基于沉浸式技術的兒童教育資源平臺開發

李宣霖 袁郁茹 肖科宇 劉源

摘要：隨著信息化時代發展，新媒介技術在兒童教育產業快速運用，有著多元化發展前景。在目前教育產業中，以VR、AR技術為代表的沉浸式虛擬仿真技術，與學齡前兒童教育有著較強的適應性，并不斷刺激著媒介技術深度融合與二次創新。本文將論述利用沉浸式虛擬仿真技術，針對一種虛擬仿真智慧的交互性教育平臺開發，以豐富VR、AR技術為基礎的教育新方式，開拓學齡前兒童教學新視野。

關鍵詞：VR;AR;學齡前兒童;教育平臺

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）01-0053-02

隨著5G時代的來臨以及電子信息的發展，在教育產業中VR、AR作為新興的沉浸式仿真技術，其多樣的互動性及真實的感官能有效幫助兒童在虛擬交互的學習中充分理解所學內容，例如兒童VR互動教育游戲和AR學習圖書，其媒介的延伸能力能夠幫助兒童提高和加強認知能力。

1 沉浸式虛擬仿真技術的運用

沉浸式仿真虛擬技術是建立在新媒體技術、仿真技術以及信息技術的基礎上，同時用數字化的方式呈現出虛擬現實。而虛擬仿真技術又包含了人們所熟知的VR技術和AR技術、也就是虛擬現實技術和增強現實技術。[1]VR技術是從計算機技術出發，通過數字信息建構一個具有高度仿真的虛擬環境，能調動人在其中的視、聽、觸多感官系統。[2]而AR技術是在現實環境的基礎上，借助數字信息形成虛擬影響，增強人對真實世界的感官體驗。無論是對虛擬世界的搭建還是現實感官的加強，VR技術與AR技術都各有其優勢，能夠幫助用戶完全沉浸在預設的虛擬環境中，同時進行相應的交互行動（如圖1）。在虛擬環境多樣的互動性及真實的感官滿足中，兒童在虛擬交互的學習中能夠自己的所見所聞聯系于信息狀態下的真實場景，極大調動學習興趣，這樣的學習過程也是符合兒童的認知習慣。運用虛擬仿真技術能夠為學齡兒童提供更多觀察與動手機會，進行可重復的操作，讓兒童的知識加工過程更加具體化，知識學習體系更加牢固。通過VR技術的虛擬環境再現、AR技術的環境融合，基于實際學齡前兒童教育資源基礎之上，挖掘其精神內涵，搭建信息真實、感官刺激、觸手可及的學齡前兒童學習資源。

2 基于沉浸式虛擬仿真技術的學齡前兒童教育資源平臺內容打造

在目前的教育產業中，沉浸式虛擬仿真技術已經開始運用在兒童教育中，有運用VR技術進行平臺資源搭建，也有運用AR技術進行產品開發，而針對學齡前兒童的數字信息教育，我們必須從兒童的認知特點出發，打造符合兒童認知習慣的知識體系，同時還應該考慮其內容對學齡前兒童的適應性，以及是否有足夠的吸引性來刺激兒童的交互性學習。因此，對于學齡前兒童教育資源平臺內容的打造，虛擬仿真技術更有其獨特的優勢。

虛擬仿真技術通過H5的呈現方式，展現多樣課程內容。通過數字化信息技術的整合利用，我們發現將VR技術與AR技術綜合利用于H5中。H5能夠兼容豐富的媒體動畫和交互行為，可以將多樣的媒體內容融合為一體，形成全新的融媒體內容，使之更加符合移動時代閱讀習慣。[3]通過將沉浸式虛擬仿真技術運用于H5技術中，不僅實現兩者技術良好的交融性，使得所呈現的內容更具體，交互性更易于體現，同時還能將教學內容信息的特點更好地針對兒童，通過沉浸式仿真技術對現實信息的有效模擬，將非物質遺產文化、紅色文化、自然科學文化等，以三維立體的畫面，還原真實的資源場景，在具體的環境信息為基礎之上，添加相應的交互式動畫角色形象作為引導者，配以不同的音樂、文字，通過資源整合形成更高效的交互性的H5學習資源，使得整個學習內容更加立體。還原較為真實的虛擬場景，讓兒童在使用中獲得強烈的視覺滿足，通過H5本身的技術加工，我們還能夠植入更多的相關教學內容，做到立體化感知化的學習過程。當兒童面對以H5為信息載體的沉浸式教學時，虛擬仿真技術技術能夠使其接受教學時進行相互的交流，將虛擬交互融入到更精準的位置，兒童就不再是單獨的學習者，其學習思維與空間環境更好地融入一體，而面對多樣化的知識體系，既能保證孩子有豐富的知識學，更有強烈的欲望學。

3 基于沉浸式虛擬仿真技術的教育平臺的問題

在目前已經本身但是在教學內容的設計上，缺有一定的內容缺失，著重于技術的運用而沒有轉變教育思維，需要教育者充分領會兒童成長的情境性與階段性。從學齡前兒童教育出發，目前的兒童教育平臺缺乏以下幾點：

3.1 資源不全面

兒童在對健康、語言、社會、科學、藝術等領域的學習中，主要是以觀察體驗為主，虛擬現實技術便能幫助兒童更生動、更立體、更有趣的學習。雖然教育資源新媒體化的趨勢越來越好，但是虛擬現實技術更多應用于自然科學、生物技術、航天航空等方面，藝術賞析、社會文化、文學閱讀等的相關資源還存在數量不夠、數據不規范、信息不全面等問題，以至于出現優質資源不能共享的問題，虛擬現實技術在學齡前兒童教育的應用還需要專業人士開發。

3.2 資源的教育屬性有所欠缺

基于虛擬現實技術的兒童教育課程既要滿足兒童自身的成長發展需要，又要滿足社會對于個人的人才選拔要求。而平臺的課程主題孩子是否感興趣、課程內容是否有趣，是影響了課程瀏覽量的關鍵因素，因此，在課程開發初期，平臺開發者側重于開發兒童的興趣課程，以達到豐富孩子課余生活、擴寬孩子眼界、激發孩子思考能力等的學習效果，與學校的課程安排不一致，對孩子學習成績的提高起不了直接作用。

3.3 教學資源未形成體系

目前市面上大多數虛擬現實技術教育平臺處于初步發展階段，還未形成教學資源體系，但是我們可以參考現有的網絡化教學資源管理系統，并在此基礎上充分發揮虛擬現實技術，營造師生互動的虛擬交互教學環境。學生用戶通過電子書包在平臺上搜索相關課程，教師用戶可以進行直播錄制、課程錄制、布置批改學生作業等。

4 沉浸式虛擬信息技術的學齡前兒童平臺運用實例

目前，運用VR與AR技術已經做出了全景交互、景點瀏覽等嘗試，給游客帶來一定的深度體驗。例如敦煌研究院開發的“數字敦煌”，透過“數字敦煌”看莫高窟的稀世珍品，同時有一定的簡單的交互功能，給用戶帶來虛擬呈現的壁畫并且有一定栩栩如生的動態效果，“敦煌飛天”不再是靜態的描繪，展示出敦煌文化活過來的奇妙意境。從學齡前兒童教育平臺發展來看，我們不僅應用虛擬技術再現其物，更應重現其魂，帶給學齡前兒童真正的“無界”學習，不僅是真正實現學習地點“無界”，學習時間“無界”，還應是培養兒童學習習慣“無界”。而這樣的“無界”學習平臺內容，以重慶渣滓洞集中營為例，利用AR技術重現烈士牢房、拷問室，真實再現景區歷史遺物獨特性，增強兒童對歷史學習及紅色文化的培養提供了突破地理位置等阻礙因素的手段，還能憑借技術深究其深層文化依存源頭，以紅巖文化作為支撐，給整個學習環節提供源動力支撐，讓兒童學習變得高效實際有內涵。

由于信息技術的發展，沉浸式信息技術本身對于用戶的準入要求不斷變低，具體表現在其對智能信息設備的兼容性較好，從普通的智能移動設備到高端的頭戴式顯示器，兩者在全景沉浸式體驗以及使用率普及等方面各有優勢，通過不同方式皆可在通過電子信息的方式去感受泰山“造化鐘神秀”的奇妙美景。同樣對其投放方式也具多樣化，可通過文字、視頻、圖片，線上書籍展示，H5效果呈現，再經過資源整合，一本兼具可交互全景圖片、視頻為一體的電子教材即可完成。其內容展示能通過頭戴設備、平板、手機等不同方式進行播放學習，線上線下、設備與軟件的高度兼容等特點更是有助于兒童學習時間的延伸、增強兒童學習的黏性。

5 結語

沉浸式虛擬仿真技術的成熟給目前的教育產業一個更好的契機，而運用沉浸式虛擬仿真技術去搭建針對學齡前兒童的教育資源平臺，能更有效的整合線上線下教育資源，給學齡前兒童更好的實際教學體驗，豐富教師的第二課堂教育形式，同時推動學齡前兒童教育信息化發展，將媒介技術貼近兒童實際需要，探尋兒童教育在信息環境下，如何打造互動多，內容安全豐富，易接受的高效學習體系。

參考文獻

[1] 任斌，李志新，陳洋，等.虛擬仿真技術在物聯網工程專業課程實驗教學中的應用與實踐[J].現代信息科技，2018，2（11）：67-68+71.

[2] 劉建煒.基于AR/VR技術的兒童教育資源建設研究[J].陜西學前師范學院學報，2017，33（10）：75-81.

[3] 王志.H5與融媒體內容創新[J].傳媒，2018（17）：24-26.