虛擬現實技術在聽障學生文科情景教學中的應用——以旅游英語教學為例

朱雷，邢偉

情景教學是一種有效的學習方式，已經被越來越多的人所認知和接受。它能使學習者在情景中通過活動與合作，激發學習者的學習動機和學習興趣。計算機技術和虛擬現實技術的發展，為情景教學實施提供了技術實現可能。運用虛擬現實軟件和計算機系統，結合人機工程學原理，針對文科教學課程內容，開發情景教學軟件，能實現學習者與計算機系統的人機交互，轉而達到實現情景教學的目的。

本文以旅游英語為例，對虛擬現實技術在聽障學生文科情景教學中的應用進行初步探討，尋找虛擬現實技術在情景教學中應用的切入點，開發交互性強、實用價值高的虛擬情景教學系統，為聽障學生開展情景教學提供幫助。

一、聽障學生情景教學的理論依據

（一）情景教學理論

建構主義認為，學習是獲得知識的過程，獲得知識的多少取決于學習者根據自身經驗去建構有關知識的意義和能力。建構主義學習理論強調創設真實情境，把創設情境看做是“意義建構”的必要前提。[1]“通過情景進行教學和操練”，是情景教學法的主要特點。[2]

（二）互補理論

互補理論認為,一種感覺的缺失會導致對剩余感覺的更大依賴,從而增強剩余感覺。某一感覺通道內輸入的缺失會導致完好通道內的感覺變得異常敏感。[3]腦成像及行為實驗研究結果證明，聾人在視覺圖象識別的敏度、視覺工作記憶廣度、外周注意等方面都要優于正常人；當視覺任務需要復雜加工時,聾人未損傷通道中的加工效率更高。[4]視覺是個體接受外界刺激并獲取信息的主要途徑,據估計,信息總量的70%-80%是通過視覺獲得，充分發揮聾人視覺補償功能，可有效彌補其聽力缺陷，實現其身心全面發展。由于聽力缺損，聾人感受情景的主要通道來自視覺，重點突出視覺情景有助于聾人發揮視覺補償功能，提高聾人課堂教學效果。

二、目前聽障學生情景教學的實施手段與不足

（一）情景教學的實施手段

目前聽障學生文科進行情景教學的主要教學手段有：（1）手語;（2）通過圖片、幻燈片、PPT來演示；（3）運用直觀教具和動作模擬;（4）課上真人互動；（5）電腦平面圖像的直觀呈現。

（二）情景教學手段的不足

雖然目前常用的教學手段都充分考慮到情景教學對聽障學生文科實際運用能力提高的實際意義，在教學中通過創設一定的情景進行互動,強化記憶，提高學生學習積極性和興趣，但是以上教學手段仍存在兩點不足。

1.很多文科授課內容難以利用課堂實景、圖形或文字來模擬創建教學所需情景，無法實現高度模擬現實情況下的應用教學。

2.教學環境仍舊沒有脫離課堂，情景應用環境沒有得到切實改變，授課手段缺乏交互性，無法激發起學生對于情景環境產生的學習興趣。

三、虛擬現實理論基礎

（一）虛擬現實技術的概念及應用范圍

虛擬現實是人們對計算機及其非常復雜的數據進行可視化及交互操作的一種方法，是一種可以創建和體驗虛擬世界、由計算機生成的高技術模擬系統。[5]計算機用戶以自然的方式與虛擬環境進行多模態交互，從而產生置身于相應的真實環境中的真實感受。虛擬現實技術最初主要應用于飛行模擬訓練、娛樂、數據和模型可視化、虛擬戰場環境仿真等領域。現在虛擬現實技術的應用范圍已經擴展到人們生產生活中的各個領域。[6]

（二）虛擬現實技術應用于情景教學的優勢

沉浸、交互、構想是虛擬現實系統的三大特征，基于以上特征虛擬現實技術，通過顯示子系統、檢測子系統和模擬子系統實現虛擬情景教學，其主要優勢體現在以下三個方面。[7]

1.時間上的伸縮性。使用計算機虛擬現實技術，可以將任何時間、任何地點的外界系統活動在計算機上模擬運行出來，根據課程的需要設計模擬系統建立交互性較強、與現實比較接近的模擬環境。

2.廣泛性和開放性。利用虛擬現實技術，可以按照授課內容建立跨時空的仿真世界，并以開放式平臺方式將授課內容在網上呈現。

3.可控性。利用虛擬現實技術的時間伸縮性、廣泛性和開放性的特點，虛擬現實情景教學可對教學內容實現有效的控制，還可實現教學流程可視化，將平面教學立體化。

（三）聽障學生文科虛擬現實情景教學系統技術架構

我們開發的聽障學生文科虛擬現實情景教學系統主要采取桌面式結構。該教學系統通過計算機顯示屏幕生成的環境來提供給學生。在使用時，系統設定一個虛擬觀察者的位置，學生通過鼠標與系統進行交互，在屏幕上顯示出用戶與虛擬世界交互的過程。在虛擬情景教學系統中，學生通過顯示屏幕看到虛擬世界。該系統允許多個用戶同時加入系統，對用戶數的限制較小。桌面虛擬情景教學系統重要的功能塊包括計算機系統、顯示系統、光學跟蹤系統、音響系統、網絡系統。

四、聽障學生旅游英語虛擬現實情景教學系統設計構想

英語作為一種外國語言，其學習過程中的情景構建較之于歷史、語文等學生較為熟悉的課程，存在一定的困難性和局限性。所以我們選擇將虛擬現實技術首先應用于聽障學生英語教學。旅游英語在聽障學生國外生活中應用最為廣泛，因此，我們選擇在旅游英語項目課程上應用虛擬現實技術進行情景教學。

聽障學生旅游英語虛擬現實情景教學系統利用視景建模軟件Multigen Creator和視景仿真環境軟件Vega，構建如大使館、飛機場、海關、邊檢、旅館等旅游英語應用場景。每一單元都由若干場景構成。采取流程式體驗方式，通過學生操控化身（在虛擬世界代表自己的人物）與各個場景的NPC進行點擊式對話。對話流程是學生點擊場景，NPC會彈出問題對話框和備選答案，學生選擇正確答案可進行隨后的對話，待完成所有對話后進入下一個場景，完成所有場景即完成一個單元的情景體驗。完成單元情景體驗的時間以及選擇正確對話的準確率，是考察學生知識點掌握的重要參數。

五、聽障學生旅游英語虛擬現實情景教學實施

（一）實施步驟

聽障學生旅游英語虛擬現實情景教學實施步驟由視頻教學——靈境學習——課外網絡學習——測試與評價四部分構成。

（二）實施案例

《走出國門》是本課程第一單元，學習重點包括：掌握申請護照、辦理簽證、機場候機、通過邊檢與海關相關流程和用語。

1.視頻教學。教師首先在課堂上講授申請護照、辦理簽證、機場候機、通過邊檢等方面的重點詞匯、句式和語法要點，然后指導學生學習旅游英語虛擬現實情景教學系統中的情景對話視頻。學生重復觀看視頻，對知識點進行消化理解。

2.靈境學習。學生進入旅游英語虛擬現實情景教學系統靈境情景體驗模塊進行學習。本單元情景體驗包括以下場景：申請護照場景（模擬公安局出入境管理中心）、簽證場景（模擬美國駐上海領事館）、機場場景（模擬上海機場候機大廳、機票辦理處）、邊檢與海關場景（模擬上海機場邊檢口與海關）。學生在課堂上進入系統靈境情景體驗模塊，創立屬于自己的虛擬人物（化身）。其需要完成的任務包括申請護照、申請簽證、兌換登機牌、通過安檢、通過海關，這些人物都是通過學生操控的化身與NPC做對話選擇來完成。如果對話選擇錯誤，系統會提示正確選項，選擇錯誤選項將無法完成學習任務。教師在控制臺對學生自主學習狀況進行監控和指導。

3.課外網絡學習。學生組成課外學習小組，課后登陸系統課外資源模塊，拓展了解申請護照、辦理簽證等相關知識，在該模塊建立的學習論壇進行經驗交流。

4.測試與評價。單元學習結束后，教師采取課堂在線測試方式對學生學習成果進行考查。教師在旅游英語虛擬現實情景教學系統測試模塊設計考核參數。考核參數包括完成情景測試所需時間，與NPC對話選擇正確率。學生通過操控化身，完成“走出國門”單元全部場景通關任務。系統根據所設變量，對學生進行評分，將學生測試過程錄制成視頻，供教師進行分析。教師選取具有代表性的測試視頻，在課堂上進行錯誤剖析。

（三）教學效果與反饋

通過半年的教學實踐，我們采用靈境測試和試卷測試方式，對教學效果進行考察。靈境測試由計算機隨機抽取課程內容，對學生進行靈境通關測試，不同機位學生的測試內容各不相同，設置合格標準為15分鐘，要完成所有測試場景，與NPC對話錯誤率低于20%。試卷測試由教師統一命題，采取閉卷考試方式對學生進行考查，考試內容包括旅游英語常用詞匯和句式。測試結果顯示，參與測試30人全部通過靈境測試，其中7人僅用時10分鐘就通過測試，且正確率為100%。試卷測試中有1人成績低于60分，3人成績達到90分以上，平均成績為76.6。與學生訪談結果顯示，學生普遍認為，應用虛擬現實技術的情景教學比傳統課堂教學更具吸引力，更有興趣學習，內容應用性很強且容易理解。

總之，聽障學生旅游英語虛擬現實情景教學實踐證明，虛擬現實技術能夠對文科授課內容進行跨時空的情景再現，其營造的逼真場景和良好的交互性能夠有效地發揮聽障學生的視覺補償功能。虛擬情景教學系統為聽障學生開展情景教學提供了一種新的理論方法和應用模式。因此，虛擬現實技術在聽障學生教學中的應用前景會更加廣泛。

[1]何克抗.建構主義——革新傳統教學的理論基礎[J].電化教育研究,1997（4）：25-27.

[2]束定芳，莊智象.現代外語教學:理論、實踐與方法[M].上海:上海外語教育出版社,1996：168.

[3]Kujala T,Alho K,Naatanen R.Cross-modal reorganization of human cort ical functions[J].Trends inNeuroscience,2000,23（3）：115-120.

[4]Paroksch J,Bavelier D.Changes in the spatial distribution of visual attention after early deafness[J].Joumal of Cognitive Neuroscience,2002,14（5）：687-701.

[5]郭根生.走進虛擬現實[J].多媒體世界,2000,6（3）：75-77.

[6]Loftin RB.Aerospace Application of Virtual Environment Technology[J].Computer Graphics,1996,30（11）：33-35.

[7]S.ottosson.Virtual reality in the product development process.Engineering design[M].London:Taylor&Francis Ltd,2002:159-173.