人文教育中的虛擬學習環境設計及其應用

賈靖林　楊玉輝　謝希俐　熊才平

【摘要】針對人文精神匱乏，人文教學的“工具性教育”弊端日益突出，提出利用虛擬展覽館促進人文教育的發展。分析了虛擬展覽館設計的理論，利用虛擬現實等相關技術，設計出一種基于Abnet的古代詩歌文化展覽館系統，并探討了其在人文教育中的應用。

【關鍵詞】分布式虛擬現實；虛擬展覽館；人文教育

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097（2009）05—0073—03

一 問題的提出

當前，人文教學的“工具性教育”弊端呈現突出。“工具性教育”是指把人培養成工具，把教育當作工具來使用的一種觀念形態的教育思想。[1]學生對“工具性教育”往往采取消極與反抗的情緒，不利于學生的成長；教學中的“人文教育”的嚴重缺失,開始從潛在危機走向具體的社會精神缺陷。[2] [3]由于人文精神的匱乏，民族的文化認同和歸屬感逐漸消失，不利于民族的發展。針對人文教育中存在的問題，我們應當探討如何利用成熟的條件和資源加以改進。學校教育中的人文教育資源特別是詩歌、歷史文化資源容易用虛擬現實技術模擬，有助于激發學生學習動機，促進學生發展，因而提出利用虛擬展覽館開展詩歌人文教育。本文在分析基于ABnet的分布式虛擬現實的基礎上，依托建構主義學習理論，構建分布式中國古代詩歌文化虛擬展覽館系統，并與多種現代教育技術媒體結合，結合傳統的現實展覽館和多媒體放映館的特點，通過網絡呈現在學生面前，使學生身臨其境，以逼真的視、聽、觸覺為一體的虛擬學習環境和學生的主動性學習機制有效結合，提高學生的人文素養。

二 虛擬展覽館系統設計的理論分析

1 分布式虛擬現實概述

虛擬現實（virtual reality）是指利用計算機生成一種模擬環境，通過多種傳感設備使用戶投入到該環境中，實現用戶與該環境直接進行自然交互技術。[4]虛擬現實分為桌面虛擬現實（desktop virtual reality）、沉浸式虛擬現實（immersive）、增強現實（augmented reality）型虛擬現實、分布式虛擬現實（distributed）等類型。分布式虛擬現實是指在多個地理上相互獨立的用戶，實時的通過計算機網絡連接在一起，共同分享一個虛擬空間，一起體驗虛擬經歷，使虛擬用戶達到一個更高的境界。桌面型的的分布式虛擬現實的實現方法很多，如：借助于Java進行實時通訊的Vrml語言設計的分布式虛擬現實、利用VirTools Dev和Multi-user Sevre快速高效制作的多人連線應用程序、利用Atomsphere服務器建立的分布式虛擬現實等，它們在性能上各有其優缺點。本文采用ABnet與Vrml語言構建分布式虛擬現實，其中，ABnet[5]是由美國人Rick基于java開發三維多人在線聊天服務器。

2 虛擬展覽館系統設計的理論基礎

虛擬展覽館系統的設計以建構主義學習理論為基礎。建構主義學習理論認為，學習之所以產生，是由于一個主動的、自我調整的學習者在解決問題的過程中，從經驗和獲取經驗的環境中獲得意義，從而建構個人意識。每個學習者都是在自己已有經驗的基礎上，以其特殊的方式在特定的環境下建構的。學習者獲取知識的多少取決于自身經驗建構有關知識的能力，而不是取決于學習者記憶和背誦教師講授內容的能力。[6]建構主義學習理論的四大要素為：情境、協作、會話和意義建構。虛擬現實技術在虛擬展覽館、虛擬博物館、網絡游戲等領域的應用，體現了建構主義的意義和思想。虛擬現實技術是指通過特殊的輸入設備和一些能實現三維圖形和三維音效的特殊輸出設備來模擬人和環境間的交互技術。虛擬現實技術應用圖形、聲音和圖像再造逼真的情境，使學習者身臨其境。在現代教育技術環境中，虛擬現實技術能構造出最佳的課堂教學環境，將學生置身于其中，以求獲得最佳的教學效果。它能創造和展示各種趨于現實的學習情境，把抽象的學習與現實生活融合起來，激發學生的思維。它可以克服傳統班級授課制限制學生主動性和獨立性的缺點。用虛擬現實技術“構筑”的課堂，學習者可以是一個或多個，教學模式可以多樣化，教學方法可以任意選擇，教學進度可以多方控制。在教學過程中，學生可以同教師一起成為教學的設計者和控制者，使師生的主體性都得以發揮。

三 虛擬展覽館系統的運行環境及其實現

1 虛擬展覽館系統的運行環境

以Web為運行平臺，采用瀏覽器/服務器（B/S）結構在Web上進行分布式展示和交互，系統接受來自客戶端可視化輸入和交互操作，并根據客戶端的不同請求以逼真視覺、震撼的立體聲、交互觸覺向瀏覽者展示不同的虛擬效果。在服務器端配置IIS服務（支持論壇和個人空間）和AbnetServer服務（支持分布式虛擬展覽館）。在客戶端安裝相應的三維瀏覽插件，如：BS Contact VRML-X3D、Complayer、Cortona。客戶端服務軟件，如AbnetClient.exe。瀏覽者利用Web通過相關的插件對虛擬展覽館進行瀏覽和多人連線交互。

整個虛擬展覽館系統由三維展覽廳、二維論壇以及個人空間組成。展覽廳在3DMax建模的基礎上利用虛擬現實語言Vrml對各種模型進行整合來實現，與以往Flash實現的二維虛擬現實環境相比，具有更強大的沉浸性和音效性，給瀏覽者提供了一個更加接近現實的逼真環境。論壇和個人空間通過ASP、PHP等技術來實現，這方面的技術在國內相當成熟，與三維空間相結合從而使系統更加的完善，功能更強大。

2 虛擬展覽館系統的實現

（1）展覽廳的設計

以時間為分割線把展覽廳分為東周春秋展覽館、漢朝展覽館、唐朝展覽館和宋朝展覽館四個部分。

按照朝代順序把中國歷史上眾多優秀的詩歌文化都清晰的展現出來，符合人們的邏輯思維，更容易被學習者記憶和接受。展覽廳在三維虛擬空間里，通過相關的詩詞、雕塑、圖片、聲音、視頻以及相應的發言平臺向學生展示中國古代詩歌文化所蘊含的中華民族的優良傳統和民族精神，從而使其在現代社會得到傳承和發展。在展覽廳里，學生可以自由的漫游，還可以看到其他同學，賦予展覽廳情感色彩，如同在真實的展覽廳里，逼真的虛擬場景充分體現了建構主義理論強調的“情境”構建。學生點擊相關的圖片、雕塑和詩歌，打開其詳細的網頁介紹，使知識的呈現更加的詳實。點擊圖片、雕塑和詩歌附近的按鈕，可以打開相應的聲音介紹和視頻介紹，使知識更直觀化、形象化，容易為學生所獲取。在展覽廳下方設有“學生即時發言”板塊，學生在展覽廳里可以通過這個“即時發言”板塊進行相互交流。

（2）論壇的設計

論壇主要用于學生之間的協作交流。學生可以在論壇里對不同的詩歌文化內容板塊發表自己的觀點，利用論壇的文字、語音視頻和其他同學進行交流，教師通過論壇組織學生進行分組交流討論。論壇具有記錄功能，記錄學生在展覽廳點擊內容的次數，根據次數在論壇的熱點知識庫中對內容進行排名，教師按照熱點知識的排名組織學生進行學習。論壇提供了相關的學習資源，如電子書籍、教學課件等。論壇根據每個學生發表觀點或評論的次數給每個學生積分，學生憑積分可兌換自己需要的學習資源。此外，論壇系統具有一定的過濾功能，對學生的發言進行檢索，防止不文明語言的出現。論壇形成了一套良好的評價反饋機制，充分體現行為主義的“刺激—反應—強化”的聯結，學生在不斷的“刺激—反應—強化”的過程中提高自己對詩歌文化學習。

（3）個人空間的設計

學生注冊后，系統會自動分配個人學習空間，為學生提供一個學習交流平臺，有利于學生展示自我，發表學習心得體會。空間會跟蹤記錄進入個人空間的訪客，有利于回訪，由一個點向四面八方延伸，最大程度促進資源共享。學生可以修改個人空間，如空間布局、背景圖案、空間形象、空間動畫重新裝飾、設計。空間系統提供相應的優秀學習資源供學生使用，但學生必須通過論壇積分才能獲得，這勢必會激發學生學習的動機。此外，系統根據學生的論壇積分給學生一定的權限，部分或全部獲得優秀資源，但是有一定的使用時間限制，如同玩家在網絡游戲獲得游戲裝備，形成一個良好的學習環境，促使學生積極主動去學習。

四 虛擬展覽館在人文教育中的應用

首先，教師向學生介紹虛擬展覽館系統的結構、功能及其使用方法，然后組織學生由登錄用戶界面進入虛擬展覽館。（如圖2所示）

教師在展覽館作為組織者、輔導者，扮演虛擬角色組織學生學習。學生進入展覽館后，扮演虛擬角色進行自主學習。教師通過發言系統及時回答學生提出的問題。學生在展覽廳里通過文字、圖片、語音、視頻來獲得知識，學生之間通過發言系統、論壇進行交流。在虛擬展覽廳的自主學習結束后，教師組織學生進行討論。系統論壇自動記錄學生點擊內容的次數并將內容按點擊數由高到低自動排序。教師依據論壇信息對學生進行分組，組織學生通過文字、圖片、語音、視頻等進行交流討論。教師根據發帖的數量和質量給學生加分，同時系統也會根據關鍵詞和發帖的數量自動給學生加分，最后由教師來對各小組作出點評，學生通過積分兌換精美的課件和各種優秀的電子書籍。教師可以圍繞一個關于中國古代詩歌文化的主題給學生安排相關的學習任務，學生在個人空間發布學習任務和個人的觀點，鼓勵學生通過學習獲得積分來設計自己的空間。教師定期對學生的空間從個性化風格設計到內容質量進行評比和檢查，對優秀學生給與積分獎勵。從而使學生積極主動學習，有利于學生主動性和創造性的發揮，形成了一個不斷循環的良好學習環境。

五 結束語

分布式虛擬現實技術的優勢曾經在網絡游戲中發揮的淋漓盡致，逼真地三維虛擬環境，震撼的立體聲音、強大的交互功能使玩家如癡如醉。隨著信息技術的不斷發展和教育需求的不斷提高，學習環境的構建顯得越來越重要。分布式虛擬現實技術在環境構建上的獨特優勢及強大虛擬交互功能、跨越時空的特性越來越受到教育界的關注。本文從視覺、聽覺和觸覺三個方面研究了基于ABnet的分布式虛擬展覽館在中國古代詩歌文化展覽中的多人在線技術、交互技術以及聲音和視頻的展示技術，與以往的基于HTML標記語言構建的網上展覽館相比，更加顯示出它的沉浸性和環境的逼真性，其三維立體音響功效也是二維展覽館所無法比擬的，甚至可以與現實展覽館相媲美。這將對傳統教育環境造成一定的沖擊，也為教育教學提供了新思路，分布式虛擬現實技術與教育的結合必將對遠程教育產生深遠的影響。

參考文獻

[1]馮建軍.工具性教育及其反思[J].江蘇高教,1999,(2):67．

[2]王曉燕.論初中文言文教學中的傳統人文精神教育[D].內蒙古:內蒙古師范大學,2007.

[3]戚永祥.人文教育例談[J].語文教學與研究,2005,(14):111.

[4]湯躍明.虛擬現實技術在教育中的應用[M].北京:科學出版社,2007:25-26.

[5]What is ABNet? [EB/OL].

[6]贠麗萍.基于建構主義學習理論的多媒體網絡教學[J].電化教育研究,2008,(7):69．