“VR+學前教育”融合創新應用及發展對策

岳 瑋，侯文元，周玉鋒

（濰坊工程職業學院，山東濰坊261000）

隨著信息技術的迅猛發展，現代教育技術對推動信息化教學改革發揮了重要作用。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》將VR技術列入信息領域優先支持的三大前沿技術之一，為“VR+產業”融合創新發展模式的產生提供了契機。傳統行業將發生顛覆性的變革，這也為“VR+教育”的發展提供了無限可能。隨著VR價值在教育領域的不斷發掘，VR與教育的融合和創新必將對推動教育教學改革和行業發展，對改善教學環境、豐富教學資源、提高教育技術水平具有重要作用。

一、VR技術與學前教育融合發展現狀

虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）是集網絡技術、計算機技術、傳感技術、仿真技術、立體顯示技術和人機交互技術等多種技術發展起來的綜合性技術，可以真實模擬用戶的感官體驗并實現人機無障礙實時交互，讓人仿佛“身臨其境”。《中國兒童發展綱要（2011-2020年）》中明確指出：“要加快發展3-6歲兒童學前教育，優化教育資源，拓展數字化學習的空間，全面推進教育現代化和信息化。”因此，“VR+學前教育”成為信息化教學改革發展的必然要求。但是，學前教育具有較強的綜合性和實踐性，目前與VR技術的聯合開發還處在初級的水平。“VR+產業”融合創新模式的提出必將為“VR+學前教育”的深度融合與開發創造出更大的發展空間[1]。

筆者通過前期研究發現，將VR技術運用于學前教育，可以充分滿足學前兒童的成長需求。VR技術的沉浸性（Immersion）可以吸引幼兒長時間的關注，充分啟發孩子主動地發現、探索和解決問題；構想性（Imagination）可以打破時空的限制將抽象教學內容情景化展示，實現“做中學、玩中學”的主動知識構建，促進兒童個性化發展；交互性（Interaction）可以在最大限度保證幼兒安全的基礎上，通過靈活多樣的互動游戲情景化教學使幼兒獲取直接經驗，促使感性認識到理性經驗的遷移，實現知行合一的社會性發展[2]。

二、“VR+學前教育”的融合創新應用

（一）學前教育教學領域應用場景創新

從《幼兒園教育指導綱要》的內容以及學前教育行業中各大早教培訓運營機構的課程開發體系來看，學前教育教學主要涉及健康、語言、社會、科學、藝術五個領域。VR技術可以打破傳統的教師室內授課的種種局限，實現在逼真的場景中進行真實教學和體驗，并將這種體驗帶入更多的協作與社交中，從而讓學前教育課堂變得更有價值，最終促進幼兒全面可持續發展[2]。

1.虛擬課堂

學前兒童的認知行為具有形象化、符號化的特征，親身經歷和感受遠比空洞抽象的說教更具說服力。VR技術可以將課堂教學情景化、可視化，生動逼真的學習環境既增加學習內容的形象性和趣味性，又激發了兒童認知的主動性與發散性思維發展。如在科學領域中，可以打破時間與空間的限制讓兒童暢游太空、深海與史前時代；在藝術領域中，可以實現低成本的博物館、藝術館和音樂廳的高雅熏陶；在語言領域中，設置生動有趣的游戲過關場景，通過清晰理解和清楚表述完成通關，鍛煉幼兒的語言表達能力。總之，VR技術可以最大程度實現課堂場景的自由切換。

2.虛擬實驗室

創新的科學頭腦要從娃娃抓起，傳統實驗室由于受到場地、設備、成本和安全性等因素的限制，低齡兒童教育通常很少涉及高成本高風險實驗操作類教學體驗。利用VR可以打破時空限制建立各種虛擬實驗室。例如在健康領域教學中，通過觀察微觀世界中的細菌與病毒讓孩子們對“衛生”這種抽象概念有了更加直觀的認識；在科學領域教學中，通過觀察云、雨、霧、雷的形成實現地理常識的科普，通過種植幼苗實驗了解植物生長的自然規律，通過模擬小蘇打和醋產生的化學和物理反應真實感受氣壓變化導致的火山爆發小實驗。孩子們可以低成本、零風險地反復嘗試，不斷探索科學的奧秘，達到提升兒童動眼、動腦、動手能力的目的。

3.虛擬實訓基地

主動交互和被動灌輸有本質的差別，幼兒以形象思維認知為主，抽象描述場景教學很難有效做到學以致用。又因我國學前教育堅持“保教結合”的原則，既要教育幼兒基本的生活常識與生活技能，還要創設愉悅健康的環境來培養和激發幼兒良好的感情，促進幼兒身心和諧發展。因此，如何構建一個真實但又能充分保證幼兒身心安全的環境來鍛煉其生活能力和自我保護能力成為學前教育的基本目標。VR技術建立的虛擬實訓基地可以同時解決上述安全性和有效性這兩個問題。比如在社會領域教學中，將兒童置身于仿真的生活場景中，通過設置情景任務或者解決困難的訓練，培養幼兒的社會規則意識與交往協作能力；在健康領域中，在虛擬游泳池進行體能和游泳技能的實訓，幼兒可以反復練習直到熟練掌握，鍛煉幼兒身體素質的同時減少溺水事件的發生；在健康安全領域中，通過虛擬校園中無法呈現的高風險社會生活場景，如火災、地震等，進行現場躲避或逃生等自救訓練，低成本模擬實訓幼兒自我保護意識與逃生技能。

（二）“VR+學前教育”教學案例設計

VR技術可以自由構建教學場景，實現學前教育教育性、游戲性和挑戰性的有機融合。下面將以學前教育主題教學中的“交通工具”為例進行VR+學前教育的教學實施設計，梳理出將VR場景應用到《幼兒園教育指導綱要》中學前5大教學領域的實現模式（圖1）。

圖1 VR+交通工具主題教學實現模式

首先，在教學設計方面，依據學前五大教學領域，制定出“交通工具”主題教育在每個領域中需要達成甚至可以拓展實現的教學目標，并提出所需場景需求和技術支撐。可設計：(1)在健康教育領域中，通過虛擬實訓在虛擬公交車中進行真實乘車演練，基本目標是促使幼兒養成良好的乘車衛生習慣并提高幼兒的外出自理防護能力；通過虛擬實驗室的尾氣實驗真實感受大氣污染的嚴重性，從而實現提倡環保綠色出行的拓展目標。(2)在社會教育領域中，虛擬實訓可以在虛擬馬路上反復訓練幼兒過馬路或乘車，從而使其掌握基本的交通安全法規；虛擬教室可以模擬公安局和醫院的報案和急救場景，拓展幼兒處理交通事故時的社會生存急救常識。(3)在科學教育領域中，虛擬實驗室可以科普汽車動力機械原理，通過將抽象的齒輪結構等原始動力原理進行可視化立體呈現，幼兒得以實現自由拼插搭建，拓展其動腦動手和創新探究能力。(4)在藝術領域中，虛擬教室可以跨時空構建出不同時期、不同地域的動態立體交通工具，幼兒通過臨場參與感真實領略其風格特點的同時還能自由創作、表演和娛樂，感受各種藝術文化的熏陶。(5)在語言領域中，虛擬教室可以通過將思維導圖立體化以實現自由拖拽組詞造句等虛擬闖關游戲場景來訓練幼兒“交通工具”主題的演講能力，通過虛擬實訓拓展幼兒急救報警時的溝通與表達能力。

其次，在平臺數據處理方面，將以上“交通工具”主題教學所需基礎虛擬數據進行采集輸入，結合專業的虛擬技術對其進行數據處理，通過虛擬空間可視化實現教學體感的沉浸性，通過虛擬數據網絡化構建實現教學場景的構想性，通過虛擬空間交互操作實現教學體驗的交互性。數據處理后可以通過專業的虛擬傳感設備呈現出“交通工具”教學所需的虛擬教室、虛擬實訓室和虛擬實驗室等多種教學場景，用來輔助達成以上五大教學領域中的基本教學目標和拓展目標。

三、“VR+學前教育”融合發展過程中存在的問題及對策

（一）存在的問題

VR技術能給教育教學帶來諸多便利，為學前教育帶來顛覆性影響和創新性應用，但VR與學前教育融合發展的時間還較短，實踐中暴露出很多的問題。

1.技術方面

技術問題是VR教育能否實行和推廣的重要限制條件，但目前市場上的VR技術設備良莠不齊，出現了明顯的兩極分化，低端設備體驗感較差，高性能終端硬件雖能夠打破時空限制實現資源共享，但價格又偏高，普通學前教育機構受限于預算和經費無力以負擔；產品標準不一，導致資源平臺軟硬件通用性和易用性較差，且低齡幼兒的生理發育不完全等特點對體感設備又提出了更高的要求，目前尚沒有開發出成熟的幼兒專用設備[3]。這些都直接導致優質信息化教育資源難以實現普惠價值，不利于推進學前教育均衡發展。

2.資源方面

教育重視內容與質量，學前教育更要重在新穎，所以內容及后續更新是根本。虛擬現實技術行業進入門檻較高[3]，內容平臺開發多為專業技術人員，而非教育一線的工作者。內容制作周期較長可能引發與教學現狀相脫節的現象，教師也難以根據幼兒個性化需求實時更新教學資源，這兩點直接導致內容制作與教學目標的契合度不理想，缺乏滿足需求的龐大的課程資源庫，可定制但成本高，因此只能被動接受現有資源；內容制作平臺缺乏標準化管理，供應鏈及拓展配套產品沒有建立統一的規范，不同VR產品在內容上兼容性差，難以互聯互通，教學資源共享性不足，且版權易受威脅，教學質量難以保證。

3.效果方面

盲目追隨VR教育發展形勢，容易忽視真實世界教學的主導地位，本末倒置。從教師教學來看，由于師資培養方面VR技術壁壘較高，缺乏技術與教學一體化的學前教育師資隊伍，教師無法進行獨立開發和設計教學，只能過度依賴外部專業VR技術開發公司，使得教師參與度下降，外部產品常常無法解決教學痛點，與傳統教育難以完美結合；從幼兒習得來看，容易過分追求內容設計的新穎性和趣味性，甚至利用VR技術構建不符合客觀事實的虛構世界，過度使用技術手段營造新奇反而容易分散幼兒注意力，違反本質規律不僅不利于幼兒正確地認知世界，還可能引發沉溺于虛擬世界的心理疾病，不利于幼兒的身心健康發展，忽視心理層面教育。

（二）解決對策及建議

通過分析以上存在的問題，發現出現這些問題的主要原因是VR技術與學前教育融合后產業鏈上各要素配合不到位，缺乏統一的行業管理和運營標準。因此，為了使二者的融合價值最大化，建立完善的VR+教育生態系統勢在必行[4]。生態鏈上應涉及政府、設備生產商、內容平臺開發商、終端運營商、園所、教師、幼兒、家長等多方要素，在統一的行業標準基礎下，只有各方協同配合，才能推動VR與學前教育的融合發展，不斷探索科技引領教育發展的新篇章。

1.政府助推

國家應當制定相應的政策來促進VR教育的持續穩健發展，一方面提高VR行業的市場進入壁壘，促進VR產業形成良好的行業結構；另一方面要促進VR企業的兼并，將資源集中起來，以在技術上做出突破，促進整個VR行業的發展。

2.上游企業

設備研發企業應注重兒童體驗設備的輕簡化，充分利用5G網絡“高帶寬、低延遲”的優勢，打通傳輸屏障，實現只需要無感設備和無線連接的“瘦終端”，不斷優化升級操作體驗的同時，降低園所硬件體感設備的購買成本。

3.中游企業

內容開發企業應不斷優化性能，構建云計算VR內容服務平臺，通過大數據云VR內容分發就可以實現教育內容的部署[4]，而無須終端用戶高額購買內容存儲和處理設備，有助于加快VR教育市場的發展和普及；同時加大版權保護力度，使用戶可以在平臺上購買受版權保護的高質量應用，從而促進VR教育內容健康有序發展。

4.下游企業

市場運營商可以對有大量VR教育業務需求的園所建立專屬網絡，保證業務的大鏈接；同時發揮在VR教育版保護和專有培訓材料的安全傳輸方面的積極作用[5]，聯合各要素制定完善VR技術產品研制及教學應用標準和規范，保障終端VR教育內容安全存儲。

5.終端用戶

首先，園所要加大與企業的交流研學，合作打造“研教一體化”的VR示范教學平臺與示范點，將教學與VR設計相結合，聯合開發VR課程資源，不斷充實與園區或早教中心教材相匹配的VR教學素材庫，從而達到更好的交互體驗及學習效果。其次，鼓勵一線教師成為開發內容的主體[6]，緊追VR技術發展的步伐，廣泛參與VR教育資源的研發制作與持續更新中。第三，教師要準確把握教育性與技術性的平衡點，將VR技術與傳統教學模式相融合，承認技術強大輔助作用的同時，也要認識到真實世界教學的主導地位，避免因追求科技上的高精尖、新奇特而盲目推廣VR技術，不僅造成資源浪費，也不利于幼兒對于客觀世界的認知發展。

總之，通過建立VR學前教育生態鏈可以促進各要素的自我升級與相互協作，共同完成教學資源的建設、管理及后續信息服務等，充分發揮規模經濟和資源整合的優勢，保證技術研發、內容建設、教學效果的不斷優化，有利于“產、學、研、用”一體化良性VR教育生態系統的形成，不斷推進學前教育教學模式的創新改革，平掃地域差異導致的教育不均衡，實現優質教育資源共享。