虛擬現實技術在江西本土文化中的應用研究

楊舒越，何云麗，胡小強，章 逸

(1.江西科技師范大學 教育學院，江西 南昌 330038；2.南昌師范學院附屬中學，江西 南昌 330029；3.南昌師范學院 現代教育技術中心，江西 南昌 330032)

0 引言

20世紀30年代出現虛擬現實的萌芽，60年代虛擬現實相關概念仍在確立，美國研究者J．Lanier在1989年提出“靈境”這一詞。20世紀70—80年代虛擬現實技術快速發展，虛擬空間中的移動和交互成為現實。20世紀90年代到2010年期間有了突破性進展，在國際計算機圖形學大會上虛擬現實街機的出現，標志著用戶可在 3 D 環境中獲得沉浸式游戲體驗[1]。

在新冠肺炎疫情影響下，國務院發布《關于進一步釋放消費潛力促進消費持續恢復的意見》，表示要創新消費業態和模式，以推動VR/AR產業的發展。工業和信息化部、教育部等多部門近日聯合印發《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃(2022—2026年)》，提出到2026年我國三維化、虛實融合沉浸影音關鍵技術重點突破，產業生態進一步完善，VR要在經濟社會的重要行業領域實現規模化應用。江西省發布了《中小學研學旅行》系列標準，指出要推進“雙減”的政策要求，結合本省具體情況，精心選擇出中小學生研學旅行實踐基地，打造示范性研學旅行，形成互通互聯的研學旅行網。

VR作為江西重點打造產業，南昌已連續舉辦五屆世界VR產業大會，已累計簽約項目552個、簽約金額總計3 366.78億元。江西VR產業2021年規模達到600億元,較2018年增長14倍多，2022年產業規模有望突破800億元。虛擬現實開啟了文化與傳統，文化與現實等鏈接與作用的全新機制動實驗[2]，南昌部分中小學中，在VR實驗室上校本課程，已然成為南昌市教育常態。

江西省教育廳2016年起每年在全省中小學開展“三項文化”教育活動，其中“三項文化”包括江西的紅色、綠色、古色文化，江西本土文化是每所學校校本課程中的重要內容。

新冠肺炎疫情發生以后，“三項文化”教育活動開展起來較為困難，學生進行校本課程學習時，臨場感不強，如在研學旅行項目中，學生在進行活動之前對所去景區要學習的知識點不甚了解，嘗試使用VR技術對學生進行課程的講解，一定程度上幫助學生提前預習了研學旅行中的知識點，有利于更好地繼承與傳播優秀傳統文化，培養熱愛故鄉的情感。

1 虛擬現實技術在“江西本土文化教育”中應用的優勢

1.1 在教學方法上虛擬現實技術使文化傳播形態更新

教育是文化傳播的基本形式之一，VR技術將信息由二維變成三維。書本上的知識是二維，而生活的世界是三維，利用VR技術手段，提供更豐富的學習信息，使本土文化傳播更優質與高效，使學習者可在虛擬現實情境下體驗跨越時間和空間的文化感知。虛擬現實技術應用于中小學江西本土文化教育優勢在于：數字教學資源內容可在網絡上傳遞，可擴展性強，適合本土教育影響力大、內容動態變化的特點[3]。

1.2 在教育主體上虛擬現實使學生獲得“人機交互”體驗

“人機交互”使用戶的體驗更加真實，其中包括大數據可視化交互、基于聲場感知的交互、混合現實實物交互、可穿戴交互、人機對話交互等這些多模態交互方式使學習者的主體性得到了極大程度的凸顯[4]。在“人機交互”過程中，學習者可以選擇自己的行為模式、交互對象，使互動對學習者來說變得更具象與直接。虛擬現實技術能夠營造一個沉浸式的學習環境，幫助學生運用最自然的交互方式進行自主學習。特別在疫情這一特殊時期，虛擬現實技術能夠幫助學生足不出戶就能進入學習場景，提高教學效果。

1.3 在教育內容上虛擬現實技術使知識獲取路徑由單一感官變為多感知

在進行教學產品設計時，要學習為主尊重學習者之間的個體差異滿足多元化需求[5]，要滿足知識、能力、情感的相關教學目標。彰顯校本課程能促進學習者學習，引導教師立足學習理論參與課程開發，彌補國家課程的空缺從而加強教育與地方的聯系[6]。虛擬現實技術借助終端設備，將江西本土的文化、內容用聽覺、視覺、觸覺的感官刺激表現出來，使學習者身臨其境的參與課程所描述的虛擬場景，從而發掘出真實的身體和情緒變化，調動學習者的各感知神經將幫助學習者把課程中所教的知識進行內化[7]。

2 江西本土文化與虛擬現實相結合案例

教育部《關于推進中小學生研學旅行的意見》中將研學旅行納入中小學教育的教學計劃，意見指出要通過推動研學旅行健康發展從而塑造學生的健全人格[8]。虛擬現實技術在研學旅行的行前課程中豐富了師生的教和學的體驗，一定程度上提升了教學質量，為學生去實地研學旅行打好基礎。

2.1 虛擬現實技術在八大山人紀念館及校本課程中的運用

江西省教育廳命名八大山人紀念館為中小學生研學實踐教育基地，八大山人其獨特的藝術風格影響著許多藝術家，具有無可比擬的學術意義與社會價值，中小學研學旅行的行前課程可以通過對八大山人數字紀念館的參觀，開展江西“三項文化”教育中古色文化教育，引領學習者認識江西本土的優秀文化，引導學生形成正確的文化觀念、歷史觀念。

八大山人虛擬數字紀念館為學生提供了一個虛擬且全面的文化展示交互平臺，其功能包括虛擬展品、互動、在線交流等，拓寬實體紀念館的延伸空間與功能，更好地展現紀念館教育、研究和展示的功能，服務于學生和社會，為傳播八大山人的藝術和弘揚地域文化做出了重要貢獻。學生在研學旅行前，可以通過參觀虛擬紀念館(見圖1—2)，先對需要了解的知識有概念，提高他們學習科學的熱情，進一步促進信息技術與科學教育的深度融合[9]。

本文借助虛擬紀念館設計了一套關于八大山人的校本課程，其目標在于通過VR課程了解八大山人紀念館所在的位置、布局，以及紀念館與朱耷的關系；借助VR課程，了解八大山人生長的環境，了解江西的自然、人文環境對他思想、繪畫意圖的影響，從而欣賞八大山人的作品了解其繪畫風格。

圖1 八大山人紀念館真跡館外部全景

圖2 龍虎山VR課件首頁

2.2 龍虎山研學旅行虛擬現實行前課程

本文在學習理論指導下，通過虛擬現實技術構建虛實融合環境，構建出了一套龍虎山丹霞地貌VR地理課程。

2.2.1 課程內容

課程安排如下，首先由視頻介紹丹霞地貌的景觀，使學生認識龍虎山的地貌特征，并拋出以下問題：中國丹霞系列遺產是由哪些構成？各處丹霞地貌演化處什么階段？講解了丹霞地貌在中國的分布情況，以及丹霞地貌如何形成。然后，游覽龍虎山美景可沿著蘆溪河流而下，也可逆流而上，選擇一條游覽路線考察線路一(逆流)：游客中心—仙水巖；線路二(順流)：上清宮——仙女巖(仙桃石)，了解所觀察的典型單體丹霞地貌類型特點并進行描述。最后由老師進行課堂總結，同學們完成闖關挑戰，鞏固所學到的知識。

2.2.2 教學設計

以江西省鷹潭市龍虎山景區丹霞地貌為切入點(見圖2)，依據課標要求，使學生認識丹霞地貌，并能描述出其景觀的主要特點。VR模型的建構分為6個部分，分別是新課導入、龍虎山博物館、中國丹霞、龍虎山景點、課堂總結、闖關挑戰方便學習者感悟學習內容，提高學習者學習效果。

2.2.3 技術難點

龍虎山的場景比較大，課題組使用無人機進行全景圖片的拍攝，常遇見風力、能見度、限高等多種障礙，在風力過大時會導致無人機錄制不穩定，視頻的清晰與否還要取決于當天的天氣情況，有時拍攝山體的高度超過了該區域的限高等。

2.2.4 教學效果

使用虛擬現實技術建造龍虎山實景，打破了在教學時地理課堂的時空局限，使學生在教室中佩戴好虛擬現實設備就能沉浸漫游在景區之中，足不出戶就能欣賞到龍虎山美麗景色，豐富了地理課堂的教學方式，同時也弘揚了江西本土文化。

3 虛擬現實技術應用在本土文化教育中的改進方向

3.1 虛擬現實與本土文化相結合的課程設計

3.1.1 虛擬現實技術下課程內容的呈現

本土文化要合理地在虛擬現實課程中呈現教學內容，課程內容的設計要正確認識虛擬與現實的“真實”，讓學習者可以在課堂、虛擬、實驗教學中獲得連續的學習體驗。虛擬現實技術支撐下的教學需要在資源和工具等方面對學習者的學習環境進行革新。如可以創設出虛擬的情景，為本土文化的學習提供具有參與感的學習環境，同時還要注重課程的三維交互設計，不單單停留在三維的漫游，從而激發學習者的學習興趣[10]。

3.1.2 虛擬現實課程的實用性及復用率

虛擬現實課程可以作為產品而存在，其實用性和復用率自然也不能忽視，已有研究證實虛擬現實學習環境很大程度上影響著學生學習滿意度。虛擬現實課程的設計涉及多個方面：其中包括教學內容和教學對象的分析教學目標的編寫、虛擬場景和人物的建模、編程開發等涉及多個領域的知識與技能。還要求聯合多領域專家學者進行合作開發，如計算機科學、教育學、心理學、一線學科教學老師等[11]，來保障所開發出來的課程具有實用性且復用率高，讓學習者把有限的認知投入高質量的教學資源中去，避免認知負荷超載影響學習效果和資源的浪費。虛擬現實技術支撐的教學資源在一定程度上有效補充、拓展和延伸了傳統學習環境[12]。

3.2 虛擬現實學習環境與傳統課堂銜接

學生在虛擬現實課程中的表現與傳統課堂中的學生行為也可能存在不同。以傳統的教室環境為例，教師在教室進行講授時通常能根據自身長期積累的經驗來判斷學習者的行為模式，從而在不同的階段選擇不同的教學方法與手段。在虛擬課堂中，教師與學生都有虛擬化身，學習者的表現不容易被教師所觀察，教師也很難及時給出反饋，其產生的行為模式也可能有新規律[13]。對此可以開發出有效的監控評估系統，將人工智能技術賦能于教學評價，在教室中安裝設備采集學習過程中師生的聲音、姿態、生理信號、眼動、面部表情等的數據來識別出師生情感變化的信息，以更科學的方式進行教學評價[14]。

3.3 相關人員匱乏

一方面，懂得運用虛擬現實設備的技術人員匱乏。VR 和計算機應用技術人員普及度不夠。師資隊伍水平參差不齊，現階段還存在一些教師自身的教育信息化素質不強，不能熟練掌握新技術手段和熟練運用新媒體技術。另一方面，校本教師匱乏，VR課程的設計,要將校本知識與虛擬現實技術結合進行教學設計，但目前相關單位都未發行統一的規范和標準,教師在進行教學設計時很容易出現不同的挑戰[15]。

4 結語

虛擬現實技術在我國教育教學中的應用，還處在初級階段。我國很多地區的學校與虛擬現實相關的硬件、軟件和人才培養仍然存在不足。因此，需要加大對虛擬現實技術人才的培養，改善現有硬件設備、軟件技術，提升欠發達地區的教育信息化能力[16]。江西本土文化與虛擬現實技術相結合，在一定程度上宣傳了這座革命城市的紅色、綠色、古色文化，增強了新一代的民族自信和文化自信。