā)展的重要途徑。它使我們可以積極主動的參與到學(xué)習(xí)中，由傳統(tǒng)的說教式教育代之為使用者自身與虛擬環(huán)境交互來獲得知識技能[1]。目前，在兒童的園藝教育方面的產(chǎn)品設(shè)計還僅僅停留在現(xiàn)實(shí)教授種植過程的階段。通常都是老師帶領(lǐng)著學(xué)生在一小片土地上進(jìn)行種植，觀察和記錄植株的變化過程?，F(xiàn)實(shí)種植有兩個特點(diǎn)：一方面，園藝種植是一個較長期才能顯示種植結(jié)果的過程，這種漫長的等待勢必會消磨兒童的興趣；另一方面，園藝是一個不可逆的線性過程，這就意味著一次園藝種植過程只能為兒童帶來一次學(xué)習(xí)機(jī)會，并且這個機(jī)會稍縱即逝。并且目前的園藝教育多注重于動手能力和觀察能力的培養(yǎng)，而忽略了兒童對于園藝的整體認(rèn)知，是一種被動的而非主動的學(xué)習(xí)。這就大大降低了園藝教育的效能，往往付出很多的時間和精力，但收獲的知識和能力卻很有局限性。而在園藝種植過程中如果對其過程有一個全局的了解將有助于兒童對園藝活動的整體認(rèn)知。

一、整體認(rèn)知

“Culture”在英文中既是栽培（生物）的意思，同時又是培養(yǎng)（人）的意思。這說明了園藝與培養(yǎng)人的能力的本源聯(lián)系：通過植物栽培活動可以培養(yǎng)主體的各方面的能力。最早提出園藝治療的《英國庭園》一書中指出我們可以在閑暇時到院子里坐一會，除除草，澆澆花，聆聽鳥鳴，這可以使我們身心愉悅，促進(jìn)身體健康[2]。這更是說明了園藝活動對人的心性的修養(yǎng)。由此可見，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膱@藝教育是必要的而且是重要的。本文以為，毫無疑問，親近大自然是兒童學(xué)習(xí)和認(rèn)知的重要方式之一。讓兒童置身于大自然中，親密接觸大自然，更容易認(rèn)識到事物的本質(zhì)。但將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與園藝教育相結(jié)合，通過提供虛擬體驗(yàn)，可以加速并鞏固兒童探索未知領(lǐng)域的進(jìn)程。這種近似于“身臨其境”的虛擬體驗(yàn)，比空洞的說教更具有說服力，更能提高兒童的興趣，使兒童更愿意主動地去進(jìn)行交互、去接受新事物。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與園藝教育結(jié)合主要有利于解決現(xiàn)實(shí)種植的兩個不足之處：

（一）園藝種植結(jié)果顯示的漫長性

園藝植物的生長周期可以分為一年生、二年生和多年生。在生活中雖然我們主要種植的是一年生植物，但一年生植物的生長周期也包含發(fā)芽期、幼苗期、成株期和開花結(jié)果期[3]，是一個漫長的成長過程。如圖一總結(jié)了生活中經(jīng)常種植的園藝花卉的發(fā)芽期和成長周期。

可以看到，花卉的發(fā)芽期基本都要一個禮拜以上，而完整的成長周期則至少需要兩個月以上。這就說明了植物的生長是一個漫長的過程。不僅如此，在植物生長的過程中，植物的形態(tài)的變化并不是每天都有顯著的變化，只有在不同生長階段變化時才會有明顯的形態(tài)變化，這就使兒童等待園藝植物生長的過程變得十分無趣，也因此漸漸失去種植的樂趣。而將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合到園藝種植中就可以利用模擬的形態(tài)將植物每一個階段的生長過程生動地表現(xiàn)出來。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓兒童觀察植物成長各階段的周期縮短，更好地對植物成長的整個周期進(jìn)行整體認(rèn)知。并且結(jié)合多模態(tài)的輸入輸出設(shè)計，比如：單輸入，同時輸入，順序輸入等輸入模式增加虛擬現(xiàn)實(shí)的樂趣性。具體而言則包括手勢輸入，語音輸入，動作輸入以及觸摸輸入等。研究者JasonJerald認(rèn)為通過多種輸入模式的運(yùn)用可以使用戶完全沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)中，提高使用者的注意力，以此提高產(chǎn)品的可用性[4]。

（二）園藝種植過程的不可逆性

植物的成長過程實(shí)際上就是細(xì)胞體積增大和數(shù)量增多的過程，這一過程是不可逆轉(zhuǎn)的。由于對植物認(rèn)知程度不同，兒童種植的結(jié)果也會不同。如果對植物生長環(huán)境不是很了解，就很容易導(dǎo)致植物死亡。經(jīng)過漫長等待卻得不到認(rèn)知植物的機(jī)會，不僅不能增進(jìn)兒童認(rèn)知而且還會導(dǎo)致兒童種植樂趣的喪失。并且，現(xiàn)實(shí)種植中，兒童對植物的觀察僅僅停留在表面形態(tài)，比如對植物的高度，葉片的數(shù)量，或開花結(jié)果的數(shù)量進(jìn)行觀察，這就使兒童在園藝活動中對植物的認(rèn)知非常局限，達(dá)不到對兒童進(jìn)行全面園藝教育的效果。而結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行園藝教育，可以將植物的生長過程利用虛擬形態(tài)表現(xiàn)出來，不僅僅是外部形態(tài)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以將植物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析；不僅僅可以進(jìn)行物理形態(tài)的解讀，還可以進(jìn)行植物內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的解讀。根據(jù)使用者的需求進(jìn)行不同層次的講解，使兒童更好的實(shí)現(xiàn)對植物的整體認(rèn)知。

二、結(jié)論

本文認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過解決以上兩個傳統(tǒng)種植包含的問題從而實(shí)現(xiàn)對植物更持續(xù)、反復(fù)和細(xì)致的研究學(xué)習(xí)。不僅如此，虛擬現(xiàn)實(shí)還可以指導(dǎo)兒童實(shí)地操作，包括控制水量，階段施肥等。從而增加兒童對園藝與四季、花期、色彩等形態(tài)以外的其他方面關(guān)聯(lián)的綜合認(rèn)知。讓兒童參與到種植的活動中，可以讓其對種植產(chǎn)生“真實(shí)的”感受。本文認(rèn)為基于虛擬情境開展認(rèn)知學(xué)習(xí)可以使兒童獲得對事物的直觀體驗(yàn)和感受，從而獲得對事物特點(diǎn)、形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及過程的更加深入、全面的理解。通常情況下，只有聽到的20%的信息被我們記住，看到的30%的信息被我們記住。但是，如果我們通過個人體驗(yàn)來理解這些信息，我們就會記住其中的90%。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造的一種沉浸式體驗(yàn)，可以幫助兒童更高效的形成對種植的整體認(rèn)知。并且在實(shí)際的自然園藝前。介入虛擬現(xiàn)實(shí)提高綜合認(rèn)知的前置過程，也將提升兒童的探索實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]周忠，周頤，肖江劍.虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)綜述[J].中國科學(xué)：信息科學(xué)，2015，45（02）：157-180.

[2]李那托·麥加.英國庭園[M].英國.

[3]程智慧.園藝學(xué)概論.[M].中國.中國農(nóng)業(yè)出版社.2011.

[4]JasonJerald.Human-CenteredVRDesign：FiveEssentialsEveryEngineerNeedstoKnow[J].ComputerGraphicsandApplicationsIEEE，2018，38（2）：15-21.