王婧瑤 林琳
摘要:沉浸式VR技術(shù)作為一種新興技術(shù),發(fā)展迅速,效果可觀,利用沉浸式VR技術(shù)開展在線協(xié)作學(xué)習(xí),為學(xué)生與教師提供了更為廣闊的學(xué)習(xí)模式與教學(xué)模式。本文闡述了沉浸式VR技術(shù)及在線協(xié)作學(xué)習(xí)的內(nèi)涵,以此論證了沉浸式VR技術(shù)在開展在線協(xié)作學(xué)習(xí)方面的優(yōu)勢,提出基于沉浸式VR技術(shù)的協(xié)作學(xué)習(xí)活動設(shè)計與評價設(shè)計,以期有效指導(dǎo)基于沉浸式VR技術(shù)的在線協(xié)作學(xué)習(xí)活動的開展。
關(guān)鍵詞:沉浸式;VR;虛擬空間;在線協(xié)作學(xué)習(xí)
中圖分類號:G434? 文獻標(biāo)識碼:A? 論文編號:1674-2117(2023)08-0084-04
近年來,VR技術(shù)和虛擬產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,VR融合AR、MR、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù),能形成更符合學(xué)習(xí)者需求的消費級產(chǎn)品。[1]然而將VR技術(shù)的優(yōu)勢應(yīng)用在教育領(lǐng)域,僅僅依靠技術(shù)創(chuàng)新遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,更需要關(guān)注如何合理利用VR技術(shù)促進學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)水平提升,如何將VR技術(shù)優(yōu)勢融入多種學(xué)習(xí)策略中。沉浸式VR技術(shù)作為VR技術(shù)的一個分支,以其體驗感更加真實、沉浸感更強、交互具有實時性等特點脫穎而出;而在線協(xié)作學(xué)習(xí),是指學(xué)習(xí)者與教師可以將教與學(xué)時空分離實現(xiàn)協(xié)作學(xué)習(xí)。當(dāng)下,教育領(lǐng)域多數(shù)通過在線的遠(yuǎn)程系統(tǒng)來充當(dāng)虛擬社區(qū),以進行信息交流和合作教育,但正如哈佛教師Rebecca Nesson所說:“不論一個遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)多么好,你和你的學(xué)生之間還是會存在一些內(nèi)在的隔閡?!边h(yuǎn)程教育平臺不論是教學(xué)模型云平臺建設(shè)、教學(xué)模型資源的檢索方法還是教學(xué)環(huán)境虛擬場景的構(gòu)建方法[2],都不如虛擬空間,因此,將沉浸式VR技術(shù)應(yīng)用于在線協(xié)作學(xué)習(xí)中,才是未來的形勢所趨。
沉浸式虛擬現(xiàn)實的概念
沉浸式虛擬現(xiàn)實(immersive Virtual Reality,簡稱IVR)提供參與者完全沉浸的體驗,使用戶有一種置身于虛擬世界之中的感覺。常見的沉浸式系統(tǒng)有基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。其可以在虛擬環(huán)境中營造學(xué)習(xí)氛圍,并創(chuàng)造適合于學(xué)習(xí)者本身特性的學(xué)習(xí)環(huán)境,對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效果都有著很大的作用。
在線協(xié)作學(xué)習(xí)的含義
協(xié)作學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者以小組或團隊的形式,在共同的目標(biāo)和一定的激勵下,獲得最大的個人、小組學(xué)習(xí)成果而進行合作互助的一切相關(guān)行為。[3]而在線協(xié)作學(xué)習(xí),是將協(xié)作學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)活動等打破空間限制,通過技術(shù)鏈接,實現(xiàn)協(xié)作學(xué)習(xí)。在線協(xié)作學(xué)習(xí)可以實現(xiàn)教與學(xué)的多元化,鼓勵學(xué)生去發(fā)明探索創(chuàng)新的方式,學(xué)生可以通過共享資源對既定任務(wù)進行交流、討論,在探索解決問題方案的過程中形成自己的理解,進而達(dá)到對學(xué)習(xí)內(nèi)容的深刻掌握。
沉浸式VR技術(shù)在在線協(xié)作學(xué)習(xí)方面的優(yōu)勢
在美國緬因州國家訓(xùn)練實驗室提出的學(xué)習(xí)金字塔理論中,以數(shù)字形式記錄了學(xué)習(xí)者在兩周以后還能記住的學(xué)習(xí)內(nèi)容(平均留存率),平均留存率在30%以下的均為傳統(tǒng)意義上的被動學(xué)習(xí),50%以上的均為主動學(xué)習(xí),包括討論、實踐、教授給他人。在沉浸式VR環(huán)境下開展協(xié)作學(xué)習(xí),強調(diào)學(xué)生在虛擬環(huán)境下進行討論、實踐等交互行為,不僅可以充分利用新型信息科技創(chuàng)新課堂模式,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,還能推進教育現(xiàn)代化的發(fā)展。在沉浸式VR技術(shù)的支持下開展協(xié)作學(xué)習(xí)具有如下獨特優(yōu)勢。
1.打破時空限制,創(chuàng)設(shè)豐富的協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境
傳統(tǒng)協(xié)作學(xué)習(xí)的開展往往要求學(xué)生和教師在同一時空下,由教師主持,學(xué)生開展協(xié)作學(xué)習(xí),而在沉浸式VR技術(shù)的支持下,協(xié)作學(xué)習(xí)可以打破時空限制,根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)豐富多元的協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境,將書本中的知識加以綜合分析,進而形成生動有趣的虛擬教學(xué)內(nèi)容,有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,化被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí),在虛擬的協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境下進行意義建構(gòu),促進對新知識的掌握,提高學(xué)習(xí)效率。
2.支持雙向交互,增強學(xué)習(xí)體驗
在虛擬現(xiàn)實世界中,師生之間、生生之間、師生與虛擬內(nèi)容之間均可實現(xiàn)交互。學(xué)生可以就需解決的問題與教師進行交流、探討,學(xué)生之間可以對目標(biāo)任務(wù)進行分析,互相表達(dá)想法,教師與學(xué)生可以根據(jù)具體情況選擇相應(yīng)的虛擬內(nèi)容,用于輔助協(xié)作學(xué)習(xí)。這種交互性反映了“學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)”的教學(xué)原則,每一名學(xué)生都參與其中,增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗感,有助于培養(yǎng)學(xué)生的合作意識。
3.降低教學(xué)成本,拓寬學(xué)習(xí)路徑
在傳統(tǒng)教學(xué)中,由于教學(xué)場地、基礎(chǔ)設(shè)施等方面的影響,許多教學(xué)活動都無法進行。但在沉浸式VR技術(shù)的支持下,可以為教師與學(xué)生提供接近真實世界的學(xué)習(xí)場景,在場景中進行協(xié)作實驗學(xué)習(xí),在保證教學(xué)效果的前提下節(jié)省成本,而且優(yōu)質(zhì)的教育資源也不再受限,所有學(xué)生都可以共享學(xué)習(xí)資源,學(xué)習(xí)路徑更為廣泛。
基于沉浸式VR技術(shù)的在線協(xié)作學(xué)習(xí)設(shè)計
在虛擬空間下,首先確定目標(biāo)任務(wù),利用沉浸式VR技術(shù)和目標(biāo)任務(wù)進行學(xué)生、教師、虛擬對象分析,劃定協(xié)作小組;接著在虛擬空間中開展協(xié)作學(xué)習(xí),主要協(xié)作學(xué)習(xí)策略包括競爭、合作、伙伴、角色扮演,以協(xié)作學(xué)習(xí)策略為根基開展協(xié)作學(xué)習(xí)活動,最后進行學(xué)習(xí)效果評價。設(shè)計框架如下圖所示。
1.基于沉浸式VR技術(shù)的協(xié)作學(xué)習(xí)前端分析
①學(xué)習(xí)者是協(xié)作學(xué)習(xí)活動中的唯一主體,對其進行分析是基于沉浸式VR技術(shù)的協(xié)作學(xué)習(xí)中最為重要的環(huán)節(jié)。只有了解學(xué)習(xí)者的基本狀況、學(xué)習(xí)風(fēng)格、VR使用狀況等,清晰地界定使用對象,才能做到有效利用。例如,針對學(xué)習(xí)風(fēng)格為沉思型的學(xué)習(xí)者,應(yīng)盡量提供較為抽象且需多方面衡量的目標(biāo)任務(wù),促進其知識形成;而針對學(xué)習(xí)風(fēng)格為沖動型的學(xué)生,應(yīng)盡量提供需細(xì)致考慮、具體分析的目標(biāo)任務(wù),克服其沖動型認(rèn)知行為。
②沉浸式VR技術(shù)對教師提出了新的要求,在沉浸式VR環(huán)境下,在開展協(xié)作學(xué)習(xí)前,必須對教師進行分析,分析維度包括教師教學(xué)能力、空間轉(zhuǎn)換能力以及創(chuàng)造能力。其中,教師教學(xué)能力要求教師能夠?qū)⒔虒W(xué)內(nèi)容和目標(biāo)與沉浸式VR環(huán)境的虛擬內(nèi)容相結(jié)合,選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段來完成教學(xué);空間轉(zhuǎn)換能力要求教師能夠?qū)崿F(xiàn)教師與學(xué)生的角色轉(zhuǎn)換、虛擬與現(xiàn)實世界的場景轉(zhuǎn)換;創(chuàng)造能力要求教師能夠根據(jù)協(xié)作學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)設(shè)置陷阱,創(chuàng)造故事,加深學(xué)生在協(xié)作學(xué)習(xí)過程中的知識印象。
③協(xié)作小組是協(xié)作學(xué)習(xí)模式的基本組成部分。在虛擬現(xiàn)實中,主要是由參與協(xié)作學(xué)習(xí)的學(xué)生與虛擬內(nèi)容進行交互,然后根據(jù)學(xué)生的特征進行劃分。一般采用互補的形式劃分,這樣有利于提高協(xié)作學(xué)習(xí)的效率。
④虛擬內(nèi)容是指學(xué)生在進行協(xié)作學(xué)習(xí)時在虛擬環(huán)境下所借助的工具,這些工具既可以是多媒體信息、虛擬場景,也可以是根據(jù)目標(biāo)任務(wù)而創(chuàng)設(shè)的虛擬角色等,如沉浸式VR技術(shù)可以創(chuàng)設(shè)歷史人物、偉人、名人等各種人物形象,使學(xué)生在自然、親切的氣氛中學(xué)習(xí)。在虛擬內(nèi)容的加持下,可以豐富學(xué)習(xí)環(huán)境,提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣。
2.基于沉浸式VR技術(shù)的一般協(xié)作策略
①競爭。在沉浸式VR環(huán)境下,針對相同的總目標(biāo)任務(wù),學(xué)生可以進行組內(nèi)競爭或者組間競爭,學(xué)生應(yīng)明確各自任務(wù)的完成程度對實現(xiàn)總目標(biāo)任務(wù)的重要性。通過競爭性的學(xué)習(xí),可以提高學(xué)生的積極性和主動性,在橫向?qū)Ρ认绿嵘湔J(rèn)知水平。
②合作。針對共同的學(xué)習(xí)任務(wù),協(xié)作小組成員發(fā)揮自身所長,在學(xué)習(xí)過程中互相爭論、幫助,從而完善觀點,共同提高。沉浸式的VR環(huán)境支持學(xué)生通過多種方式合作,其中包括針對同一問題進行討論、一起完成實驗等。
③伙伴。在沉浸式VR環(huán)境下,可以根據(jù)學(xué)生特征自動匹配擁有共同學(xué)習(xí)目標(biāo)的伙伴,在缺失組員帶動的情況下,系統(tǒng)可以預(yù)先設(shè)定好相應(yīng)的虛擬組員角色,以協(xié)助完成難度較大的任務(wù)。
④角色扮演。傳統(tǒng)的協(xié)作學(xué)習(xí)支持不同學(xué)生分別扮演學(xué)習(xí)者和指導(dǎo)者,在沉浸式VR環(huán)境下,學(xué)生能夠扮演的角色更加豐富,系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)生需要三維模擬出對應(yīng)服飾,使其真正體驗到樂中學(xué)。
3.基于沉浸式VR技術(shù)的協(xié)作學(xué)習(xí)活動設(shè)計
①目標(biāo)任務(wù)設(shè)計。目標(biāo)任務(wù)是開展協(xié)作學(xué)習(xí)的起點,基于沉浸式VR技術(shù)的在線協(xié)作學(xué)習(xí)要以學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)風(fēng)格等為基準(zhǔn),依據(jù)學(xué)習(xí)者需要掌握的技能、知識來設(shè)定目標(biāo)任務(wù),在不同學(xué)習(xí)者的差異上設(shè)計真實的目標(biāo)任務(wù),激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機。協(xié)作學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計要確保子任務(wù)間具有互賴關(guān)系,有利于小組成員間的合作和每個成員的積極參與。[4]在設(shè)計目標(biāo)任務(wù)時,應(yīng)對目標(biāo)任務(wù)進行分解,使其成為若干個子任務(wù),使學(xué)習(xí)者在虛擬空間中通過完成一個個子任務(wù)來逐步完成目標(biāo)任務(wù)。還應(yīng)該在虛擬環(huán)境中給出目標(biāo)任務(wù)、完成目標(biāo)任務(wù)的時間及要提交的成果,以便組內(nèi)成員可以實時查看任務(wù)完成進度。
②活動框架設(shè)計。在分析學(xué)習(xí)者完成目標(biāo)任務(wù)路線的基礎(chǔ)上,根據(jù)目標(biāo)任務(wù)的特征,預(yù)想學(xué)習(xí)者的完成情況;統(tǒng)計出學(xué)習(xí)者進行目標(biāo)任務(wù)的中間狀態(tài)和最終要求,形成學(xué)習(xí)者在進行協(xié)作學(xué)習(xí)時的導(dǎo)向路線,指引學(xué)習(xí)者進行協(xié)作學(xué)習(xí)。
③工具設(shè)計。在開展不同的協(xié)作學(xué)習(xí)活動時需要學(xué)習(xí)者對工具進行具體認(rèn)知,使用恰當(dāng)?shù)墓ぞ呖梢允箤W(xué)習(xí)者在完成協(xié)作學(xué)習(xí)的過程中事半功倍。在虛擬空間中能夠提供的協(xié)作學(xué)習(xí)工具更為多樣,主要以目標(biāo)任務(wù)為依據(jù)提供工具,如在開展實驗教學(xué)時,目標(biāo)任務(wù)為完成具體實驗操作,而虛擬空間可以提供實驗設(shè)備等工具,學(xué)習(xí)者利用虛擬空間提供的實驗設(shè)備進行協(xié)作學(xué)習(xí),增加其在協(xié)作學(xué)習(xí)過程中的參與度。由此可見,協(xié)作學(xué)習(xí)過程中的工具設(shè)計極為重要。
④方法指導(dǎo)。針對目標(biāo)任務(wù),可以通過多方面對學(xué)習(xí)者進行指導(dǎo),以提升學(xué)習(xí)者的協(xié)作學(xué)習(xí)效率。在提供方法指導(dǎo)時,要充分考慮學(xué)習(xí)者的初始能力,最大化發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主體作用。方法指導(dǎo)包括教師指導(dǎo)與虛擬內(nèi)容指導(dǎo),教師指導(dǎo)應(yīng)以教學(xué)目標(biāo)為主,在指導(dǎo)過程中確保學(xué)習(xí)者在目標(biāo)任務(wù)完成后能夠達(dá)到對基本知識及能力的掌握;虛擬內(nèi)容指導(dǎo)應(yīng)通過預(yù)估學(xué)習(xí)者可能出現(xiàn)的問題適當(dāng)指導(dǎo)。
4.基于沉浸式VR技術(shù)的在線協(xié)作學(xué)習(xí)評價設(shè)計
協(xié)作學(xué)習(xí)評價是“對學(xué)習(xí)者的協(xié)作學(xué)習(xí)活動質(zhì)量做出客觀衡量和價值判斷的過程,主要關(guān)注的是學(xué)習(xí)者個體和協(xié)作小組在學(xué)習(xí)活動中的行為表現(xiàn)”。[5]沉浸式VR技術(shù)支持評價者回看在完成目標(biāo)任務(wù)的過程中學(xué)習(xí)者的三維實時演示畫面,學(xué)習(xí)者還可以選擇多種評價方法,形成具體評價。不論是哪種類型的虛擬現(xiàn)實教育系統(tǒng),在評價中都應(yīng)包含對知識與技能、過程與方法以及情感態(tài)度與價值觀這三個維度的評價。
①知識與技能評價設(shè)計。知識與技能評價為學(xué)習(xí)者在虛擬環(huán)境下在進行協(xié)作學(xué)習(xí)過程中所形成的在知識層面上的認(rèn)知、在技能層面上的掌握。該評價可依靠完成目標(biāo)任務(wù)后的鞏固練習(xí)情況開展,包括完成練習(xí)所用的時間、練習(xí)的正誤等。教師可借助虛擬系統(tǒng)生成形式多樣的練習(xí)方式,學(xué)習(xí)者通過完成練習(xí)進而形成知識與技能評價。例如,在完成物理實驗類的目標(biāo)任務(wù)后,教師通過虛擬系統(tǒng)選擇練習(xí)題目,題目類型可為問答題和實踐題,學(xué)習(xí)者通過回答和進行具體操作形成評價。
②過程與方法評價設(shè)計。這是知識與技能評價的進一步評價,是指對于目標(biāo)任務(wù),學(xué)習(xí)者是否對其掌握、使用或復(fù)習(xí)的方法和過程。此評價應(yīng)該貫穿基于沉浸式VR技術(shù)的在線協(xié)作學(xué)習(xí)始終。該評價可由教師與虛擬系統(tǒng)共同給出,教師實時察看或回看學(xué)習(xí)者的三維演示畫面進行評價,虛擬系統(tǒng)可根據(jù)目標(biāo)任務(wù)的子任務(wù)完成情況給予綜合評價。
③情感態(tài)度與價值觀評價設(shè)計。由于學(xué)習(xí)者的情感變化并不是立竿見影的,需要通過長期的觀察,所以此評價具有特殊性。此評價可以利用虛擬系統(tǒng)進行訪談、情境測驗、成長記錄等,主要關(guān)注學(xué)習(xí)者的過程參與、情緒體驗和交流互動,注重學(xué)習(xí)者的內(nèi)心感受,從而發(fā)揮評價的診斷、激勵和發(fā)展的功能。
結(jié)語
沉浸式VR技術(shù)應(yīng)用在在線協(xié)作學(xué)習(xí)過程中,能完善協(xié)作學(xué)習(xí)模式,優(yōu)化協(xié)作學(xué)習(xí)模式的效果。對通過沉浸式VR技術(shù)實現(xiàn)交互學(xué)習(xí)的應(yīng)用實踐研究還需要進一步加強,但可以看出,在信息技術(shù)不斷發(fā)展的時代,基于沉浸式VR技術(shù)的協(xié)作學(xué)習(xí)充滿無限可能。
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作者簡介:王婧瑤(2001.10—),女,漢族,現(xiàn)為遼寧師范大學(xué)計算機與信息技術(shù)學(xué)院教育技術(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生,主要研究方向為線上線下協(xié)作學(xué)習(xí)研究。林琳(1987.11—),通訊作者,女,漢族,碩士學(xué)位,工作單位為遼寧師范大學(xué)計算機與信息技術(shù)學(xué)院,講師,主要研究方向為基礎(chǔ)教育信息技術(shù)有效教學(xué)。