基于虛擬現實技術的科技館現代教育應用與挑戰

馮佳薪 馮帆 馮倩倩

摘要：近年以來，虛擬現實技術在我國的應用創業團隊得到了爆發式的增長。尤其是在科技館現代教育領域，但虛擬現實技術的應用遠遠滯后于產業技術的發展。虛擬現實技術在科技館的現代教育中，意味著一系列的傳統教學觀念與教學法的優化。教育者需要理性認識虛擬現實技術的應用潛力，并且理性對待挑戰，合理的在科技館現代教育中應用，提升教育實踐效果。

關鍵詞：虛擬現實；VRSC Model；科技館現代教育；教學法

一、基于虛擬現實技術的科技館現代教育應用潛力

虛擬現實技術在科技館的教育中有較好的教育應用潛力，并且在沉浸性、交互性以及想象性方面突破傳統教育教學的限制，可以更好的激發學習者的動機，增強學習體驗，進一步實現情景學習和知識遷移的教學效果。

（一）激發學習動機，增強學習體驗

對于學習者來說，其學習內部動機源于對于學習活動本身所產生的愉悅感和滿意程度。虛擬現實技術通過展現個性化的特征以及豐富多彩的媒體形式，對于學習者的學習動機進行合理把握，并且適當為學習者帶來放松、愉悅的積極情緒，從而激發學習內部動機。而虛擬現實技術也就是通過創造逼真的場景，提供交互性更強的動態設置，讓學習者在學習過程中顯示出較高的學習動機與參與程度。不論是虛擬仿真校園、模擬飛行空間，還是數字博物館、數字科技館，虛擬現實技術可以讓學習者置身于解決真實問題的情境中。學習者在虛擬現實中學習也伴隨著角色扮演的情景，從而更加鮮明的增強學習體驗。

（二）促進知識遷移，實現情景學習

學習者在學習情境中，可以有效的將知識和情景進行結合，從而促進知識遷移。傳統的教育教學方式之所以受到詬病，很大程度上就是因為傳統教育教學脫離了具體真實的教育情景，讓學生知識遷移能力沒有得到提升。虛擬現實技術所提供的情景學習則致力于解決這種問題，通過開展與生活情景十分相似的情形，來促進學習的發生。虛擬現實技術是支持情景學習的，可以提供十分豐富的感知線索和多通道反饋，幫助學習者構建真實合理的情景模式，從而滿足學習者的需求。我國學者周明全認為：虛擬現實技術是促進教育發展變革的重要技術之一，也可以將科技館的現代教育內容具體化、可視化，增強學習的沉浸感。

二、虛擬現實技術教育應用進展

經過近年以來的發展，虛擬現實技術在科技館的現代教育應用中，有以下幾種基本的創建學習環境類型：

（一）虛擬仿真科技館環境設計

在虛擬現實技術的輔佐下，科技館的受眾們可以實現在真實世界中無法做到的事。例如可以通過觸碰按鈕來轉變虛擬情景中的季節，從而更為高效的觀察環境依據生命發展的各種變化；也可以讓學習者接觸到真實環境中操作不到的大型、高新機器。虛擬現實技術在科技館中的應用為學生們創設了十分直觀的學習環境，學生們的理解和應用也得到了很大程度的提升。同時這種虛擬仿真科技館的環境設計適合教師開展程序性知識的形象教學，學生們應用學習的技能中也包含著許多行為序列的學習任務。

（二）建構主義活動的科技館設計

傳統的建構主義實踐理論認為：知識的建立和學習應當以知識經驗為基礎，讓學習者在一定的情境中利用必要的資料，通過意義建構的方式獲取。學習活動的設計對于建構主義的學習理論來說有著十分重要的應用意義。在虛擬現實的學習環境中，通過對于學習活動的設計，學生可以利用工具以及自身的經驗、興趣開展虛擬環境的創設，或者進一步在虛擬的環境中開展知識的構建。例如科技館的教學項目“怪物卡車（monster truck）”中，學生們可以通過虛擬現實技術來為各個行星設計“怪物卡車”，并且“實際”的操作。要想完成一系列的操作，學生需要全面了解該星球的特征以及工程學的系列知識，這樣的教育教學方式極大程度上的提升了學生的學習動力，讓學生創造性的學習到很多知識。

三、虛擬現實技術在科技館教育應用的挑戰

（一）虛擬現實技術應用挑戰

在技術層面上，虛擬現實技術在科技館的教育應用中存在較多的應用問題，在Oculus VR、三星Gear VR、Google Cardboard等主流廠商的應用中也存在技術挑戰，主要體現在以下方面：首先虛擬現實技術的分辨率不夠高，當前時代大多數的VR頭顯所能提供的分辨率遠遠不夠，也在一定程度上影響了理想中沉浸式學習的體驗實現；并且大部分的VR設備現在還不能夠實現無線連接；其次缺乏一定的視覺或者觸覺的反饋。當用戶穿戴上虛擬現實技術設備之后不能夠察覺到現實世界中所發生的事情；除此之外，經過研究表明，長期使用虛擬現實技術的設備會讓用戶產生一系列的健康問題；而最后，教育資源設計和應用技術的開發門檻較高，普通的科技館很難像平時的展覽一樣開展虛擬現實資源的設計和發掘，雖然企業擁有虛擬現實技術資源的處理團隊，但資源整合程度高低也取決于當地對于科技館的現代發展重視程度和資金分配情況。

（二）科技館應用教學方法挑戰

對于在虛擬環境下活動的用戶來說，有時候難以將注意力集中在應有的學習活動上，在虛擬世界中過多的功能和場景在一定程度上會影響學習者對于重要內容的注意和理解。認知負荷的控制缺乏，同時也缺乏有效的學習監控、評估工具，在虛擬環境中學習，科技館應用的教育教學方法存在較大的空白，也難以辨別用戶在虛擬世界中學習的成效。

四、總結

虛擬現實技術作為一種新型的技術應用于教育領域，還是處在初級的階段，“VR+教育”依然需要經過長時間的嘗試和創新，虛擬現實技術在科技館的現代教育中，意味著一系列的傳統教學觀念與教學法的優化，仍舊需要相關部門理性對待挑戰并且不斷完善，為教育現代化貢獻更多力量。

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