基于虛擬現實技術的語言學習生態模型研究

葉新東 仇星月 封文靜

[摘? ?要] 技術應用于語言學習一直是語言學習研究的一個重要領域，虛擬現實技術的發展為這個領域的研究提供了新的熱點。研究從語言的自主性和社會性入手，思考技術對語言學習的影響。通過對虛擬現實技術特征與發展的解析和對最新實證研究案例的分析，構建出了一個基于虛擬現實技術的語言學習生態模型，這個模型從技術支持、理論支持、微觀層面和宏觀層面四個方面重構了技術支持下的語言學習研究，試圖為語言學習的新技術應用研究提供新的框架，帶來新的思考。

[關鍵詞] 虛擬現實; 語言學習; 生態模型; 技術應用研究框架

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 葉新東（1976—），男，浙江溫州人。副教授，博士，主要從事新媒體新技術與教育研究。E-mail：yxd@wzu.edu.cn。

一、引? ?言

語言學習研究最早是以語言的構成要素作為研究起點的。20世紀50年代，隨著美國語言教育運動的開展，外語首次成為中小學課程，在教育理論豐富的同時，語言如何去教成為研究關注的熱點[1]。但隨著學習科學的發展，研究者逐漸意識到，實際上學習者是在語言學習過程中形成屬于自己的一套獨一無二的語言體系，因此，研究重點開始轉向學習者個體，學習者的自主性受到重視[2]。此外，由于受社會文化理論等新理論的影響，語言學習的社會屬性也開始深入人心。然而語言的實際應用與一般的語言學習相比，蘊含了更多的復雜性和不可預測性，在語言學習過程中，語言的社會性和自主性需求難以得到滿足。目前，教育領域中的技術應用開始走向成熟，為如何提升學習者的語言學習自主性和社會性帶來新的思路。

Holec在1981年提出“學習者自主性”時，強調自主學習能力并非與生俱來，而是通過常規學習途徑逐漸掌握的[3]。學習者自主性強調的是學習者在語言學習中的獨立存在（Independence）以及與外部因素相互依存（Interdependent）[4]。對于社會性而言，Atkinson提出，語言是社會實踐，是社會成就，也是社會工具。人們通過語言來傳達、建構和表現思想、感受、行為、身份甚至是簡單的存在等[5]。但當語言的使用不是基于社會環境時，所有的語言活動都是毫無意義的。所以，在語言學習中，技術不能僅僅作為語言學習的輔助工具，而是要讓它成為促進語言能力發展的技術化環境。自20世紀80年代以來，技術正朝著信息化的方向持續發展，計算機輔助語言學習（CALL）、移動終端輔助語言學習（MALL）等領域逐漸成為世界上語言學習研究的熱點。語言學習開始突破理論探討，進入技術的實踐應用層面。通過計算機網絡、可移動設備進行交互，促進語言學習已成為常態。

21世紀初，國外研究者對信息技術的功能定位發生重大轉變，即從學習工具/伙伴轉變為實現與母語者交互、合作的虛擬環境[6]。這表明技術化環境已逐漸成為語言學習的載體，在一定程度上能替代或實現社會環境與物理環境的相關功能。而虛擬現實技術的介入更能夠解決傳統學習媒體的技術限制問題，它能產生強烈的沉浸性與存在感，這也使虛擬現實技術能與其他技術相區分，造就更為理想的技術化環境。

二、語言學習研究中的虛擬現實技術的特征

（一）虛擬現實技術

虛擬現實技術也稱“沉浸式多媒體”，是一種可交互、體驗、創造虛擬環境的仿真技術[7]，但它與傳統多媒體技術明顯不同。一方面，虛擬現實技術受計算機圖形學、情感計算、傳感技術等多項技術支持，用戶的感官體驗得到大幅度提升;另一方面，虛擬現實技術在社交體驗方面的媒體豐富度、社會存在感和自我開放度明顯強于普通社交媒體[8]。

虛擬現實技術在語言學習中的應用往往體現沉浸性和存在感兩種特征。沉浸性是虛擬現實技術的技術屬性，是用戶感受到被環境包圍并與之相互刺激的體驗[9]。而就存在感而言，作為一種心理感受，是虛擬現實技術的核心，也是用戶沉浸在虛擬環境中所體驗的有意識的存在。盡管存在感和沉浸性是虛擬現實技術早期研究中提出的重要概念，但現在仍能作為衡量虛擬現實技術是否成熟和體驗是否真實的標志，尤其是語言教育應用。

1. 沉浸性

沉浸性作為虛擬現實技術的重要技術指標，是客觀、可測、可控的屬性[10]，它能影響用戶的存在感。Jennett等學者認為，按照沉浸性程度可以分為：（1）參與，參與者投入時間、精力和注意力，掌握如何使用、操控;（2）專注，參與者情緒直接受虛擬場景影響，淡化了外界感知和自我意識;（3）完全沉浸，完全切斷了參與者對外界的感知，全身心投入到虛擬環境中[11]。可以看出，沉浸性提升的過程，實際上是用戶對虛擬環境的存在感增強以及對外界感知減弱的過程，虛擬現實技術正是利用這種特點給用戶帶來身臨其境的體驗。

根據以往的研究表明，畫面真實度、圖像幀速率、聲音環繞度、觸覺反饋程度、虛擬身體表征（能否看到自己的虛擬身體及其完整性）和身體參與度等都與沉浸性呈正相關[12]。因此，就虛擬現實技術本身而言，合理的利用其技術特征刺激并增強用戶的感官、知覺，是提升用戶存在感的有效措施。

2. 存在感

簡單講，存在感就是一種參與者存在于虛擬環境中的感受，可以分為三個方面：（1）臨場感，最基本的感受，可簡單描述為“置身于此”的感覺;（2）共存感，一種心理上的交互，能感知他人并能體會他人對自己的感知;（3）社會存在感，突出交互性，定義為互動過程中他人參與的顯著度和人際關系的顯著度[13]。有研究表明，社會存在感最能給用戶帶來環境體驗的滿足感，而且社會存在感強度的高低與社會交互的真實度、豐富度等呈正相關[14]。所以，要把提升交互指標作為加強用戶存在感的重要手段。

對語言學習而言，利用虛擬現實技術創造豐富且真實的交互情景是突出社會存在感的關鍵，存在感會影響語言的輸入、內化和輸出。語言學習環境的構成應包括物理環境和社會環境。一方面，物理環境要經過還原、仿建現實應用情景作為產生存在感的基礎;另一方面，社會環境要通過在物理環境中構建社會構成要素、實現社會功能，進而形成虛擬化社會空間。

（二）虛擬現實技術的分類與應用

本研究認為，通過對虛擬現實技術的沉浸等級和所屬設備載體進行比較，可以將其劃分為桌面式虛擬現實技術、洞穴式虛擬現實技術和頭戴式虛擬現實技術。這也是虛擬現實技術在教育應用中的三個發展階段。

1. 桌面式虛擬現實技術（Desktop VR）

桌面式虛擬現實技術是將計算機等圖形顯示設備作為技術載體，利用鼠標、手柄等控制設備在計算機所構成的虛擬環境中進行操作。由于桌面式虛擬現實系統具有低沉浸度，易導致體驗性不佳，真實感匱乏。所以，有必要通過設置豐富的社會角色體驗來提升學習者的社會存在感。在外語學習研究中，桌面式虛擬現實系統的應用相對成熟，多是基于Second Life、Open Simulator和MMORPGs等軟件進行開發。目前，國外已有不少大型項目，典型的包括歐盟的VILL@GE項目、美國的Language lab等。國內尚處在簡單虛擬場景的構建層面。

2. 洞穴式虛擬現實技術（Cave Automatic Virtual Environment）

洞穴式虛擬現實系統通常是在一個封閉房間內利用投影設備將虛擬場景畫面覆蓋到周圍墻屏中實現的。用戶會配備立體快門眼鏡和操縱手柄等設備用于交互。該系統將用戶封閉在房間內，避免了外界的干擾，因此，具有高度沉浸性。由于造價昂貴和空間受限，它在教育領域的研究工作中難以應用。研究者一般僅實現洞穴式虛擬現實的部分技術功能，構建出類洞穴式（CAVE-like）虛擬現實環境。這在一般研究中較為常見，但是在降低技術成本的同時，也會導致體驗感的削弱。

3. 頭戴式虛擬現實技術（Head Mounted Displays）

頭戴式虛擬現實技術現在已走向成熟，與其他種類的虛擬現實技術相比，它能將用戶對自我身體和外界環境的感知分離，全身心投入到虛擬世界中，對環境產生深度感知。使用者需要佩戴沉浸式的輸出設備和追蹤裝置等，確保其身體運動和環境反饋之間的精確匹配[15]。頭戴式虛擬現實技術類型較多，功能、成本、沉浸性等也有較大差距。頭戴式虛擬現實技術已在教育領域開展了多項應用研究，并通過實驗證實了其在教育中的應用價值和可行性，但它在語言教育領域中的應用才剛剛起步。

三、虛擬現實技術在語言學習中的

實證研究回顧

近六年內，研究者已利用虛擬現實技術對語言學習的實證研究作出努力。本研究對20篇具有代表性的文獻進行回顧和匯總（見表1）。其中，利用桌面虛擬現實技術作支持的研究占16篇，利用類洞穴式（CAVE-like）和頭戴式虛擬現實技術作支持的研究各占2篇。我們把支持級別作為匯總表的重要指標，依據實驗時長，被試人數，社會環境、社會角色和學習策略的豐富度，實驗結果與實驗假設的符合程度來確定對應用效果的支持程度。語言學習研究的三要素也作為重要的評判內容，依據以下標準：（1）社會環境，交互行為的豐富程度和環境的真實程度;（2）社會角色，社會交互的自由度和可供扮演的社會角色的種類;（3）語言學習策略，策略應用的適用程度和豐富程度。

桌面式虛擬現實技術目前仍然是相關實驗研究中應用最廣泛的技術，它已相對成熟并取得了良好的效果。其中，Lan Y J的研究成果無論在數量上還是質量上都占據優勢，他用可靠的實驗結果證實虛擬現實技術對學習者的語言學習效果呈現較高的支持程度[18，23，25，28-29]。類洞穴式虛擬現實系統應用的典型案例是Chang Benjamin等人利用大型的交互式顯示屏構建了一個類洞穴式的虛擬現實環境，學生在這個環境中進行了八周的學習，感受到了真實情境所帶來的溝通壓力，促使他們進行語言交流，多數學習者的漢語學習取得成功，實現或超越了預期目標[32]。頭戴式虛擬現實技術的一個典型的例子是 Cheng通過與桌面虛擬現實系統對比，證實了沉浸式虛擬現實技術（Oculus Rift）可以提供最為理想的交互體驗，產生真實的存在感，更有助于語言學習的開展[34]。

總的來看，虛擬環境的獨特優勢可以激發與影響學習者動機、自我效能感等，多數實驗結果表明，受訓后學習者在各項語言能力上都獲得顯著提高。這些研究對社會環境和策略應用給予了足夠的重視，但缺乏社會角色的使用。語言學習應給學習者提供充分的角色扮演的機會，這樣有利于從社會視角實現語言使用，提升學習的代入感、真實感。虛擬現實技術在語言教育中的良好應用價值已被證實，但沉浸感更強的洞穴式和頭戴式虛擬現實技術的應用還很有限。這意味著沉浸式虛擬現實技術在語言學習研究中的應用空間很大。同時，頭戴式虛擬現實系統已進入技術成熟期，它在語言學習中的廣泛應用有著很大可能性。

四、虛擬現實環境下的語言學習生態模型

（一）模型提出

“基于虛擬現實技術的語言學習生態模型”是受秦麗莉提出的“‘生態化任務型語言教學模式”的啟發提出的[36]。它從技術支持、理論支持、宏觀層面和微觀層面進行了模型重構，如圖1所示。模型提出的目的就是要讓學習者在不同級別的情景中不斷交流合作，持續反饋評價和逐步實現學習目標，真正實現從語言學習的淺水區向深水區的安全過渡。

圖1? ?基于虛擬現實技術的語言學習生態模型

（二）模型構建

在這個模型中，我們以語言學習的終極目標為導向，通過技術與理論的支撐，摒棄了限于形式上重復操練的學習方式，試圖在更接近生活的實境中解決語言學習問題。希望從微觀上創造一個角色更加多樣、社會關系更加復雜、學習者體驗更加豐富的練習情景，用于語言學習。對語言學習者來說，從課堂走向社會注定是一個漫長的發展過程。它體現了從簡單到復雜、從虛擬到真實、從個體到群體的層級轉換，是一個由淺到深的發展過程。

1. 技術層面

該模型將虛擬現實技術與其他技術形式相區分并給出明確定位，它用于還原真實應用情景和提供理想學習場所，兼具了其他技術的優勢特點，體現出對語言學習技術的優勢整合，并能利用獨特的想象性、構造性，讓語言學習中環境、角色和策略的應用更具表現力。根據Hargie的泳池理論，如果將語言真實應用環境看作是泳池的“深水區”，那么傳統課堂中的語言學習就像是在“戲水池”中練習游泳[37]。受到傳統學習環境限制，學習者從簡單交互里所習得的知識難以遷移到更復雜的交互情境中，這將導致學習者只能在“戲水池里學游泳”，難以在真實情景的“深水區”中施展技能。而虛擬現實技術恰好能為學習者創建一個介于課堂模擬環境與真實社會語境之間的“淺水區”，有助于學習者過渡到“危險的深水區”。虛擬現實技術將為教育提供嶄新的理念，將認識世界、感知世界、構建知識緊密融合，產生的教學效果將高于原知識價值效果，真正體現技術為教育服務的思想[38]。盡管虛擬現實技術為語言學習帶來了理想的環境，但環境的各種構成要素必須加以限制，以求在教育要素與社會要素之間達到均衡。

2. 宏觀層面

在大眾化教育背景、個性化教育新需求下，語言學習的目標越來越傾向于提升自主學習能力和增強社會交互意識。作為一個單獨的個體，獨立于課堂內外的自主學習能力應成為學習者掌握一門語言的關鍵;但作為學習發展共同體的一員，學習者參與社會互動的效果直接關乎語言學習的質量[39]。語言學家克拉申曾在 “輸入假說”論中指出：情景（Context）能促進語言輸入被理解[40]。因此，我們把情景作為語言學習活動的開展單元，而情景是反映現實中語言學習和使用的“縮影”，是相關現實情境受技術虛擬化處理后的結果。在這里的每一個學習單元都是對真實社會語境的微觀重現，它對實際交互情景進行了復雜度、真實度的壓縮。但隨著語言學習的深入，學習單元中情景的真實性會不斷增加，情景中的社會角色類型、社會關系復雜度、社會活動豐富度、環境真實程度等社會指標會得到增加，最終與真實社會語境相接軌。這種學習形式保障了學習者時刻擁有真實的社會存在感，建立層級式的語言學習情景有利于促進學習的順利遷移。

情景的最后一個層級會把語言學習擴展到真實的社會語境中，表現出語言學習的動態發展歷程，也體現了學習者在社會性和自主性兩方面能力的并行發展，最終實現從“虛擬練習”到“現實應用”的超越。首先，對學習者逐步掌握語言自主學習能力的過程進行劃分，將其分為五個發展階段：從產生語言學習意識，到積極參與、自適應調節、自主創設學習活動，最后實現從虛擬到現實的超越。社會性層面的能力主要是按照學習者的社會參與度劃分，實際上是一個群體意識和交互程度逐漸加強的過程，涉及互動、參與、會話、融入和向實際應用的轉型。

3. 微觀層面

微觀層面是宏觀層面要求的具體實現，反映情景單元內的活動開展情況。模型中的角色可以按兩種方式劃分。根據參與者角色可分為：教師、學生、虛擬角色和母語者，其中，虛擬角色是對教師、學生和母語者行為的仿真模擬，母語者參與的意義在于建立使用目的語的實踐條件并進行串聯學習。從活動作用的角度又能劃分成：指導者和學伴兩類。此外，盡管活動開展是以學習者為中心，但本模型不摒棄教師對學習者的監督和指導作用，重視學習者之間的指導與陪伴。教師的職責重在激發學生自主參與和提供即時的反饋糾正，而學生的職責除自身的學習與發展外，還要在共同體中體現出多樣角色，包括指導者、陪伴者。角色之間還存在三種交互形式，即師生間、生生間和學生與母語者之間的交互。為了讓虛擬環境更接近真實，我們追求三個“復雜”：復雜的社會關系、復雜的社會交互與復雜的社會環境。

（1）復雜的社會關系

語言學習本身是一個互動的社交過程，它超越了學校的范疇，是一個終身學習的過程。所以，當個體融入學習共同體中參與社會交互活動，便被賦予了社會角色。在該模型中，每個參與者都能在學習中擁有自己的角色定位，并作為社群成員在學習活動里發生交互關系，進而形成社會化的學習空間。在虛擬學習環境中，虛擬化身是社會交互的媒介，它也是學習者的身份、行為等在虛擬現實中的投射[41]。由于學習者是虛擬化的存在，能避免接觸實際應用場景，減小了目的語交互的各種內、外部因素的影響，因此，削弱了情感濾網對個體的作用，有利于觸發學習熱情[42]。在虛擬環境中，學習者作為社會角色，必須要考慮到社會心理需求，同時，也要讓學習者擁有一定的自主權[43]。當學習者能同時具備社會責任感與自我責任感時，才能讓學習活動有意義進行。嚴格來講，虛擬角色的使用是通過體驗替代自身的角色來達到構建與調節語言的目標[44]。這是因為知識建構本身就是一種通過與他人的連接和協作而發生的社會過程。在嚴肅游戲（Serious Game）研究中，已有學者利用角色扮演游戲開展語言教學，研究結果表明，虛擬條件下的協作式的語言學習活動能支持知識共構，激發學習動機，可促進高層次的學習[45]。

（2）復雜的社會交互

首先，在技術上，虛擬現實技術與其他新媒體技術相比能帶來更具擴展力的交互體驗。它建立在現實中的交互隱喻之上，除了能進行基本的文本交互、語音交互、手勢交互、觸覺交互等，甚至還能做到多種交互技術的結合，實現多通道交互[46]。多種交互手段并存使語言學習增加了肢體語言、表情語言等非語言線索，不僅避免了過去的語音交互技術過于單一所帶來的負面效果，也讓學習者體驗到更佳的社會存在感。此外，在學習活動中，學習者可控制代表自我的虛擬角色對環境持續探索、體驗并不斷與環境中的虛擬對象和其他學習者產生交互，這種自由、可調控的學習機制本身就能為學習者帶來一定的學習自主權。社會交互重要性已在實證研究中受到重視。Pasfield-Neofitou等人利用虛擬現實創建了一個充滿中國文化特點的環境，并設計了一系列漢語口語學習任務，學習者要通過探索環境線索并與虛擬角色進行交互來完成相應的任務[47]。此類語言學習方法讓學習者以虛擬化身為中介，在豐富的交互中促進語言的內化并掌握語言的運用，由此實現從虛擬到現實的遷移。

（3）復雜的社會環境

語言學習會發生于一個真實與虛擬疊加的環境中，這里的一切均取材于現實，但又具備“超現實”的特點。而模型中的每個情景都是對目的語語境的真實刻畫，它充滿了語言學習應具有的真實性和復雜性。相對于傳統的語言學習，虛擬現實技術除了能夠高度還原真實的社會語境，還能把語言符號具象成圖形、圖像，甚至表現出語境中想象性、創造性的一面。此外，學習者以“虛擬化身”為中介，在情景中社會角色會被賦予，使學習者成為虛擬環境的構成要素。這種復雜的社會構成無疑為語言學習提供了良好的環境基礎，更能帶動學習動機和持久性。Donato認為，最直接有利的策略方式是他們最難以抗拒的策略方式，即積極的社會使用[48]。因此，除了物理環境，不受控制的社會交互環境是語言學習環境中最為核心的組成部分。當社會活動一旦被確立，語言交互就會變得不可預測。這時就需要選用協作、合作、競爭的策略，增強學習的目的性和學生之間的凝聚力，把環境對學習的促進作用做到最大化。在Chen等人的實證研究中，任務型的學習活動使得學習者間的依存性變得緊密，在這樣的學習環境里，通過設置符合學習者發展的任務活動，營造與目的語應用相適應的豐富社交場景，以及獲取教師的即時反饋與指導，學習者能夠在交互和協作中完成復雜的學習目標[49]。

4. 理論層面

本模型把實踐社區理論與社會文化理論作為理論基礎。溫格的實踐社區理論認為，當前的學習內涵在哲學層面已經發生改變，學習不再是個體單獨的事情，而是團體的社會交互活動。學習不僅僅是獲得新技能的過程，也是一條群體中共同實踐的社會路徑[50]。Vygotsky的社會文化理論認為，成熟的個體可以通過自我調節實現外部語言的內化，當然也可以通過他人調節的方式促進語言能力的掌握和認知能力的提高[51]。在語言學習中，支架一般是通過他人調節的方式幫助學習者提升到潛在水平，促進語言的內化[52]。一旦個體掌握了自我調節能力，就會讓這種語言系統化、內部化，最終成為內部語言。在社會文化背景下，語言學習活動被視為是社會活動的符號過程，語言結構和功能的認知是在語言的社會性使用中得到發展的。

五、總結與展望

通過對虛擬現實技術促進語言學習研究的回顧與總結，我們認為語言學習是終身的過程，它離不開技術的使用。而想用技術促進語言學習，就必須首先解決理論如何融入實踐與研究的難題。只有解決了這一根本性問題，才能保證后續設計、開發過程的正確性。本研究認為，虛擬現實技術可以為學習者創設高度沉浸感和存在感的目的語言環境。虛擬現實技術憑借自身的技術特性會讓這種關系得到加強，形成一種適用于語言學習的社會空間。因此，我們提供了基于虛擬現實技術的語言學習生態模型，期望為語言學習實踐應用研究提供參照，并能夠真正為當前的語言學習研究帶來新的思考。

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