虛擬現實技術在技能型課程教學中的運用——以演講類課程教學為例

帥 楊

(黃岡職業技術學院 公共課部，湖北 黃州438000)

虛擬現實技術在技能型課程教學中的運用
——以演講類課程教學為例

帥 楊

(黃岡職業技術學院 公共課部，湖北 黃州438000)

通過以演講類課程教學為例，研究了虛擬現實技術在技能型課程教學中的運用，指出通過虛擬現實技術可以制造逼真的虛擬場景，高度還原演講環境，嵌入真實的互動環節，對全程進行跟蹤和測試，獲得有效的教學成果并進行準確的評判。這不但將有助于解決演講類教中的難點，還能做的更好。

虛擬現實；技能型課程；教學過程

1 虛擬現實技術及其特點

虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，它利用計算機生成一種模擬環境，是一種多源信息融合的交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真，使用戶沉浸到該環境中。虛擬現實技術主要包括模擬環境、感知、自然技能和傳感設備等方面。模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，并對用戶的輸入作出實時響應，并分別反饋到用戶的五官。傳感設備是指三維交互設備[1]。

虛擬現實技術具有3個重要的特征：沉浸式感知、交互性感覺、隨意性構架。沉浸式感知是虛擬現實技術的目的所在，它能夠使用戶進入到一個模擬的真實環境中，產生強烈的臨場感，通常理想的狀態是讓用戶無法分辨真假，能夠全身心投入。交互性感覺是指用戶對于虛擬現實場景中的物體具有可操作性，即虛擬現實能夠對用戶的反應做出及時的反饋，并將這種反饋傳達給用戶。隨意性構架是指虛擬現實技術能夠模擬任何用戶需要的場景，這種場景可以是現實中存在的，也是可以只存在于用戶的想象中的。充分利用虛擬現實技術可以幫助用戶增加不同環境的體驗，增強用戶面對各種環境的心理素質，使他們在沒有現實環境因素的制約下，完成某項技能的鍛煉或者是完善某些事情的處理經驗。

2 虛擬現實技術在教學中的運用研究

虛擬現實技術的演變發展史大體上可以分為四個階段：有聲形動態的模擬是蘊涵虛擬現實思想的第一階段(1963年以前)，虛擬現實萌芽為第二階段(1963 ～1972 年)，虛擬現實概念的產生和理論初步形成為第三階段(1973～1989年 )，虛擬現實理論進一步的完善和應用為第四階段(1990 ～2004年 )[1]。我國在20世紀90年代初期就已經開始有學者對虛擬現實技術作了關注，并在90年代中期提出虛擬現實技術在直升機控制系統、坦克模擬駕駛訓練等方面的應用。虛擬現實在高等教育方式中的應用，國內關注最早的是《中國電大教育》雜志在1995年對美國教育領域引入虛擬現實技術的介紹。1999年，鄭艷群提出了虛擬現實技術在語言教學中的應用，是較早提出將虛擬現實技術運用到具體教育環境中的研究者之一。此后，由于虛擬現實技術從理論到現實的發展較為緩慢，相關研究者對虛擬現實技術在教育領域中的運用研究并不多，吳長帥等對2000～2009年近10年間虛擬現實技術在教育、教學領域的研究作了綜述，對統計到的189篇文章進行了梳理和統計，認為這十年間虛擬現實技術在教育領域的熱點是虛擬資源的建設研發和虛擬學習環境的研究。這時間段內研究目的較為明確的有劉鳳田(2005)、宋達(2005)、馮遜(2007)、胡衛紅(2007)、戴俊凱(2008)等，其中，宋達認為當虛擬現實技術及其相關設備的價格近乎天價的時候，其在教育行業中應用是幾乎不可能的事情，但隨著虛擬現實的發展，虛擬現實技術已經可以做在教育行業的各類各級學校中應用的展望。教育領域中的教育模式和教學方法也會隨著虛擬現實技術的應用進行一番變革,隨之對虛擬現實的普及也會起到促進作用,形成良性循環。把虛擬現實技術的產品作為一種新的學習工具，一方面可以使學習者從逼真的虛擬假想空間中獲取真實世界中得不到或難以得到的經驗和感受,另一方面也使教師等教育工作者逐漸養成用數字時代的思維方式去教育學生的行為方式與習慣[2]。

隨著虛擬現實技術的逐步普及，該技術的應用前景愈發明朗，2011年后對虛擬現實技術在教育教學活動中運用的研究開始增多。尤其是隨著智能手機的全面普及，利用智能手機構造簡單的虛擬現實環境變得極為簡單，這使得2014年后，人們開始暢想虛擬現實技術在各個教育方面的應用。榮梓任(2015)[3]和陳品帆(2015)[4]等對虛擬現實技術在教育領域特別是網絡教育中的應用作了探討。劉達(2015)在對基于網絡的虛擬現實技術的探討中，提出虛擬現實技術通過計算機網絡技術的發展可以對教學方式和教學形式產生巨大的改變。一方面，可以通過這一技術的應用，將老師所講授的內容，通過三維的形式表達出來，這種內容展現的方式更具有生動性，也更容易被接收。另一方面，這一技術可以實現對于教學環境的三維構建，使學生可以解讀到更加真實的內容，可以將自身與教學的內容融合，產生全新的認識和體驗[5]。劉秋月等(2014)[6]和賀楠(2015)對虛擬現實技術在足球運動及訓練中的運用作了理論構想，賀楠認為VR技術可以構建高度真實的模擬訓練場，讓受訓者在這種環境下預先感受很多比賽情況和突發事件，減低在現實比賽中的摩擦與受傷概率。他同時認為，利用VR技術可以加強運動員特訓和隊員臨場配合，提高運動員的心理素質和團隊配合[7]。胡光夏(2016)認為，VR在我國的教育體系中，特別是基礎教育和科普教育這塊還未真正實現介入。VR在教育領域應用也僅局限在高校科研機構的研究和人體解剖等方面，對教育的輻射遠遠還未達到外界的預期。所以 VR在教育中的應用是有潛力可挖的。他提出VR技術的創新可以為教育領域的發展提供支撐[8]。

3 虛擬現實技術在技能型課程教學中的運用

隨著虛擬現實技術的發展，越來越多的研究者認為虛擬現實是繼多媒體、計算機網絡之后，在教育領域內最具有應用前景的技術，它能夠較好的解決學習環境中的情景化和自然交互的問題。但如何構建一個適合具體課程教學的虛擬場景，使其在運用中能夠充分結合課程特點，發揮虛擬現實的最大作用解決傳統法教學中的難點的研究還不多。本文力圖結合演講類課程的教學，設計一個適用于演講教學環境的虛擬現實場景，來提高演講課程的教學效果，并由此為其他課程的虛擬現實場景的構建做一定的參考。

3.1 演講課程教學的目的與難點

演講類課程是一門工具性、實用性、可操作性很強的技能型課程，通過這門課程的教學，使學生全面系統的了解演講方面的基本知識，以語言為突破口，開發學生的表達、思維、交際等潛能，掌握演講的一般規律、方法和技巧，從而提高學生的演講水平和口頭表達能力、培養學生的勇氣和自信、團隊精神和合作精神。這門課程是在一定的語言學、心理學學科的理論指導下，重在培養學生在未來的社會中口語運用能力的實踐性很強的一門職業技能必修課。但在實際教學過程中，存在兩個教學難點：1.演講課程無法模擬真實的演講環境。盡管在教學過程中，教師盡可能地模擬各種演講環境，但由于設備和地點限制，無法給學生身臨其境的感覺，有的學生學得好，模擬也好，但真正走上演講臺卻沒有好的表現，就是因為真實演講環境的復雜性遠遠大于普通的模擬環境，學生缺乏應對的手段。2.教師無法給學生全方位的評價。由于教師個人的素質和喜好，教師對學生演講行為的評價都有一定的片面性，教學課程缺乏客觀的和第三方的評價標準，這導致很多學生僅擅長某些演講場所和演講手段，缺少應變的知識和技能儲備。這兩個難點通過傳統的教學模式還沒有很好地解決辦法。

3.2 虛擬現實技術的解決途徑

在演講課程教學中使用虛擬現實技術，充分利用虛擬現實技術的各種特征，將有助于解決教學過程中的難點，通過制造逼真的虛擬場景，高度還原演講環境，嵌入真實的互動環節，全程進行跟蹤和測試，獲得有效的教學成果并進行準確的評判。這些技術的加入不但能夠有助于解決演講類教學中的難點，還能做的更好。

3.2.1 制造虛擬場景

虛擬現實技術的一個主要特點就是可以利用計算機系統模擬一個類似真實環境的場景，加上相關硬件設備的配合，讓使用者在系統中體會到身臨其境的感覺。隨著虛擬現實技術的不斷發展，使用者將會無法分辨虛擬現實場景與真實環境的差別，這將有利于通過利用虛擬現實場景高度還原現實環境，達到現實環境中的教學效果。在演講教學過程中，通過計算機高度模擬各種不同的演講環境，小到幾個人的會議室，大到幾千人的大會堂，都可以模擬出來。當使用者進入相關的虛擬場景中時，會感受到真實的環境氛圍，發揮出自己在現實環境中的真實水平。避免了普通模擬教學中，學生無法真正進入演講環境，無法反映出真實演講水平的問題。

對于演講教學環境的虛擬場景構建主要注意以下4點：1.要注意場景的豐富性。演講者的每一次演講環境不會是相同的，有的只需要在較小的環境中，而有的則會處于一個較大的空間下；有的是在白天，有的是在夜晚；有的是在很安靜的環境下，有的則處于較為嘈雜的氛圍中，不同的環境對于演講者的要求是不同的，演講者的心理感受也是不同的，只有構建不同的演講環境，讓使用者增加體驗，才能讓演講者適應不同的環境，鍛煉不同環境下的演講技巧。2.要注意對象的復雜性。演講不是一個單方面的活動，他需要一定的受眾，演講者必須根據不同的受眾選擇合適的演講內容，采用合適的演講技巧，以達到受眾接受的目的。因此，在對演講教學環境的虛擬場景構建時，也要構建演講的對象。要根據不同的演講環境，構建不同的演講對象，如大學生、中學生、下屬員工、上級領導等，這些對象在使用者看來也應該是逼真的，能夠根據演講者的語言和動作做出真實的反應。3.要注意過程的完整性。演講的過程不單單是演講者在臺上進行演講的行為，它應該包括演講者在后臺候場準備、出場、演講、退場的一個完整的流程，每一個環節都對演講者的演講具有至關重要的作用，因此，我們在對虛擬場景構建時，也要構建一個完整的流程。當演講者進入虛擬環境時，應處于演講場所之外，讓演講者自己進入虛擬的演講場所，直到完成一系列的演講活動退出演講場所，從而結束整個虛擬教學活動。4.要注意場景的可控性。對演講教學環境的虛擬場景構建的要求是盡量模擬真實的現實環境，但這樣也可能會造成使用者無法脫離虛擬環境的可能。如果場景過于逼真，當演講者在虛擬環境中演講失敗的時候，也有可能會造成心理傷害，這種心理傷害同現實中的失敗造成的傷害有可能是一樣的，如果是這樣，虛擬場景在教學中的運用將會有極大的局限。因此，在虛擬場景的構建中必須設置“上帝視角”，讓整個模擬活動都處在教師的監控之下，當演講者表現正常時，教師不需要干涉，當演講者出現較大問題時，教師可以迅速用相關手段終止模擬活動，讓演講者脫離虛擬環境回到現實中，使該場景不會對演講者造成較大的傷害。

3.2.2 嵌入互動設計

在對演講教學環境的虛擬場景的設計中，要注意對象的復雜性。要根據受眾的不同設計不同的演講對象，這些對象必須是逼真的，并能夠根據演講者做出不同的反應。但實際上就目前而言，利用電腦虛擬的受眾是達不到真實環境的要求的，因此，在虛擬場景中嵌入互動的設計，讓教師、同學或者是其他人進入系統充當受眾，將更加有利于虛擬場景的真實構建，通過給予受眾一定的活動權限，讓他們模擬出真實環境下的演講對象，對演講者的臨場應激反應的鍛煉將有很大的好處。1.集體模擬中的設計。在集體教學中，當一個學生充當演講者后，其他學生同樣可以進入虛擬環境，他們可以自由選擇模擬受眾的信息，比如性別、職位、座位等，甚至可以一人分飾不同角色，對演講者的演講做出必要的反應，也可以根據場景安排做出提問、鼓掌、反對等行為。同時，扮演受眾的學生在觀看演講者演講的過程中可以發現自己的問題，從而在以后的模擬中給予改正。2.個體模擬中的設計。集體模擬設計傾向于在教師指導下的虛擬環境體驗，當學生具有一定的控制能力，掌握一定的演講技巧后，在條件允許的情況下，可以自己模擬整個演講活動。這時候虛擬系統可以接入互聯網，根據演講者選擇的場景大小，接受合適數量的網友進入虛擬環境充當受眾。這些網友也可以自由選擇自己的身份信息，根據演講環境做出相應的行為。因為網友的多樣性會使整個虛擬場景更為復雜，但也使場景更具真實性。

3.2.3 教學成果判斷

在虛擬現實中對學生進行演講場景的鍛煉可以快速提高他們的演講水平，但學生的演講水平到底達到了什么水平，教師的教學活動取得了什么效果，都需要一個客觀準確的判斷。在虛擬場景的構建中，可以設計相關的組件幫助對教學成果進行判斷。1.提前設定相關標準，讓系統對模擬者的表現打分。在系統設計中，可以提前設置好有關演講者的標準要求，當演講者開始模擬行為后，根據演講者的演講表現由系統的人工智能給演講者的演講表現打分，這個分數是客觀的，是對所有模擬者一致的。2.由教師或者考核者利用受眾視角和“上帝視角”給模擬者打分，這個打分更注重人的主觀感受，彌補系統自動打分過于機械化和程式化的不足。3.利用場景的記錄與還原，讓演講者模擬后可以進行回溯并給自己的表現打分。演講者在模擬后，可以隨時查看自己的演講記錄，發現自己的問題并予以下次改正，同時演講者可以根據相關規則為自己的表現打分，該分數可以提供給教師或考核者參考。

虛擬現實技術在教學活動中的運用前景是廣大的，我們在對演講教學環境的虛擬場景的設計中就發現了虛擬現實技術的強大，它可以滿足我們以往教學活動中無法達到的很多要求，使受教育者在一種體驗式和沉浸式的教育環境中獲得知識，鍛煉技能，達到我們的教學目的。只要充分設計構想，隨著虛擬現實技術的不斷發展，它將會在我們的教育教學活動中發揮出更大的作用。

[1] 百度百科[OL]http://baike.baidu.com/link?url=mLT2rPWLw587Olfvy47WhPPNa4xJrO-dXrdbgHuS-c73fJbu3FfQIpsmz6syXpunp3-QjRpuZdWgGmVB5SGDHqwA4rP6JVG0naB2SPrvI3HHQ8yuc3NHSFewS9aISFb＿.

[2] 宋達.虛擬現實技術在教育領域中的應用與設計下載[D].東北師范大學，2005.

[3] 榮梓任. 虛擬現實技術在教育領域中的應用[J]. 企業技術開發，2015，(29)：58-59.

[4] 陳品帆. 虛擬現實技術在網絡教學中的應用[J]. 科技展望，2015，(04)：195.

[5] 劉達.基于網絡的虛擬現實技術初探[J].新媒體研究，2015，(14):24-25.

[6] 劉秋月,張矛矛.虛擬現實技術在足球運動中的應用分析[J].運動，2014，(04):92-94，127.

[7] 賀楠.虛擬現實技術在足球訓練中的應用研究[J].電子測試，2015，(24):109-110.

[8] 胡光夏.虛擬現實技術對教育領域的啟示[J].電子測試，2016，(09):81-82.

責任編輯 周覓

G434

A

1003-8078(2016)06-0099-04

2016-10-28 doi 10.3969/j.issn.1003-8078.2016.06.26

帥楊，女，湖北黃岡人，講師，主要研究方向為大學語文教育及教育心理學。