宋鈺凱 陳旭

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實;沉浸式;校園交通安全教育;體驗設(shè)計

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)，英文全稱是Virtual Reality（簡稱VR），也稱之為靈境技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造了一個有別于現(xiàn)實世界，可以體驗虛擬世界的計算機仿真模擬系統(tǒng);它利用現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)通過計算機生成一種模擬交互場景 [1]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)融合了計算機圖形學(xué)、計算機軟硬件技術(shù)、人機接口技術(shù)、傳感技術(shù)、心理學(xué)、人類工程學(xué)、設(shè)計學(xué)以及人工智能等學(xué)科領(lǐng)域的綜合技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)所建立的模擬交互場景是一個三維空間的虛擬世界，它顛覆了傳統(tǒng)的人機交互手段，即打破了圖形界面（GUI）時期通過觸屏、點按的交互方式，而是通過視覺、動作、語言、嗅覺等多模態(tài)的交互方式。相比于圖形界面（GUI）的交互方式，虛擬現(xiàn)實的多模態(tài)交互具有自然性和隱匿性，更加接近于未來的人機交互方式寧靜技術(shù)（Calm Technology），弱化用戶對交互本身的注意力，使用戶有身臨其境的感受，更好地沉浸在虛擬場景當(dāng)中。

1994 年，Burdea 等在其出版的《Virtual Reality Technology》一書中總結(jié)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本特征：沉浸性、交互性、構(gòu)想性。沉浸性又稱臨場感，是指用戶在虛擬環(huán)境當(dāng)中感受到的真實程度，用戶在虛擬的三維空間中與現(xiàn)實世界的感覺是一致的;交互性是用戶對模擬三維空間中物體的可操作程度，虛擬環(huán)境中對物體的操作遵循現(xiàn)實的尺度，這包括了自然性和無延遲性;構(gòu)想性是指用戶在虛擬環(huán)境中根據(jù)自身的認知能力有想象力地隨意創(chuàng)建全新的、可與現(xiàn)實不同的環(huán)境[2]。由于這三種特征都是以英文字母I 開頭，所以又被稱為3I 特征。

2 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的大學(xué)生校園交通安全教育系統(tǒng)體驗設(shè)計意義

校園交通安全事故的發(fā)生反映了現(xiàn)在大學(xué)生交通安全意識的淡薄。高校對交通安全教育的不夠重視、教育方式滯后也是很重要的原因。高校普遍還是采用傳統(tǒng)說教模式去進行灌輸式教育，教育形式單調(diào)、流于形式、內(nèi)容缺乏趣味性和系統(tǒng)性，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高[4]。同時學(xué)生缺少多形式的教學(xué)實踐活動，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情;高校也沒有將交通安全引入到課程體系中，缺乏專業(yè)的師資隊伍。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作虛擬的交通場景，調(diào)動多種感官，以體驗式的學(xué)習(xí)方式，得到多通道的反饋，建立心理深層的沉浸感，激發(fā)學(xué)習(xí)的動機，增加參與感，并通過反思將具體的感知經(jīng)驗生成抽象的概念，虛擬現(xiàn)實技術(shù)下全身心體驗式的學(xué)習(xí)方法必將得到良好的校園交通安全教育效果[5]。并且虛擬現(xiàn)實的教學(xué)成本代價相對較低，可以突破現(xiàn)實物理世界的局限，非常適合在班級中進行教學(xué)。

3 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的大學(xué)生校園交通安全教育系統(tǒng)體驗設(shè)計思路

3.1 界面設(shè)計

虛擬交通安全教育系統(tǒng)中圖形界面設(shè)計包括了開始的導(dǎo)航、菜單、信息反饋、提示、數(shù)據(jù)管理、新手引導(dǎo)等，界面中影響用戶體驗主要包括四個方面：信息內(nèi)容、文字字體、圖形、顏色。界面的信息主要顯示關(guān)鍵的信息內(nèi)容，易于識別，不重要的信息盡量排除，減少用戶的認知負荷和速度，根據(jù)席克定律，選擇信息數(shù)量越多，選擇時間越長，當(dāng)信息數(shù)量無限增大時，選擇時長維持在一個恒定的值，選擇的目標(biāo)卻越來越不精準。虛擬現(xiàn)實設(shè)備是三維的虛擬空間，文字設(shè)計時與二維平面文字有區(qū)別，三維空間是立體的，所以文字是有深度的，根據(jù)近大遠小的原理，虛擬現(xiàn)實的文字像素大小隨著深度變化而變化?，F(xiàn)階段的虛擬現(xiàn)實顯示器分辨率較低，圖形界面會看起來像素化，文字是難以閱讀的，所以設(shè)計時文字不能過小，盡量避免出現(xiàn)大段的文字。文字對比度不能太高否則會出現(xiàn)鋸齒，盡量選擇無襯線字體，筆畫更加順滑，不影響視覺感受。圖形設(shè)計時運用隱喻的設(shè)計手法，使二維圖形代表的功能與現(xiàn)實中的物體功能相對應(yīng)，使用戶產(chǎn)生情感化的共鳴，更容易感知界面中的功能。

3.2 虛擬場景設(shè)計

虛擬場景主要用3D MAX 或MAYA 三維軟件制作的場景物體如道路、建筑物、虛擬路人、交通標(biāo)志、車輛、天空背景等物體，創(chuàng)造出逼真的虛擬交通場景。虛擬場景設(shè)計主要遵循真實性原則，提供逼真的情景，具有觀賞度，激發(fā)學(xué)習(xí)者的動力。注重人與虛擬物體對象和虛擬環(huán)境的比例關(guān)系，如果用戶自身比例被放大會感到自信高大，如果用戶自身比例被縮小就會有渺小壓抑的感覺。場景的布局要有空間層次感，能夠交代劇情發(fā)生的地點、時間和環(huán)境位置。場景動畫要穩(wěn)定流暢，畫面精美，視覺與聽覺需要同步。同時要讓用戶要在小地圖功能中找到自己的方位，否則會在虛擬環(huán)境中迷失方向。

3.3 交互設(shè)計

交互設(shè)計是虛擬現(xiàn)實教學(xué)體驗的重要一環(huán)，體現(xiàn)了沉浸性和交互性，大學(xué)生校園交通安全教育系統(tǒng)體驗設(shè)計應(yīng)考慮遵循以下交互原則：

1） 匹配性：保證現(xiàn)實與虛擬環(huán)境中交互方式的一致。優(yōu)秀的虛擬現(xiàn)實交互設(shè)計應(yīng)滿足人體最自然和本能的動作習(xí)慣，符合現(xiàn)實當(dāng)中的互動規(guī)律，例如在虛擬交通安全教育系統(tǒng)中，行人遇見迎面而來的疾駛車輛會下意識地躲避并保護自己。

2） 容錯性：允許用戶犯錯，不要責(zé)怪用戶[6]。對新手用戶應(yīng)該是友好的、鼓舞的，用戶能夠理解虛擬環(huán)境中發(fā)生的情況，理解自身錯誤的原因，并能恢復(fù)正常狀態(tài)。虛擬系統(tǒng)應(yīng)給用戶多次參與的機會，建立用戶對虛擬環(huán)境的認知能力，對事故的理解能力和心理承受能力。給用戶時間熟悉環(huán)境，不要嚇跑用戶，更不能讓用戶懷疑自己的能力，從而保證用戶能夠持續(xù)地參與虛擬交通安全教育系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。

3） 可預(yù)見性：用戶可以感知功能，降低用戶的學(xué)習(xí)成本。功能和物體設(shè)計時要從用戶角度出發(fā)，能夠讓用戶容易理解使用，并且十分顯眼，容易被發(fā)現(xiàn)，用戶能夠快速上手操作并且和預(yù)期理解一致。

4） 一致性：功能元素的交互響應(yīng)效果與用戶對其認知一致。用戶操作交互功能要和其表達效果之間存在對應(yīng)關(guān)系，系統(tǒng)中各元素能夠正確映射其效果，并保持用戶對其預(yù)測結(jié)果是相同的。系統(tǒng)內(nèi)同樣的功能和物體元素在視覺、交互行為上也要保持一致。

5） 目標(biāo)導(dǎo)向性：賦予用戶明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)。虛擬系統(tǒng)最初設(shè)計時要確定學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)向，讓用戶學(xué)到哪些交通安全知識和掌握哪些必備的技能，這些都要規(guī)劃到其中。用戶進入系統(tǒng)選擇合適的任務(wù)，完成之后會有成就感，用戶在做目標(biāo)任務(wù)時，系統(tǒng)應(yīng)提供適當(dāng)?shù)奶崾?，幫助用戶理解如何達成目標(biāo)，確保能夠順利進行。

6） 反饋性：根據(jù)用戶需求，必要的情況下提供重要信息提示和正向反饋。用戶完成操作時，應(yīng)得到及時、準確的系統(tǒng)反饋，可以通過視覺、聽覺多種感官給予用戶有趣的互動和正面的反饋，例如，用戶遵守交通規(guī)則并正確完成任務(wù)時應(yīng)不加吝嗇地表揚用戶并發(fā)放獎勵，讓用戶產(chǎn)生強烈的內(nèi)在動力和沉浸感。可視化的關(guān)鍵信息提示也必不可少，讓用戶知道當(dāng)前的任務(wù)進度，自如地進行活動，但要注意信息量不要過多，否則容易對用戶造成干擾。

7） 適度性：根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，調(diào)查和研究大學(xué)生用戶群體，學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計不要讓用戶感覺太難而放棄，也不要讓用戶感覺太容易而無聊，與用戶的認知能力水平相當(dāng)最容易產(chǎn)生注意力。任務(wù)難度設(shè)計具有自主選擇性，用戶可根據(jù)自身需求切換不同難度并任務(wù)完成學(xué)習(xí)。

8） 反思性：設(shè)置反思及驗證情境，加深用戶對知識經(jīng)驗的理解和感悟。在虛擬學(xué)習(xí)場景中用戶完成任務(wù)時設(shè)置一些問題和練習(xí)測試，增進用戶在學(xué)習(xí)過程中的思考和回憶，更好地掌握交通安全知識和技能，對道路交通行為規(guī)范有更深刻地理解，增強學(xué)習(xí)效果。

4 結(jié)語

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的體驗式學(xué)習(xí)應(yīng)用于大學(xué)校園交通安全教育領(lǐng)域中具有真實性、沉浸感、自主性等優(yōu)勢特征，此學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計應(yīng)遵循體驗設(shè)計的原則、策略以及方法，它能使用戶以第一人稱的角度體驗，讓學(xué)習(xí)者身臨其境的學(xué)習(xí)交通安全知識，且充滿趣味和探索精神。在5G 技術(shù)以及智能硬件高速發(fā)展的背景下，為基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的大學(xué)生校園交通安全教育體驗設(shè)計系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，從而給大學(xué)生交通安全教育帶來良好的效果。