王靖潔，胡云瑄，趙 靜

(湖北師范大學(xué) 外國語學(xué)院，湖北 黃石 435000)

大數(shù)據(jù)時代，信息技術(shù)飛速發(fā)展，云技術(shù)、翻轉(zhuǎn)課堂、慕課等概念層出不窮。英語教學(xué)從單一枯燥的說教與圖文教學(xué)，到視聽與多媒體輔助教學(xué)，雖然已經(jīng)取得了跨越式的發(fā)展，但仍未能突破二維圖像的局限，學(xué)習(xí)者仍是以一個旁觀者的姿態(tài)進(jìn)行學(xué)習(xí)，不能夠完全融入屏幕后面的課堂。

近年來，將虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡稱VR)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)是教育信息化發(fā)展的一個質(zhì)的飛躍。作為一種用于創(chuàng)建和體驗(yàn)仿真虛擬世界的人機(jī)交互技術(shù)，VR教學(xué)能夠創(chuàng)建出三維立體的虛擬學(xué)習(xí)場景，具有沉浸性(Immersion)、交互性(Interactivity)和想象性(Imagination)[1]，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)英語教學(xué)缺乏真實(shí)語境的缺憾，使學(xué)習(xí)者獲得身臨其境般的感受。將VR技術(shù)應(yīng)用于英語教學(xué)，并將其與微課和益智游戲相結(jié)合，能為中小學(xué)學(xué)生打造逼真、沉浸式的英語學(xué)習(xí)空間。通過激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生去積極思考，主動探索，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，從而提升兒童英語學(xué)習(xí)的體驗(yàn)和效果。

一、VR沉浸式英語教學(xué)內(nèi)涵

隨著新課改的不斷發(fā)展，教育者不難意識到傳統(tǒng)的講授式上課方式對老師的語言藝術(shù)能力要求極高，但不論老師如何幽默夸張，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果也不會有很大的變化，也無法確保學(xué)生對于課堂學(xué)習(xí)的百分百投入。同時，由于課程模式單一，學(xué)生在學(xué)習(xí)語言時，難以獲得綜合能力的全面提高。[2]

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality Technology, VR)是多媒體感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人工智能技術(shù)等多領(lǐng)域成果的集合，最終生成可交互的三維環(huán)境，在人機(jī)交互的過程中為人們提供沉浸式的虛擬環(huán)境。隨著5G時代的到來，VR設(shè)備所存在的問題例如頭顯笨重，設(shè)備延遲將會得到解決，同時具有更好的續(xù)航能力和更低的價格。Hapi VR創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Atul Salgaonkar表示，5G可以共享VR體驗(yàn)，從而解決單一用戶的限制。他舉了一個學(xué)生到一個歷史遺址進(jìn)行虛擬學(xué)校實(shí)地考察的例子，在那里他們可以看到彼此的反應(yīng)，也可以相互交流。Salgaonkar說：“與過去的單一VR不同，這種多用戶同時使用的功能只有在5G環(huán)境下才能實(shí)現(xiàn)”。[4]

沉浸式英語教學(xué)(Immersive Learning)是指學(xué)習(xí)者能夠自然地與環(huán)境(包括通過網(wǎng)絡(luò)相連的其他學(xué)習(xí)者、指導(dǎo)者)進(jìn)行交互，讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生沉浸其中的感覺，從而高度參與。[3]要實(shí)現(xiàn)英語的沉浸式學(xué)習(xí)，最好能讓學(xué)生真正進(jìn)入到某個接近真實(shí)生活的場景中去感受和體驗(yàn)。但由于時間、距離、安全性等問題，很難在實(shí)際教學(xué)過程中再現(xiàn)全部場景，VR技術(shù)的應(yīng)用為沉浸式英語教學(xué)提供了可能。沉浸式英語教學(xué)意味著讓學(xué)習(xí)者可以很好地在學(xué)習(xí)理論之后將之聯(lián)系實(shí)際，學(xué)習(xí)者在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，不再只是枯燥的記憶和背誦，而在此基礎(chǔ)上增加了將所學(xué)知識運(yùn)用于實(shí)際情景中。VR技術(shù)的精確模擬和實(shí)時交互性直接影響課堂教學(xué)的質(zhì)量。[5]

二、VR技術(shù)應(yīng)用于英語教學(xué)中的實(shí)踐探索

美國哈佛大學(xué)的River City、新加坡南洋理工大學(xué)的虛擬校園等都是VR應(yīng)用于教學(xué)的典型案例。我國的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起步較晚，與美國、英國相比還有一定的差距，但最近幾年我國的VR技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，如北京航空航天大學(xué)、浙江大學(xué)等重點(diǎn)院校都進(jìn)行了虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的研究。國家也出臺了相關(guān)政策積極支持VR技術(shù)的發(fā)展，工信部表示將支持虛擬現(xiàn)實(shí)制造業(yè)創(chuàng)新中心籌備建設(shè)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)提升，推動虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造、教育、文化等領(lǐng)域應(yīng)用。

近年來，國內(nèi)對VR技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的研究也取得了顯著的成果。劉敏等提出了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢：豐富教學(xué)活動、激發(fā)學(xué)生興趣、刺激學(xué)生感官、給學(xué)生身臨其境的體驗(yàn)、提高學(xué)習(xí)效果等。[6]雷巧鳴在英語學(xué)科中應(yīng)用VR技術(shù)，在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)其優(yōu)勢：讓課堂更加有趣和身臨其境，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣等。[7]黃奕宇在從虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的趨勢進(jìn)行研究，結(jié)合我國教育現(xiàn)狀，分析了目前虛擬現(xiàn)實(shí)在教育應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)，且對未來發(fā)展持樂觀態(tài)度。[8]

但在VR技術(shù)在中小學(xué)英語教育研究中，特別是體現(xiàn)沉浸式教學(xué)的特點(diǎn)的相關(guān)研究甚少，對家長和學(xué)生的調(diào)查與了解不夠深入，對具體的應(yīng)用價值未做完整分析，在具體實(shí)施方法上存在空白。本課題通過收集調(diào)查數(shù)據(jù)，以及分析研究，從前者經(jīng)驗(yàn)中汲取精華，為中小學(xué)英語課堂沉浸式教學(xué)提供可行性方案。隨著5G的普及、國內(nèi)技術(shù)發(fā)展和政策推動，必將帶動VR技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。在英語教學(xué)中的優(yōu)勢也會越來越明顯。

三、VR技術(shù)在中小學(xué)英語課堂中的應(yīng)用價值

為考察中小學(xué)生家長對子女有關(guān)VR技術(shù)應(yīng)用于英語學(xué)習(xí)態(tài)度，本文通過“問卷星”專業(yè)在線調(diào)研平臺及紙質(zhì)問卷形式對湖北省某地級市的5所中小學(xué)學(xué)生家長展開問卷調(diào)查，共發(fā)放問卷270余份，其中285份為有效問卷。調(diào)查對象大多為26歲至45歲的女性，孩子學(xué)年段集中于小學(xué)4-6年級。以下是結(jié)合問卷調(diào)查結(jié)果所得具體分析：

(一)家長對子女英語學(xué)習(xí)情況的認(rèn)知分析

據(jù)有效問卷顯示，有超過半數(shù)家長表示對子女目前英語成績不甚滿意，卻不知從何改變此情況，而在有關(guān)孩子英語學(xué)習(xí)缺陷的調(diào)查中，家長認(rèn)為孩子急需彌補(bǔ)之處為英語學(xué)習(xí)興趣，該類家長占比25.7%，如圖1所示。而其他選項(xiàng)中的“聽說讀寫均衡發(fā)展”、“聽說能力”、“詞匯量和語法”及“考試成績”各占比22.9%、22.6%、19.3%和9.5%。

圖1 家長認(rèn)知中影響英語學(xué)習(xí)因素重要性排序

如圖中數(shù)據(jù)所示，相較于過去往往認(rèn)為是重中之重的考試成績的提升，家長更多關(guān)注孩子英語學(xué)習(xí)能力和興趣的培養(yǎng)，而VR沉浸式英語教學(xué)無疑是幫助解決這些問題的一大助力。VR技術(shù)與課外輔導(dǎo)結(jié)合，能從沉浸性(Immersion)、交互性(Interactivity)、想象性(Imagination)等方面多方位、多維度地提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力。

(二)家長對待課外英語輔導(dǎo)態(tài)度情況分析

本次調(diào)研除上述方面，同時也從課外英語輔導(dǎo)效果、家長考慮因素、投入資金以及對在線英語學(xué)習(xí)產(chǎn)品不足等四大方面，對家長對待課外英語輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)的態(tài)度進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果顯示，家長在選擇英語輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)時著重于該機(jī)構(gòu)所運(yùn)用的教學(xué)方法，該類家長占比79.07%。其次是師資力量和課程價格，分別占比54.65%和41.86%。而VR技術(shù)的投入能滿足家長對英語課外輔導(dǎo)的期待與要求。在投入資金方面，超過半數(shù)的家長愿意每年為孩子花費(fèi)1000至5000元。

圖2 在線英語學(xué)習(xí)方式的不足之處

而家長所認(rèn)知的在線英語學(xué)習(xí)方式的不足之處，則平均集中于這四個方面：缺少老師互動、價格太高、缺少老師監(jiān)督和孩子學(xué)不進(jìn)去，如圖2顯示。結(jié)合實(shí)際情況分析，無論從課外英語輔導(dǎo)帶來的實(shí)際效果、對其抱有的期待和要求、愿意投入的資金來看，還是從對當(dāng)前在線學(xué)習(xí)的不足點(diǎn)的認(rèn)知情況來說，投入VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的在線學(xué)習(xí)平臺能同時滿足家長對教學(xué)效果和價格的雙邊要求。而這些優(yōu)勢則是隨著科技發(fā)展和VR技術(shù)的不斷成熟而來的，所傳遞出來的效果也是傳統(tǒng)的線下教學(xué)所不能比擬的。它能讓學(xué)生真正進(jìn)入到某個場景中去感受和體驗(yàn)，克服由于時間、距離、安全性等問題，導(dǎo)致的在實(shí)際教學(xué)過程中再現(xiàn)全部場景的困難。VR技術(shù)的應(yīng)用為沉浸式英語在線教學(xué)提供了可能，能夠從專注度、主觀能動性、教學(xué)方式、選擇自由度上做出創(chuàng)新，充分利用現(xiàn)有學(xué)習(xí)資源。

(三)家長對“VR+英語在線學(xué)習(xí)”的理解情況分析

在分析問卷調(diào)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，作者又對部分家長進(jìn)行深度訪談，以探求他們對“VR+英語在線學(xué)習(xí)”的理解情況。本次訪談內(nèi)容涵蓋VR技術(shù)是否幫助孩子高效完成學(xué)習(xí)任務(wù)、是否能節(jié)約費(fèi)用以及是否能提高孩子的英語學(xué)習(xí)興趣、注意力和想象能力等。如圖3所示，全部變量中均有超過半數(shù)(約60%)的受訪者同意VR技術(shù)能為孩子的學(xué)習(xí)帶來這些改變，不同意和非常不同意的受訪者均為極少數(shù)。

圖3 對VR技術(shù)是否帶來有效改變的意見

除此之外，有接近70%的家長表示愿意嘗試、繼續(xù)或推薦親友適用VR+在線英語學(xué)習(xí)平臺。這意味著大部分家長都對VR技術(shù)與課堂教學(xué)的結(jié)合技術(shù)的推廣抱有極大的希望與支持態(tài)度。

四、基于VR的沉浸式教學(xué)實(shí)施

近年VR技術(shù)的發(fā)展頗受重視，加上5G網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步普及，網(wǎng)絡(luò)授課幾乎是時下最流行的除學(xué)校授課外最受歡迎的授課方式?；诖颂攸c(diǎn)，再根據(jù)當(dāng)下教學(xué)內(nèi)容的需求，對課程模式和資源進(jìn)行開發(fā)，將VR技術(shù)應(yīng)用于中小學(xué)英語在線學(xué)習(xí)。

肖鋼曾提到“教學(xué)設(shè)計(jì)是一個系統(tǒng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的過程，它遵循學(xué)習(xí)效果最優(yōu)的原則，是課件開發(fā)質(zhì)量高低的關(guān)鍵所在?！笔紫?，根據(jù)“肯普模式”，圍繞教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)者特征、教學(xué)資源和教學(xué)評價來設(shè)計(jì)教學(xué)的總體框架。[9]虛擬課堂通過“課前-課中-課后”的不同的任務(wù)型教學(xué)，解決了傳統(tǒng)教育所具有的種種問題，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效果最優(yōu)化。其次，基于現(xiàn)有技術(shù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套虛擬課堂的授課系統(tǒng)，系統(tǒng)包含云端系統(tǒng)、通信設(shè)備、VR課堂小程序等。各個分系統(tǒng)與教學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)合如下。

(一) 教學(xué)過程

圖4 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

1. 課前通過平臺，從云端系統(tǒng)中提取學(xué)生將學(xué)課程對應(yīng)的微課視頻和預(yù)習(xí)測試題進(jìn)行推送。教師根據(jù)學(xué)生的測試成績和反饋不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，使其更加貼近學(xué)生的實(shí)際水平，這樣可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2. 課上利用EON Coliseum互動平臺軟件為學(xué)生構(gòu)建一個有外國情調(diào)的模擬環(huán)境，如在國外度假、國際機(jī)場接機(jī)等，提高學(xué)生英語的實(shí)際應(yīng)用能力。師生在虛擬課堂中通過通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)語音交流、彈幕互動，而基于5G系統(tǒng)搭建的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，滿足了VR端口進(jìn)行云數(shù)據(jù)上傳和資料共享的速快量大延時小的需求。

3. 課后教師根據(jù)課前學(xué)生測試反饋以及虛擬課堂的互動情況，在微信小程序?yàn)閷W(xué)生布置個性化闖關(guān)游戲，并設(shè)置游戲小獎勵。通過虛擬角色升級、虛擬裝備獎勵、支線任務(wù)推動等多種手段進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣，鞏固學(xué)習(xí)成果。

(二) 課堂呈現(xiàn)

學(xué)生要實(shí)現(xiàn)在虛擬化課堂中學(xué)習(xí)，少不了同時具有實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和便捷性的VR設(shè)備。

1. 頭顯設(shè)備

如今市場上的VR設(shè)備且應(yīng)用面較廣的主要有三種：移動端頭顯、外接頭戴式設(shè)備、一體機(jī)頭顯。其中移動端頭顯結(jié)構(gòu)最簡單，價格最低，但用戶體驗(yàn)感較差，無法很好地達(dá)到虛擬課堂學(xué)習(xí)目的。外接頭戴式設(shè)備具備獨(dú)立的處理器，配置了專門的操作系統(tǒng)，使用感好，但需要通過數(shù)據(jù)線外接臺式電腦或其他處理器使用，便捷性無法實(shí)現(xiàn)。一體機(jī)頭顯的成像效果最好，且無外接數(shù)據(jù)線的束縛，可在使用時自由活動，但價格太貴，不利于普及。

2. 桌面虛擬現(xiàn)實(shí)

桌面虛擬現(xiàn)實(shí)(WebVR)利用個人計(jì)算機(jī)和低級工作站進(jìn)行仿真，計(jì)算機(jī)的顯示屏作為學(xué)習(xí)者進(jìn)行虛擬體驗(yàn)的窗口。桌面虛擬化技術(shù)可對能夠使終端桌面應(yīng)用環(huán)境獨(dú)立存在，而不需要依靠硬件環(huán)境。[10]因此桌面的虛擬現(xiàn)實(shí)成本相對低一些，且彌補(bǔ)了中小學(xué)學(xué)生視力健康發(fā)展的需要，因而此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用面比較廣，且這是當(dāng)下幻境英語學(xué)習(xí)最好的媒介。

桌面虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用軟件的實(shí)現(xiàn)依賴于WebGL技術(shù)開發(fā)，WebGL是在瀏覽器上創(chuàng)建和運(yùn)行3D圖像，它遵循OpenGL ES的規(guī)范，通過GLSL語言編寫著色器代碼，包括頂點(diǎn)和片元作色器。GLSL編寫的代碼被編譯到GPU之后會映射到OpenGL API進(jìn)行調(diào)用，最后返回到WebGL渲染。開發(fā)流程可總結(jié)為：VR數(shù)據(jù)初始化 → WebGL初始化 → 動畫渲染(如圖5所示)。[11]

圖5 WebVR開發(fā)流程

除了自主開發(fā)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，我們也不妨考慮使用市面上已開發(fā)出來的產(chǎn)品，如play2VR(www.play2vr.com)的視頻播放器，支持多端使用，方便且低成本。使用時只需要注冊賬號后上傳提前制作好的媒體(課程視頻或圖片)，再將集成代碼拷貝到微信小程序的端口，學(xué)生便可在學(xué)生端進(jìn)行虛擬課堂在線學(xué)習(xí)。

本文在對沉浸式教學(xué)理論研究基礎(chǔ)上，將VR技術(shù)與沉浸式教學(xué)相結(jié)合，并基于前人已有的實(shí)踐探索，對VR技術(shù)在中小學(xué)英語教學(xué)中的應(yīng)用做出研究，并得出以下結(jié)論：

第一，與傳統(tǒng)在線教育相比，VR教學(xué)不僅能夠不受時間和地域的限制，實(shí)現(xiàn)資源的最大利用率，同時沉浸式場景能夠把老師的教學(xué)內(nèi)容完整地傳遞給學(xué)生，并且?guī)熒g可進(jìn)行有效地溝通互動，及時答疑，盡最大可能還原線下學(xué)習(xí)模式，學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)得到提升。

第二，虛擬課堂的實(shí)現(xiàn)依然存在兩大問題：一是已開發(fā)的VR課程資源太少，制作過程相對較慢；二是實(shí)現(xiàn)虛擬課堂的設(shè)備依然無法完全實(shí)現(xiàn)全面沉浸式學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者有一定幾率在學(xué)習(xí)時受到外界干擾。VR在英語教學(xué)中的應(yīng)用確實(shí)能夠增加學(xué)習(xí)者對于語言的使用能力，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的全方位發(fā)展。

第三，為了確保VR英語教學(xué)的普及性，以及考慮到中小學(xué)生的身體發(fā)展特點(diǎn)，WebVR是實(shí)現(xiàn)該教學(xué)模式目前最合理的方式。通過電腦、手機(jī)或平板電腦的數(shù)據(jù)即時同步，學(xué)生可以無縫切換學(xué)習(xí)設(shè)備，增加了學(xué)習(xí)的靈活性。

技術(shù)依然在不斷發(fā)展，通信系統(tǒng)在不斷升級，相信在不久的將來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能存在于校外英語學(xué)習(xí)，還能走進(jìn)課堂，實(shí)現(xiàn)全員VR練習(xí)。