虛擬現實技術與學前教育融合路徑

李藝鈴

（喀什大學,新疆 喀什 844000）

虛擬現實（Virtual Reality,簡稱VR）技術是一種由動態環境建模技術、傳感器技術、三維圖形生成技術以及系統集成技術等多項技術組成的計算機建模技術，由于其高沉浸感和強現實性，也被稱為“虛擬實境”。VR技術為學前教育帶來了很多新的教學和學習機會。它既可以提供豐富多樣的學習體驗，幫助幼兒更好地理解和掌握知識，又能激發幼兒的學習興趣和創造力。學前教育是終身學習的開端，是國民教育體系的重要組成部分，是重要的社會公益事業[1]。VR技術與學前教育的融合具有巨大的潛力。VR技術可以為學前教育帶來全新的教學方式和體驗，提供更加豐富和貼近實際的學習環境。它可以增加學前教育的互動性、趣味性和效果，促進兒童的學習和發展。因此，VR技術與學前教育的融合是符合幼兒身心發展需求的。

為了實現VR技術與學前教育的深度融合，需要解決技術硬件和軟件的限制問題，并提供更加易用和安全的VR學前教育應用。當前，VR技術賦能學前教育不再停留在理論階段，已經進入了實踐階段，如國內有貴陽某師范學校在數博會上推出“虛擬幼兒園”、Hubs by Mozilla虛擬現實平臺等實踐案例。本文淺析VR技術與學前教育的融合路徑，為學前教育領域的教育工作者和研究人員提供一定的參考和啟示，以促進VR技術在學前教育中的應用和發展。

1 虛擬現實技術深度賦能學前教育

1.1 助力中華優秀傳統文化融入學前教育

文化是民族的血脈，是人民的精神家園。中華優秀傳統文化是中華民族賴以生生不息，延續數千年的“根”與“魂”，是中國人的文化“基因”和精神命脈，也是中國人的核心身份和獨特標識[2]。要以幼兒、小學、中學教材為重點，構建中華文化課程和教材體系[3]。中華優秀傳統文化融入學前教育既是當前一項重要的教育工作，也是鑄牢中華民族共同體意識的重要途徑。虛擬現實技術可以打破時間和空間的限制，還原歷史，創造沉浸式的教學情境，為幼兒提供生動形象的傳統文化和藝術教育[4]。虛擬現實技術具有虛實結合、不受時空限制、高沉浸感、多感知性等特點，能夠全方位地展現一個物體，使學習過程形象化，彌補二維課件的不足之處[5]。幼兒期是感官發展的敏感期，蒙臺梭利認為感官是幫助幼兒與世界建立聯系的器官，幼兒可以通過觸摸、觀察、傾聽來了解周圍的世界。虛擬現實技術依托動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術等關鍵技術，能為幼兒創造一個沉浸式、交互式的逼真的文化環境。古詩和傳統服飾是中華傳統文化的重要組成部分，但在學前教育中，幼兒學習這些內容時可能存在一些問題和難點，如古詩內容抽象難懂、相關優質園本課程資源較少、課程實施方式單一和流于形式、難以整合利用社會資源等。而借助虛擬現實技術，讓幼兒通過頭戴式設備、手環、VR眼鏡等傳感器去學習古詩和傳統服飾等文化內容，身臨其境地感知和探索中華優秀傳統文化的魅力，能夠豐富幼兒的直接經驗，提升幼兒的感官體驗。

在數字技術環境中，借助數字技術將優秀傳統文化進行現代轉化與創新，從而進行通俗化闡釋與表達，這在形式和內容上更符合幼兒的認知特點[6]。VR技術可以為中國傳統文化古詩營造沉浸式的學習環境，讓幼兒全身心地去感受古詩里的意境，虛擬數字人成為文化溝通的橋梁[7]。在虛擬眼鏡下呈現了一個由數字人“小教師”繪聲繪色的介紹和多維動感的畫面切換組成的“靈境”課堂。在“靈境”課堂中，通過多感官的刺激，讓幼兒生動形象地了解古詩的創作背景以及古詩的內涵，為后續教師教授古詩內容和講解古詩所傳遞的精神作鋪墊。這種新穎的教學方式吸引了幼兒的興趣，提高了教學質量和教學效率。借助虛擬現實技術，可以為幼兒展示傳統服飾的形式美、自然美、社會美。幼兒教師進入虛擬展示系統，導入場景及人物的三維模型，實現場景漫游、三維服飾展示、界面交互，幼兒可定點觸發服飾背景故事，在場景中與虛擬數字人進行對話[8]，還可以為數字人個性化配置傳統服飾。

1.2 加強情感交互，滿足幼兒的個性化學習需要

師幼互動質量與幼兒發展和幼兒未來學業成就有著密切的聯系，是學前教育質量重要的過程性評價指標之一[9]。幼兒個人體驗和師生關系會影響學前期高質量師幼互動的即時效應與長期效應[10]。一方面，虛擬現實技術可以提供身臨其境的體驗。通過穿戴VR設備，幼兒可以進入虛擬世界中的不同場景，這些場景能夠激發幼兒的好奇心和想象力，幫助他們更好地理解和感受所學知識。另一方面，虛擬現實技術可以提供情感表達的平臺，幫助幼兒建立情感聯系，以及合理表達自己的情感。借助VR技術，幼兒可以通過互動和角色扮演來表達自己的情感，提高自身的情感智力。同時，VR還可以提供情感共享的機會，幫助幼兒建立互動和合作的關系。虛擬教師作為一種虛擬代理，具有提供個性化教育、創造互動學習環境、促進認知發展、激發學習興趣和培養社交能力等價值，其根據功能不同可分為四種類型，即技能培訓型、導航指引型、學習輔助型、情感反饋型，但當前虛擬教師應用于幼教的研究非常少。

朱珂等（2020）設計了一套基于情感計算的虛擬教師模型，旨在解決學習者的情感缺失問題[11]。該模型由虛擬人形象建模、行為指導模塊、學習情感分析模塊和領域知識模塊四部分組成。虛擬教師的人物形象是運用三維動畫制作技術、虛擬場景建模技術和蒙皮技術來合成的，通過生成形象生動的虛擬人物和搭建接近真實的虛擬場景，從而營造輕松愉快的課堂氛圍，調動學習者的學習積極性和主動性，實現虛擬教師與幼兒的自然互動。同時，虛擬教師還可以通過語音識別和智能代理技術，與幼兒進行情感交流，回應幼兒的提問、理解幼兒的情感表達，并給予相應的反饋和建議，在互動過程中使幼兒感受到被理解和關注，從而提高幼兒的學習積極性和參與度。虛擬教師能夠根據幼兒的學習行為、學習結果和學習情緒給予相應的情感激勵，針對不同幼兒的學習情況創設個性化學習氛圍。虛擬教師通過提供身臨其境的體驗、情感表達的平臺和情感共享的機會，幫助幼兒建立情感聯系、表達情感和建立互動合作關系，促進幼兒的情感發展和社交能力的提升，滿足幼兒的個性化學習需求。

1.3 為幼兒園安全教育實踐提供訓練場地

當前，部分幼兒園由于缺乏場地、器材和人力等條件支持，無法充分開展與安全教育相關的主題活動，同時，幼兒園的安全教育開展形式單一，大部分以教師口頭說教為主，安全教育的教學質量難以得到保障。VR技術具有逼真感和多感知性，更能使幼兒相信所呈現的事件是可能發生的[12]，在一定程度上可以提高幼兒園安全教育的教學效果。IOANNIS TARNANAS等（2001）開展了一項以30名幼兒和20名患有唐氏綜合征的兒童等特殊兒童為研究對象的地震訓練實驗[13]。其設計了一個虛擬現實系統，該系統能夠通過視覺和聽覺來測量和模擬虛擬地震場景中這些特殊人群的典型行為，并計算出一個虛擬現實擬人模型來再現研究對象的行為和情緒狀態。該虛擬現實系統通過音頻技術模擬地震場景，讓幼兒體驗地震時的緊急情況，包括地面晃動、物品掉落等，孩子們可以觸摸、移動虛擬物體，并體驗到地震對環境的影響，以增強他們對地震的認知和應對能力。研究表明，該虛擬現實系統可用作危急時期的訓練場景。因此，把VR技術應用于安全教育的實踐是具有現實意義的。

1.4 提升幼兒的社會能力

幼兒期是培養幼兒社會性發展的重要時期。教育部發布的《3-6歲兒童學習與發展指南》指出，良好的社會性發展對幼兒身心健康和其他各方面的發展都具有重要影響。幼兒的社會能力包括社會適應能力、親社會行為能力和社會交往能力。培養幼兒的社會能力是幼兒園社會教育的重要目標，也是衡量幼兒園教育質量的一個重要的指標。虛擬現實技術可以模擬各種社會情境，讓幼兒在虛擬環境中體驗社會生活。通過虛擬現實技術，幼兒可以與虛擬環境中的人物進行互動，學習社會行為規范和交往技巧。虛擬現實技術可以提供多人協同合作的機會，讓幼兒在虛擬環境中與其他幼兒合作完成任務或解決問題，學會分享、溝通、協調和解決沖突，從而培養幼兒的社交能力。

ANAT SHOSHANI（2023）開展了一項VR游戲是否會導致幼兒在現實世界中表現親社會行為的研究，實驗數據表明，游戲化VR環境對學齡前兒童親社會發展具有促進作用，同時VR游戲體驗能夠促進幼兒的親社會行為向現實世界轉移[14]。MARIA LUISA LORUSSO等（2020）開展了一項半沉浸式VR系統對幼兒的影響研究，由看護人員和心理學家對參與不同的游戲和教育活動的25名幼兒進行直接觀察，分析幼兒在游戲和教育活動中的互動、協作、參與、沖突管理和戰略行為等表現[15]。該項研究采用了Nirvana 1系統作為游戲環境，Nirvana 1是一種具有高度的視覺和聽覺刺激等特點的半沉浸式虛擬現實設備，它允許完全沉浸在虛擬環境中，而不會限制或改變交互以及幼兒運動的自由。幼兒可以與投影在墻上或地板上的虛擬活動進行互動，而無須使用放置在身體上的標記或其他傳感器。研究結果表明，基于虛擬現實原理的系統能夠提高幼兒參與度，并有利于幼兒合作和社會互動。除此之外，觀察結果也表明虛擬現實技術可以成為促進幼兒認知和社會性發展以及改善幼兒園日常教育工作的工具。虛擬現實技術通過創建虛擬的社會問題情境，引導幼兒思考和解決問題，幼兒可以在虛擬環境中面臨各種社會問題，通過嘗試不同的解決方案，培養自主思考和解決問題的能力，提升社會適應能力。因此，虛擬現實技術通過模擬各類社會情境和創造協同合作的機會等條件，進一步促進幼兒的親社會行為和社會交往能力的培養。

1.5 幼兒學習英語的輔助工具

字母知識和字母發音是學習英語的基礎，字母是英文單詞的基本單位，掌握字母知識有助于幼兒更好地認識和理解英文單詞，而字母發音也是學習英語過程中必須掌握的技能之一。有研究發現，英語語音意識和字母知識與口語詞匯具有密切的關系[16]，早期的語音訓練對提高幼兒的語音意識有促進作用，因此在早期英語教學中可以適當進行語音意識的訓練和開展字母知識的教學[17]。虛擬現實技術通過創建逼真的虛擬環境，包括場景、角色、道具等，能為幼兒提供身臨其境的英語學習體驗。幼兒戴上頭戴式顯示設備（如虛擬現實眼鏡），即可進入虛擬環境中，獲得視覺上的沉浸感，看到虛擬世界中的英語學習內容，與虛擬環境中的角色進行互動，參與英語對話、游戲等活動。虛擬現實技術還可以設計具有情感表達能力的虛擬角色，通過表情、動作、聲音等與幼兒進行互動，從而促進幼兒的情感交流，提高英語學習效果。

ANNE HUSTED HENRIKSEN等（2023）為了研究虛擬現實技術是否能夠作為一種強化字母發音，以及提高幼兒的閱讀和拼寫等分數的具體化學習工具，以丹麥哥本哈根地區28名6歲～7歲的幼兒為研究對象，設計了三組教育干預實驗（VR組、鏡像組、對照組）[18]。研究結果表明VR技術與具身學習理論相結合可以提高幼兒對字母發音的認識，同時也發現VR技術能夠作為幼兒學習字母發音和提高幼兒閱讀和拼寫能力的學習工具。虛擬現實技術能夠為幼兒創造一個沉浸式的學習環境，讓幼兒能夠身臨其境地體驗英語語言和文化，幼兒通過虛擬現實設備進入虛擬世界，與虛擬角色進行互動，參與英語活動，能夠提升語言學習的沉浸感和效果。

2 VR技術與學前教育融合過程中的問題

2.1 在使用中衍生出來的健康問題

幼兒園必須把保護幼兒的生命、促進幼兒健康成長放在工作的首位。技術是一把雙刃劍，雖然VR技術帶來的沉浸式體驗和人機高效交互能夠給予幼兒感官上的愉悅感和獲得感，但如果不恰當使用或者過度使用，可能會使幼兒處于過度屏幕暴露之中。多項研究表明，過多屏幕暴露時間會對幼兒產生一定的危害，如影響幼兒的睡眠質量[19]、提高患孤獨癥的概率[20]、增加幼兒的行為問題[21]、導致幼兒運動技能差[22]等。除此之外，相關設備在使用的過程中可能會出現由于長時間使用和安全質保問題導致的漏電或短路等安全性問題，這可能對幼兒的健康和生命造成威脅。長期使用佩戴式設備和觀看屏幕可能會使幼兒的視聽力下降，逼真有趣的畫面形成的視覺沖擊可能導致成癮行為。虛擬現實技術通常通過視覺和聽覺等感官刺激來提供沉浸式的學習體驗，但對于幼兒來說，過于強烈的感官刺激可能導致他們感到不適甚至恐懼，從而影響學習效果。

2.2 賦能學前教育過程中的適宜性問題

虛擬現實技術產品對于幼兒發展的適宜性問題也是需要重視的，尤其需要注意產品對于幼兒的個體適宜性、年齡適宜性。不同幼兒的學習風格、興趣和能力有所不同，虛擬現實技術的應用可能對某些幼兒更適合，而對另一些幼兒不適合。個體適宜性問題涉及幼兒的個體差異，包括認知能力、學習風格、感知能力等。幼兒處于認知和發展的不同階段，對虛擬現實技術的適應程度也會有所不同，虛擬現實內容的設計需要考慮幼兒的年齡特點，避免內容過于復雜或超出幼兒的理解能力范圍。幼兒的認知和發展水平有限，虛擬現實技術可能過于復雜或難以理解，導致幼兒無法充分理解或從中獲得教育益處。此外，幼兒使用虛擬現實技術的時間如果不合理，可能對其在現實世界的社交能力產生負面影響。

3 虛擬現實技術與學前教育融合的對策

3.1 控制時間，注意休息，加強指導

幼兒的身心發育尚未完全成熟，過度使用虛擬現實技術可能對他們的健康造成不利影響。因此，教師需要制定合理的使用時間和頻率限制，避免幼兒過度沉迷和長時間暴露于虛擬現實環境中。長時間使用虛擬現實技術還可能導致幼兒缺乏運動和眼睛疲勞，對此，教師需要設置適當的休息時間，讓幼兒進行眼部放松和全身活動，鼓勵幼兒參與體育鍛煉，增強身體素質和促進全面發展。在幼兒使用虛擬現實技術過程中，教師應當做好監護和指導，關注幼兒的使用情況和反應，及時發現問題并采取相應的措施，為幼兒提供適當的教育和引導，使幼兒能夠正確理解和使用虛擬現實技術。

3.2 選擇適宜的內容，定期評估和反饋

教師在選擇虛擬現實教學內容時，不僅需要考慮幼兒的認知發展特點和年齡水平，還需要關注幼兒的興趣點和學習需求，教學內容應該簡單易懂、直觀明確，能夠激發幼兒的好奇心和學習積極性，并具有教育意義。除此之外，虛擬現實教學內容和設計應尊重和反映不同文化背景的多樣性，可以選擇涉及不同文化元素的虛擬現實教學內容，幫助幼兒了解和尊重其他文化。教師還應與家長和社區合作，共同探討虛擬現實技術在學前教育中的應用，確保其符合當地文化和價值觀。定期評估和反饋是解決適宜性問題的重要手段，教師可以定期評估每個幼兒在學習虛擬現實教學內容中的表現和進展，這有利于進一步了解每個幼兒對學習內容的理解程度以及認知能力、興趣愛好和學習風格等個體差異，并根據這些差異進行個性化的虛擬現實教學設計，或根據學習情況進行內容調整和個別輔導，以優化學習體驗。

4 總結與展望

VR技術與學前教育融合，有助于將中華優秀傳統文化融入學前教育，滿足幼兒個性化學習需求，為幼兒在安全教育、社會性發展和英語學習等方面提供技術條件，但在應用過程中也需要注意幼兒健康問題和適宜性等方面。未來研究可以著重關注如何最大化利用VR技術，為學前教育提供更好的教學工具和體驗，同時也要重視幼兒的安全和隱私保護。隨著技術的不斷迭代發展，未來VR技術與學前教育可以多層次、多維度融合，最大限度地發揮VR技術的人機交互優勢，實現優質資源個性化配置，滿足幼兒個性化學習需要，提高幼兒學習積極性和獲得感。利用VR技術創新學前教育理念，構建多空間一體化新型虛擬教學環境，深入開展教與學的研究，推動教學方式的創新發展。除此之外，為了實現學前教育與VR技術的良性互動和共同發展，需要更深入探索和挖掘VR技術在學前教育中的教育價值和應用價值，學習和借鑒國外的優秀實踐經驗，加快前沿技術的人才培養、技術研發和設備支持，推動VR技術助力幼兒教師隊伍建設，開發符合幼兒年齡特點和認知水平的智能虛擬玩具和優質虛擬電子圖畫書，構建學前教育虛擬實驗室，搭建虛實互動型的幼小銜接課堂，推動VR技術與學前教育的深度融合。