虛擬現實（VR）技術在中小學課堂應用中教師角色的轉向

（安徽師范大學教育科學學院，安徽蕪湖241000）

一、引言

隨著虛擬現實技術的不斷發展，其已經成為我國深化教育革新的一個重要發展方向。2018年，教育部將虛擬現實技術納入教育信息化的年度重點工作任務，并且批準建設了200多個虛擬仿真教學中心。根據教育部要求，全國中小學必須深入推進信息技術與教育深度融合，促進以虛擬現實、人工智能以及大數據為主的新技術深入應用到教育教學中。教師角色也在隨著虛擬現實技術在中小學課堂中應用的不斷擴大而發生變化。為實現虛擬現實教育潛力在中小學課堂得到充分發揮，進而實現學生的全面發展，培養創造性的人才，有必要對教師角色做進一步分析和研究。

二、虛擬現實技術環境下的課堂

在教育領域中，所有能支持學習者發展的外部條件的組合構成學習環境，對學習者的學習效果具有重要影響，課堂便是綜合了眾多外部條件的重要的學習環境。隨著虛擬現實技術的逐漸成熟，虛擬現實技術已經完全可以與課堂相結合，實現虛擬教學、虛擬課堂以及虛擬實驗室等場景構建。虛擬現實技術環境下的課堂具有以下特點。

教學情境上：虛擬現實技術通過計算機可以生成虛擬的學習環境，能夠根據課堂教學需要及時展現動態的學習情境，它能提供一個實時跟蹤學習者視覺點并及時反饋，從而使學習者獲得臨場感的課堂。與傳統的由圖片、視頻等簡單呈現的場景相比，學生通過虛擬現實設備，便可沉浸在虛擬的教學情境中，更高效快速地獲取知識。

教學模式上：在傳統的教學模式中，教學環境和教學過程大多是線性的。虛擬現實技術環境下的課堂打破了教學模式中的固有順序。學習者可以隨時隨地在虛擬現實系統中無序的獲取知識信息，不受環境和時空的限制，而教師也可以這樣做。在整個虛擬現實系統中，學生能通過虛擬環境教學親自參與學習過程。

教學資源上：虛擬現實技術實現了教學資源的變革。在虛擬現實技術環境下的課堂，教學資源不再是簡單的二維呈現。例如：同樣是微課視頻，運用虛擬現實技術制作出來，能夠還原整個微課教學場景，學生通過虛擬場景真實地參與課堂學習，能更專注地完成學習。

三、虛擬現實技術應用于中小學課堂的重要作用

虛擬現實技術在中小學教學活動中的應用與傳統教育相比有許多優勢。虛擬現實技術環境下的課堂可為學生創造課堂需要的虛擬教師、虛擬教學場景以及虛擬實驗等場景，并提供逼真的虛擬教學情境、非線性的教學模式以及生動的三維立體教學資源。虛擬現實技術應用于中小學課堂，有助于增強中小學生的學習體驗、激發學習動機，促進中小學生學習和知識轉移的實施情況。

1.實現沉浸式的高效率學習

情境學習理論認為，知識是學習者在特定情境下主動構建的，強調知識與情境之間的動態互動[2]。傳統教學之所以飽受批判，其主要原因在于傳統教學脫離實際，導致學生缺乏知識轉移能力，遷移意識淡薄，遷移率低。虛擬現實技術的沉浸性特點克服了傳統脫離實際以及缺乏互動的不足，它利用計算機技術構建一個幾乎與現實世界無異的高度仿真的虛擬世界，在這個虛擬世界中學習者身心沉浸其中，具有強烈的臨場感。這是因為虛擬現實技術跟傳統的僅僅通過視覺感知的媒介不同，它還具有聽、觸、嗅覺以及運動感知等多重感知和感官刺激。一方面，當學生的視、聽、觸覺等多重感官參與時，更容易達到身心一體的境界，有效提高學習效率。另一方面，虛擬現實技術讓學生最大限度地投入到學習的同時，也就將學生與周圍世界的感知聯系隔斷。學生與外界隔離，減少不必要的干擾，從而能沉浸在與學習內容的互動中。根據皮亞杰的認知發展理論可知，中小學生正處于具體操作階段和正式運行階段。這一時期的心理操作主要集中在抽象概念上，但思維活動需要具象內容的支持。虛擬現實技術將抽象的符號，具象化呈現在學生的眼前，幫助學生快速理解和吸收知識，提高學習效率。

2.促進交互式的個性化學習

從具身認知的角度出發，傳統灌輸式的教授方式與人類認識的基本規律相違背，不能幫助學生將所學知識內化，學生自然也就無法真正地理解和掌握所學知識[3]。而虛擬現實技術沉浸式的特點和強烈的臨場感可以讓學生身心投入，變被動為主動。虛擬現實系統不僅可以再現真實場景，而且具有強大的交互性。虛擬現實可以實現計算機與學生之間的一對一交互，并創建個性化的學習環境。只要學習者輸入信號，虛擬現實系統就能及時檢測并做出響應。在虛擬環境下，學習者可以像在真實世界一樣自然地與其中的物體進行交互，只需要借助一些傳感設施。學習者可以通過親自“動手做”來獲得感知知識，創設出符合要求的獨一無二的學習環境。除了計算機和學生之間的交互外，學習者還可以在虛擬社會情境中，通過與他人的互動與合作來進行學習。在虛擬現實技術打造的多用戶平臺中，學習者不僅可以參與實時的課堂互動，還可以通過與同學的互動完成小組討論和工作。

3.發展構想式的創造性學習

建構主義理論強調，知識的學習和創建是基于學習者自身原有的知識經驗，并且是在一定情境下使用必要的學習材料，繼而形成有意義的建構。可見，適當的情境是建構有意義知識的先決條件，然而傳統的教學方式恰恰缺少這一點。在虛擬現實技術提供的學習環境中，學生完全可以根據自身的興趣和經驗，利用工具構建虛擬環境。或者是在即成的虛擬環境中，通過進一步探索的方式構建知識。這種在一定情境中自主構建的學習方式，不僅有利于知識的學習和創建，還有助于提高學生學習的主動性和創造性，培養學生知識遷移的能力，特別是中小學生具有極強的可塑性。在這個虛擬環境中，學習者根據自身與物體之間的交互，對交互所得信息進行邏輯推理和聯想加工，通過對現實生活中不存在的事物進行想象和思考，并在提高感性和理性認識的基礎上，使概念得到進一步深化，進而引發新的聯想。虛擬現實技術非常靈活，只受想象力的限制。事實上，虛擬環境本身就是設計者想象的，既可能是真實世界的再現，也可能是自身想象的結果。虛擬現實技術的構想性特點可以促進學習者創造性思維的發展和在創造性活動中的表現。

四、虛擬現實技術在中小學課堂應用中教師角色的轉向

一方面，基于現實的需要，教師角色亟待轉向。通過上文對虛擬現實技術環境下的課堂的分析，可以看到虛擬現實技術環境下的課堂與傳統課堂存在明顯差異。虛擬現實技術環境下的課堂，提供逼真的虛擬教學情境、非線性的教學模式以及生動的三維立體教學資源。隨著虛擬現實技術在中小學課堂應用的不斷擴大，教師的角色亟待轉向。另一方面，不論是傳統課堂，還是虛擬現實技術環境下的課堂，教師在整個教學活動中都占據重要地位。因此，教師角色的轉變對虛擬現實技術在中小學課堂中充分發揮作用具有重要影響。

1.由傳統講授者轉向專家型學習者

在傳統課堂中，知識是“固態”的，是自上而下的，教師采用固有的教學模式將知識傳授給學生。在這樣的情況下，教師扮演的角色是知識的講授者。在虛擬現實技術應用的課堂中，不論是技術應用層面上還是教學技巧上，都對教師提出新的要求。教師除了做知識的傳授者，還需要做一個專家型的學習者。專家型學習者與一般學習者不同，他需要有更敏銳的目光，更理性的思考以及更強的實踐能力。教師唯有做一個專家型學習者，才能在認識虛擬現實這一充滿潛力的新型技術時，做到不急于評估，也不要急于將其與原有的知識直接結合（即同化），而是能充分體驗和理解，就新知識本身的組織來形成新的結構，才能在面對虛擬現實技術深入課堂時，不斷更新自身專業知識，掌握運用虛擬現實技術的技巧，及時轉變觀念態度。就如蘇伯格所說：“教師們努力去感受技術，領會到如何激活技術，將他們的‘聲音’在技術上表現出來”[4]。做一個具有開放心態的專家型學習者，推動虛擬現實技術與教育的深度融合。

2.由課堂掌控者轉向學習導航者

在以教師和教材為中心的傳統課堂上，課堂重點通過板書、提問和強調等方式呈現，學生的思維完全被教師牽引，教師是整個課堂的掌控者。而在虛擬現實技術環境下的課堂，由于VR設備的獨特性，學生處于一種半脫離教師掌控的狀態，學生能更加主動積極的思考。在這種情況下，教師已經不適合繼續充當課堂掌控者的角色，此時更應該扮演導航者的角色。虛擬現實技術為學生提供了一個親自參與、主動思考的環境，并為學生創造了可經歷實踐與創新的過程。在虛擬現實技術環境下的課堂，教師應放棄嚴格的控制，做一個具有適應虛擬現實技術環境下課堂能力的導航者。

3.由實施者轉向設計者

傳統課堂上，教師是一個教育實施者，而且大多是缺乏自主性的教育實施者。教什么，怎么教都不是由教師說了算，教師也很少主動參與進去。虛擬現實技術應用于教育，強調教師作為設計者參與其中。一方面，在VR產品設計上，給予教師更多的自主權。教師最了解學生在學習過程中的“痛點”，因此，需要教師參與適當的系統內容設計，精心選擇學習的重點和難點。教師需要選擇能提供特定學習體驗的虛擬現實產品，為學生設計有利于學習的獨特體驗。在設計過程中可向其他較早運用虛擬現實技術的商業、娛樂等領域借鑒，根據不同用戶特性，提供多重感知視角，充分發揮虛擬現實的獨特優勢。另一方面，教師需要綜合虛擬現實技術應用下課堂的教學需求和學生發展需要，進行虛擬現實的教學活動設計。為了能給學生提供獨一無二的個性化體驗，教師需積極探索虛擬學習環境下有效的教學策略和原則。

4.由“教書匠”轉向研究者

隨著時代的發展以及現實的需要，教師的任務不僅僅是作為一名“教書匠”完成教學即可，還需要將教學與研究融為一體。教師作為站在教育事業第一線的人，將教育實踐過程中的靈感和體悟，轉化為理論知識指導實踐，這不僅是提高教師自身水平的需要，更是推動虛擬現實技術與教育深入融合的要求。教師應積極參與到教育科研活動中，深入研究虛擬現實與教育深入融合過程中出現在技術、情感、倫理等方面的問題。教師需將教學與科研相結合，改進教學方法，使教學活動更具有創造性，使虛擬現實教育潛力得到充分發揮。

五、結論

在教育領域，繼多媒體與計算機教學之后，人們的學習方式將被虛擬現實重新改造，這必將推動整個教育領域的重大變革。教師是影響虛擬現實技術教育潛力發揮的決定性因素之一。因此，本文在介紹虛擬現實技術環境下的課堂特點的基礎上，結合虛擬現實技術特點，從情境理論、建構理論以及具身理論角度對虛擬現實技術應用于中小學課堂的重要作用進行分析。最后提出教師角色應有以下變化：由傳統講授者轉向專家型學習者，由課堂掌控者轉向學習導航者，由實施者轉向設計者，由“教書匠”轉向研究者。