虛擬現實在自主式學習中的應用研究

摘要：自主式學習是當今新課程理念所提倡的一種學習方式，當前以信息技術為背景的現代教育教學中，學生的學習興趣得到了很大的提高，主體性得到了較大的發揮，而虛擬現實應用于自主式學習是教育領域現階段研究的一個熱點問題，綜合利用虛擬現實技術，分析該技術環境下進行自主式學習的基礎，結合已有的教學實例，研究虛擬現實環境下的自主式學習的應用，得出在虛擬現實環境下進行自主式學習具有較好的應用前景。

關鍵詞：虛擬現實自主式學習應用研究

0.引 言

傳統教育深受傳統禮教的束縛，教學模式存在著重知識傳授輕能力培養、重教法輕學法、重智力因素輕非智力因素等弊端[1]。作為學習主體的學生，在中國傳統的教育方式里更多的是被作為“籃子”來盛“菜”，是作為一種社會負載的容器，完成著知識的沿襲，“填鴨式”教育也很難張揚起人性的光輝[2]。

虛擬現實（VR）技術是20世紀末發展起來的一門涉及眾多學科的高新技術， 是繼多媒體、計算機網絡之后，在教育領域內最具有應用前景的技術[3]。在虛擬現實環境下進行自主式學習，學習者的學習方式將產生重大轉變，學習興趣得到了很大的提高，主體性得到了較大的發揮。這種模式更全面地認識課堂教學、更合理地遵循教學規律，從而構建和諧的課堂教學模式。本文將研究VR技術在自主式學習中的應用基礎，同時結合教學實例，分析虛擬現實環境下進行自主式學習的成效，進而得出一定的結論。

1.VR技術概述

VR技術集計算機技術、傳感技術、仿真技術、微電子技術為一體，通過計算機創建一種虛擬環境，通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等作用，使用戶產生和現實中一樣的感覺。具體地說，是以計算機技術為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境。VR技術已經被公認為是21世紀重要的發展學科以及影響人們生活的重要技術之一[4]。

20世紀90年代，VR技術發展很快，大大小小各種開發虛擬現實設備或系統的公司成立，但虛擬現實離實際應用還很遠，已有的研究成果大多只能稱為“演示”或“玩具”。進入21世紀，隨著計算機性能的提高與計算機圖形學的發展，VR技術的應用已經深入了我們的生活，電影、電視、游戲領域已經得到最廣泛的應用，并且取得了巨大的成功[5]。

互聯網的發展，使人們相互之間的溝通可以在互聯網上進行，人與人之間的交流突破了面對面近距離的限制，消除了地域的空間限制。VR技術可以利用三維虛擬環境同時消除時間與空間的界限，將會成為一種新的認知工具。目前，網絡世界中的虛擬游戲已經日益影響了青少年的發展，這種虛擬游戲所使用的技術許多都是分布式虛擬現實環境技術，如何更好的使用這種技術，不光需要在理論層面上探討，還需要在技術層面上運用[5]。

國內許多高校都建立了國家實驗室開展虛擬現實方面的研究工作。其中北京航空航天大學于2008年建立了VR技術國家教育部重點實驗室，浙江大學也有計算機輔助設計和圖形學（CAD/CG）國家重點實驗室；其他高校如清華大學、西安交通大學對虛擬現實的真實感和立體現實技術都進行了廣泛的研究[6]，使得我國在虛擬現實基礎理論研究方面碩果累累。

目前VR技術在教育領域中研究應用的基本是屬于桌面級虛擬現實類型。所謂桌面級虛擬現實，是指用PC機和低端工作站進行模擬仿真的虛擬現實技術，將計算機屏幕用作用戶觀察虛擬境界的一個窗口，使用簡單的外部設備（如鼠標）來觀察360°范圍內的虛擬世界，并操縱虛擬場景中的各種物體。它是一種純軟件解決方案，我們可以應用VRML語言、全景環視技術、Java語言等技術來實現虛擬現實，是一種提供初步虛擬現實體驗的技術，其最鮮明的特點就是開發成本低，使用簡單，便于推廣[7]。由于這樣的特點，使得VR技術在教育領域中的廣泛應用成為可能。

2.VR技術在自主式學習中應用的研究

傳統的課堂教學模式存在著種種弊端，有些教師曾試圖改變某些不良現象，并為此作了一些努力和嘗試，但都不能有效地發揮教師的主導作用，不能合理的尊重學生的主體地位。從根本上看，這是忽視課堂教學過程中人的因素而造成的。這種做法使課堂教學要么變得機械、沉悶和程式化，缺乏生氣與樂趣，缺乏對智慧的挑戰和對好奇心的激發；要么使課堂教學過程混亂，氣氛過于活躍，甚至出現失控的局面，最終導致學生厭學，教師厭教。人們從這種“以教為中心”中看到學生主體地位的喪失和受動性無止境地延伸，又從“以學為中心”中看到了教師主導地位的冷落和學生主動性的放任自流[8]。教學中的兩個極端，促使人們不得不重新審視教與學的關系，更全面地認識課堂教學，從而遵循教學規律，構建自主式學習的課堂教學模式。

自主式學習是當今新課程理念所提倡的一種學習方式。它要求學生要做課堂的主人，要在老師的引導下發揮自己的主觀能動性，調動自己的各種感覺器官，通過動手、動眼、動嘴、動腦，主動的去獲取知識。學生可根據自身實際，積極主動地利用一切可以利用的手段，選擇適合自己習慣的學習形式，有計劃、有步驟地學習。這種以學生為中心的教學模式注重的是在學習過程中發揮學生的主動性、積極性，強調學生是學習過程的主體，是知識意義的主動建構者，因而有利于學生的主動探索、主動發現，有利于創造型人才的培養[9]。

VR技術在自主式學習中的應用是指學生在教師的指導下，通過虛擬現實的方法去獲得知識和運用知識的一種學習方法。隨著VR、互聯網技術的迅猛發展，學生可以通過虛擬課堂、互聯網環境進行深層次的自主式學習，極大地拓展了教育的時空，使教育資源共享得以重構與實現。VR和互聯網不僅給學生提供了豐富的學習資源、經驗和問題情境，而且也為學生橫向和縱向探究提供了廣闊的活動空間。然而，到目前為止，對VR環境下的自主式學習的研究還不多。

VR技術在自主式學習中的應用是以建構主義、人本主義以及情境認知理論為主要理論依據[10]，以計算機技術、多媒體技術為技術支持的。在虛擬現實環境下進行自主式學習是建立在全面理解和掌握現代教育觀和現代學習觀的基礎上的一種學習方式，體現了“以學生發展為本，以學生人人成功為目標，以學生學會學習為中心，以培養學生創新能力為核心”的教育思想內涵[11]。可以說，使學生實現“有意義的學習”是VR技術在自主式學習中應用的核心價值取向。

綜上所述，VR技術與傳統的教學模式在教育觀念、教師的素質要求、教學方式以及教學方法等方面存在著差異。使用新技術并不能全盤否定傳統的教育思想和觀念。新教育技術有傳統教育不可比擬的優點，但它也同樣存在著自身難以克服的不足，對于舊的傳統的教學思想和教學觀念，要在繼承和借鑒其經驗與長處的同時，改革那些陳舊的、落后的、低效高耗的教學內容、教學方法和教學手段，結合新技術的特點創造新的符合教育教學規律的教學方法、教學模式。

3.結束語

在虛擬現實環境下進行自主式學習能形象、生動、逼真地表現教學內容， 有效地營造一個發展的教學環境， 提高學生掌握知識和技能的效率和積極性， 達到優化教學過程、提高教學質量的目的，從而解決傳統教學方式無法解決的問題。虛擬現實課堂能夠引起學生學習的興趣，較好地提高教學效果，但它只是教育活動中的輔助手段，不可能也無法代替教育領域內人的全部活動。因此，在利用虛擬現實進行教學的同時，不能忽視對學生進行道德情感以及身心健康等方面的教育，注意培養學生與人共事的團結協作精神。將VR技術應用于自主式學習將拓寬VR技術的應用方向，同時為新課改環境下自主式學習開辟一種新的學習方法。隨著VR技術的發展和我國教育改革的深

化，VR技術在自主式學習中的應用與開發將具有深遠的意義。

參考文獻：

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[2] 劉純.淺議如何讓學生自主探究學習[J].讀與寫雜志，2013，10（6）：200-200.

[3] 史鐵君.虛擬現實在教育中的應用[D].長春：東北師范大學，2008：1-2.

[4] 蘇建明，張續紅，胡慶夕.展望虛擬現實技術[J].計算機仿真，2004，21（1）：18-20.

[5] 宋達.虛擬現實技術在教育領域中的應用與設計[D].長春：東北師范大學，2005，：3-4.

[6] 主福洋.虛擬現實技術的現狀及發展趨勢[J].中國新通信，2012，10（20）：37-37.

[7] 吳長帥，朱琦，李兆君.近十年虛擬現實技術在教育領域的相關研究論文綜述[J].計算機教育，2011，5（10）：84-88.

[9]劉愛綠.淺談如何培養學生的自主探究能力[J].新課程，201，7：58-58.

[10]何友鳴，宋潔.虛擬現實技術及其在教育中的應用初探[J].常州輕工業職業學院學報，2011，9（3）：47-51.

[11]陳金華.基于互聯網的自主探究式學習設計[J].網絡教育，2008，3：9-10.