教育信息化背景下虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)賦能教育教學(xué)策略研究

摘" 要" 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來在教育技術(shù)應(yīng)用中的一大熱點(diǎn)，其在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用對(duì)促進(jìn)教育教學(xué)方式變革、推進(jìn)教育信息化發(fā)展具有十分重要的作用和影響，但也帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。從應(yīng)用價(jià)值、應(yīng)用方式和風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)等三個(gè)方面探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用策略和路徑，以及對(duì)未來教育發(fā)展的影響。

關(guān)鍵詞" 教育信息化；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；虛擬仿真教學(xué)

中圖分類號(hào)：G434" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）21-00-03

0" 引言

當(dāng)前正處于一個(gè)科技飛速發(fā)展的時(shí)代，信息技術(shù)作為科技進(jìn)步的重要領(lǐng)域，正在經(jīng)歷前所未有的巨大變革，人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、5G等新一代信息技術(shù)正在深刻地改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)、生活和工作方式，也在深刻地影響和改變未來教育的發(fā)展形勢(shì)。

早在2010年由國(guó)務(wù)院頒布的《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中就明確提出：“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視。”為推進(jìn)落實(shí)國(guó)家關(guān)于教育信息化的總體部署，2012年3月，教育部印發(fā)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》，首次提出建設(shè)覆蓋城鄉(xiāng)各級(jí)各類學(xué)校的教育信息化體系，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源普及共享，推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，以教育信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化的戰(zhàn)略思想。2018年4月，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，明確指出要因應(yīng)信息技術(shù)特別是智能技術(shù)的發(fā)展，積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，堅(jiān)持信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的核心理念，堅(jiān)持應(yīng)用驅(qū)動(dòng)和機(jī)制創(chuàng)新的基本方針，建立健全教育信息化可持續(xù)發(fā)展機(jī)制，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化、個(gè)性化、終身化的教育體系，建設(shè)人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)的學(xué)習(xí)型社會(huì)，以教育信息化全面推動(dòng)教育現(xiàn)代化，加快教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)。自此，教育信息化助推教育現(xiàn)代化的戰(zhàn)略思想不斷得到強(qiáng)化和提升，教育信息化已經(jīng)超越簡(jiǎn)單的環(huán)境觀、工具觀和資源觀，向著內(nèi)涵式發(fā)展的方向演進(jìn)。

近年來，在不斷推進(jìn)教育信息化發(fā)展過程中，我國(guó)教育狀況發(fā)生翻天覆地的變化，學(xué)生正在向網(wǎng)絡(luò)時(shí)代、信息時(shí)代、智慧時(shí)代邁進(jìn)，教育方式也在向信息化、數(shù)字化、智能化方向轉(zhuǎn)型，這些改變不僅重塑了人們獲取知識(shí)的方式，也正在深刻地改變?nèi)藗儗?duì)教育的理解和期待。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來在教育技術(shù)應(yīng)用中的一大熱點(diǎn)，其對(duì)教育教學(xué)的賦能作用受到廣大教育工作者的普遍關(guān)注。接下來，筆者將從應(yīng)用價(jià)值、應(yīng)用方式和風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)等三個(gè)方面探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用策略和路徑，以及它可能對(duì)教育帶來的一些負(fù)面影響。

1" 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用價(jià)值

虛擬現(xiàn)實(shí)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它融合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感技術(shù)、仿真技術(shù)以及人工智能技術(shù)等多種新興技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)三維虛擬世界，給用戶提供多源信息融合、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體動(dòng)作行為的仿真系統(tǒng)，使用戶身心一體地沉浸到該環(huán)境中，通過相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行人機(jī)交互，獲取視覺、聽覺、觸覺等多模態(tài)感官信息，實(shí)現(xiàn)真實(shí)感知與體驗(yàn)的效果。這個(gè)虛擬的3D環(huán)境具備沉浸性、交互性、構(gòu)想性，用戶能夠感覺到自己就在這個(gè)世界中，并可以與其內(nèi)的物體、人物、場(chǎng)景進(jìn)行各種形式的交互，從而達(dá)到身臨其境的狀態(tài)。

虛擬仿真教學(xué)就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬生成一個(gè)趨近于真實(shí)環(huán)境的學(xué)習(xí)場(chǎng)景或教學(xué)情境來開展教學(xué)的方式，師生可以在這個(gè)模擬仿真的場(chǎng)景或情境中進(jìn)行交流互動(dòng)，從而增強(qiáng)學(xué)習(xí)的現(xiàn)場(chǎng)感和體驗(yàn)感，體現(xiàn)真實(shí)性學(xué)習(xí)。虛擬仿真教學(xué)對(duì)提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)體驗(yàn)主要有三方面優(yōu)勢(shì)：

1）虛擬仿真教學(xué)能讓學(xué)生以第一視角的身份進(jìn)行多維度觀察，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；

2）虛擬仿真技術(shù)能為學(xué)生提供一個(gè)具有高沉浸性和強(qiáng)交互性的問題情境或?qū)W習(xí)場(chǎng)景，支持情境化學(xué)習(xí)，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)感，促進(jìn)知識(shí)與技能的遷移；

3）虛擬仿真技術(shù)可以模擬各種社交活動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生在社交活動(dòng)中的高臨場(chǎng)感與體驗(yàn)感，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)交流的意愿，促進(jìn)高效協(xié)作，提升社會(huì)情感能力。

虛擬仿真教學(xué)方式的形象化多維展示、互動(dòng)式協(xié)作交互能很好地滿足場(chǎng)景化教學(xué)需求，大幅提升教與學(xué)的過程質(zhì)量，全面促進(jìn)學(xué)生知識(shí)技能遷移。因此，虛擬仿真教學(xué)的特性符合現(xiàn)代教育信息化發(fā)展的趨勢(shì)，是沉浸式體驗(yàn)與沉浸式教學(xué)的完美結(jié)合。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新的教學(xué)工具，亦是一種新的教學(xué)手段，不僅具有激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)、創(chuàng)設(shè)心理沉浸、實(shí)現(xiàn)情境學(xué)習(xí)和知識(shí)遷移等潛力，還具有操作過程更加綠色、安全的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能夠有效優(yōu)化學(xué)習(xí)過程，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

2" 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用方式

2.1" 創(chuàng)設(shè)模擬情境，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)

在傳統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)中存在一些難度系數(shù)較高、危險(xiǎn)系數(shù)較大的實(shí)驗(yàn)及操作，但學(xué)校往往因?yàn)闆]有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、不具備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件，或因?yàn)檫M(jìn)行實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)較高、安全隱患較大等原因，不得不放棄實(shí)驗(yàn)及操作，導(dǎo)致學(xué)生不能真實(shí)參與實(shí)驗(yàn)過程，觀察相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，無法及時(shí)進(jìn)行科學(xué)驗(yàn)證，學(xué)習(xí)的參與感和體驗(yàn)感不強(qiáng)，從而很大程度上影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的效果和質(zhì)量。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以根據(jù)不同學(xué)科的特性，精準(zhǔn)快速地搭建一體成型的模擬情境，為學(xué)生提供一個(gè)安全、真實(shí)、直觀的模擬環(huán)境，讓他們實(shí)現(xiàn)全方位觀察、感知體驗(yàn)和完成仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)操作，感悟?qū)W科知識(shí)在具體實(shí)踐應(yīng)用中的原理和作用，滿足對(duì)真實(shí)具體事物的認(rèn)知需求，從而促使其認(rèn)知結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)從主體物質(zhì)動(dòng)作過渡到內(nèi)部心智活動(dòng)的升華。例如：在醫(yī)學(xué)教育中，學(xué)生可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行手術(shù)模擬演練，不僅可以提高手術(shù)實(shí)踐技能，還可以避免在真實(shí)手術(shù)中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤及風(fēng)險(xiǎn)；在化學(xué)、物理、生物等學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分實(shí)驗(yàn)操作可能存在一定的危險(xiǎn)性，學(xué)生可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，既可以完整地觀察到實(shí)驗(yàn)操作的過程現(xiàn)象和結(jié)果，也可以深入理解實(shí)驗(yàn)操作背后的科學(xué)原理，促進(jìn)學(xué)科思維能力提升。

2.2" 還原虛擬場(chǎng)景，強(qiáng)化體驗(yàn)感知

在新課程改革背景下，以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的課堂教學(xué)倡導(dǎo)基于真實(shí)問題和真實(shí)場(chǎng)景的真實(shí)性學(xué)習(xí)。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)不能脫離真實(shí)世界，教師在實(shí)施教學(xué)時(shí)應(yīng)將需要解決的問題與真實(shí)世界中的生活情境進(jìn)行巧妙融合，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自身生活經(jīng)驗(yàn)去觀察、感知、體驗(yàn)和操作，讓學(xué)生親身經(jīng)歷問題解決的全過程，使知識(shí)應(yīng)用與問題解決過程更為符合真實(shí)場(chǎng)景中的應(yīng)然樣態(tài)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以用于虛擬場(chǎng)景的模擬，通過還原真實(shí)場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生建立知識(shí)技能與真實(shí)場(chǎng)景應(yīng)用之間的關(guān)聯(lián)，并重點(diǎn)關(guān)注知識(shí)背后的情境、文化、社會(huì)、價(jià)值等屬性，使知識(shí)理解并不局限于自身固有的形式，進(jìn)而使學(xué)生在有效拓寬知識(shí)邊界的同時(shí)，促進(jìn)知識(shí)在不同情境間的遷移應(yīng)用。如在地理或歷史課程教學(xué)中，教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬生成一個(gè)特殊的地理環(huán)境或某歷史時(shí)期的一個(gè)社會(huì)場(chǎng)景，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中去觀察遙遠(yuǎn)的地理位置或者參觀遠(yuǎn)古的城市，這樣不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以讓學(xué)生深度浸入地理實(shí)景或歷史時(shí)代中并與之交互，使他們對(duì)特殊地理環(huán)境、地理現(xiàn)象或過去的歷史面貌等有更直觀深入的理解，從而豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的直觀理解，促進(jìn)地理或歷史學(xué)科的教學(xué)。

2.3" 拓展學(xué)習(xí)空間，促進(jìn)探究性學(xué)習(xí)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和環(huán)境，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，其呈現(xiàn)的虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬場(chǎng)館等模擬環(huán)境可為學(xué)生拓展豐富的學(xué)習(xí)空間，使學(xué)生通過自主體驗(yàn)、角色扮演、小組合作等多元學(xué)習(xí)方式來親身實(shí)踐，在模擬情境中進(jìn)行探索、交互并完成相應(yīng)的項(xiàng)目任務(wù)，形成一定的模擬作品，通過邊做邊學(xué)、邊體驗(yàn)邊學(xué)的過程來培養(yǎng)知識(shí)應(yīng)用意識(shí)，在自主探究與完成任務(wù)的過程中經(jīng)歷與建立認(rèn)知沖突，并通過不斷的交互調(diào)節(jié)來深化理解和完善已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，形成個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和能力[1]。例如，當(dāng)前市場(chǎng)中已經(jīng)有很多專注于研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用的科研團(tuán)隊(duì)，通過打造適合虛擬現(xiàn)實(shí)教育教學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)智慧教室、虛擬現(xiàn)實(shí)展廳、虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地等虛擬現(xiàn)實(shí)教育技術(shù)產(chǎn)品和解決方案，可根據(jù)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需要和個(gè)性化需求，為其提供各種教育資源平臺(tái)、各學(xué)科虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)課件等教學(xué)資源，讓學(xué)生在所構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)環(huán)境中進(jìn)行多人交互和遠(yuǎn)程協(xié)同，提升學(xué)習(xí)的體驗(yàn)感和質(zhì)量。

面向職業(yè)教育教學(xué)的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，虛擬現(xiàn)實(shí)教室可以有效解決傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中“看不到、進(jìn)不去、成本高、危險(xiǎn)大”的問題，為職業(yè)教育提供一個(gè)數(shù)字化、沉浸式的實(shí)訓(xùn)教學(xué)空間。同時(shí)，學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)教室進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作時(shí)，還可以通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)線向企業(yè)的技術(shù)工人尋求遠(yuǎn)程協(xié)助和指導(dǎo)，使校企合作也得以真正加強(qiáng)。針對(duì)基礎(chǔ)教育中的各類教育教學(xué)場(chǎng)景，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以結(jié)合教學(xué)實(shí)際需要為中小學(xué)打造數(shù)字化沉浸式教學(xué)空間，讓學(xué)生在虛擬空間中進(jìn)行自由探索和學(xué)習(xí)，將復(fù)雜抽象的知識(shí)可視化、游戲化，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)習(xí)變得更輕松、更高效。運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)現(xiàn)實(shí)物操作向低成本、低消耗、安全性高的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變，可有效適應(yīng)線上教學(xué)的需要，適應(yīng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，提供不受時(shí)空限制的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生開展自主探究性學(xué)習(xí)。

3" 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)應(yīng)用中存在的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為學(xué)生營(yíng)造“身臨其境+模擬互動(dòng)”的沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，能有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，是現(xiàn)代教育技術(shù)中非常高效的技術(shù)工具，對(duì)當(dāng)前的教育理念、辦學(xué)模式、育人方式、學(xué)習(xí)形式等都產(chǎn)生了深刻影響，對(duì)推動(dòng)教育高質(zhì)量發(fā)展有著不可忽視的重要作用。但虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用也面臨一些風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。

首先，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一門新興技術(shù)，目前在教育中的應(yīng)用還處于不斷探索和研發(fā)階段，根據(jù)技術(shù)本身必須具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性的要求，后續(xù)還需要進(jìn)一步完善。

其次，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備的使用成本相對(duì)較高，經(jīng)濟(jì)薄弱地區(qū)的學(xué)校要使用有較大難度，這可能會(huì)限制其在基礎(chǔ)教育應(yīng)用中的廣泛推廣和普及，對(duì)于推進(jìn)教育公平有一定的挑戰(zhàn)。

再次，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品的使用需要有一定的技術(shù)支持和操作基礎(chǔ)，需要教師有較強(qiáng)的信息化操作能力，能根據(jù)教學(xué)工作需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)個(gè)性化的模擬演練情境；使用起來比較麻煩，會(huì)增大教師的工作負(fù)擔(dān)和壓力，在大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用可能會(huì)存在一定的阻力。

最后，在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品過程中如何有效地評(píng)估學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)效果和質(zhì)量，如何讓學(xué)生擺脫對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的依賴性，也是需要后期不斷探索和解決的問題[2]。

4" 結(jié)束語

近年來，隨著各種新型技術(shù)工具在教育教學(xué)中被不斷推廣和應(yīng)用，人們已經(jīng)體會(huì)和感受到信息技術(shù)對(duì)教育工作的重要影響及其為教育教學(xué)帶來的諸多變革。新型技術(shù)工具不僅改變了教學(xué)方式，也改變了學(xué)習(xí)方式，使學(xué)習(xí)變得更加有趣和有效。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用能夠更好地滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，提高他們的學(xué)習(xí)效率和興趣，同時(shí)為教師提供更多的教學(xué)工具和資源，使他們能夠更好地進(jìn)行教學(xué)。

對(duì)于教育技術(shù)的未來發(fā)展，我們可以預(yù)見，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將在教育領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，期待更多的教育技術(shù)應(yīng)用出現(xiàn)，如智能化的虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬博物館等。同時(shí)需要關(guān)注這些技術(shù)可能帶來的問題，如數(shù)據(jù)隱私和安全問題，以及如何確保在技術(shù)環(huán)境中的教學(xué)質(zhì)量。

總的來說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為教育教學(xué)帶來巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，必須把握機(jī)遇，應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)教育創(chuàng)新發(fā)展，進(jìn)而更快地推動(dòng)教育信息化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化戰(zhàn)略目標(biāo)。

5" 參考文獻(xiàn)

[1] 胡翰林，劉革平.從多態(tài)表征到置身參與：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)助力學(xué)科教學(xué)的價(jià)值路徑[J].電化教育研究，2022，43（1）：79-85.

[2] 施威，黃佳慶，崔中良.虛擬現(xiàn)實(shí)教育范式創(chuàng)新：現(xiàn)狀、問題與展望[J].牡丹江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2023（2）：41-45.

作者簡(jiǎn)介：汪文才，一級(jí)教師。