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基于虚拟现实技术的深度学习场域模型构建研究
2019年12月06日 10:49 来源:《电化教育研究》2019年第1期 作者:何聚厚 梁瑞娜 等 字号
关键词:虚拟现实技术;深度学习;体验学习循环;学习场域

内容摘要:虚拟现实技术以独特的全沉浸式和交互性特点,为创建教学情境提供了有力的支持,极大地改变了学生学习方式。目前虚拟现实技术日渐成熟,虚拟现实技术的教育应用研究成为教育工作者关注的热点。

关键词:虚拟现实技术;深度学习;体验学习循环;学习场域

作者简介:

  作者简介:何聚厚(1972- ),男,甘肃天水人,陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室教授,博士,主要从事信息化教学模式创新、技术增强学习、大数据环境下智能信息处理等方面研究,E-mail:juhouh@snnu.edu.cn;梁瑞娜,韩广欣,肖鑫,梁玉帅,陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室。陕西 西安 710062

  内容提要:虚拟现实技术以独特的全沉浸式和交互性特点,为创建教学情境提供了有力的支持,极大地改变了学生学习方式。目前虚拟现实技术日渐成熟,虚拟现实技术的教育应用研究成为教育工作者关注的热点。文章通过分析虚拟现实技术支持的学习特征,认为虚拟现实技术在深度学习场域构建上的优势主要体现在情境构造、体验设计、行为引导、学习迁移等方面。文章采用设计与开发研究方法,构建了一个基于虚拟现实技术的深度学习场域模型,该模型是由一个基石(以情境、交互、体验、反思为核心的学习空间塔)、一个内核(学生投入)、三个支持点(教师、技术人员、需求转化工具)组成的开放场,模型内各组成要素之间协调互助,实现深度学习。文章基于此模型,提出了深度学习场域模型的构建方法与策略,以期对虚拟现实的教育应用研究者有一定的借鉴意义。

  关 键 词:虚拟现实技术 深度学习 体验学习循环 学习场域

  标题注释:陕西省高等学校教学改革重点项目“‘互联网+’助力高校教学发展模式及实践研究”(项目编号:17BZ015),陕西师范大学中央高校基本科研业务费专项项目“信息技术支撑教学关键技术研究”(项目编号:GK201801004)。

  [中图分类号]G434 [文献标志码]A

  一、问题的提出

  21世纪以来,学生的学习方式逐渐向信息化、数字化、智能化发展[1-2],然而,基础教育中依旧存在着一些问题,如信息技术与课堂教学融合不够紧密、学生信息化学习方式有待改善等[3]。同时,在常态化教学中,信息技术在教学中的应用停留在“呈现事实”“创设情境”与“提供示范”等层面,缺乏较高层次的“原理解释”与“设疑思辨”的应用[4],因此,学生的学习多停留在浅层阶段。面对学习中存在的效率低下、浅层化等问题,如何实现深度学习成为教育问题解决的有效探寻方向。

  虚拟现实技术为深度学习场域的构建提供了丰富、有效的学习资源,可以构建出以学生为主体,以虚拟现实场景、教师、系统开发师、辅助者为组成部分的关系网络,帮助学生实现深度学习。虽然虚拟现实技术在教育领域的应用中有着较大的优势,但目前虚拟现实技术在基础教育中的应用多集中于单一场景的构建、单一课程的设计[5-7],缺乏可供参考的融合指导与可供直接迁移应用的融合策略。基于此问题,本文拟以虚拟现实技术为支撑,构建深度学习场域模型,从而为虚拟现实技术在教育中的应用给予指导,推动学习者进行深度学习,优化学习路径和学习策略。

  二、虚拟现实技术支持的学习特征分析

  虚拟现实技术在教学中是作为技术媒体使用的,其技术功能是塑造其所支持学习特征的重要因素。虚拟现实技术可以生成一种模拟环境,利用各类传感设备将用户“投放”到该环境中,实现用户与模拟环境的自然交互。

  虚拟现实技术主要有三类重要功能:(1)感官模拟:虚拟现实技术可以将人所身处真实环境中的真实感官刺激模拟甚至放大,使用户能够获得听觉、视觉、触觉、力觉等多重感知。目前,虚拟现实技术的感官模拟主要集中在视觉、听觉、触觉,从技术承载设备方面分析,虚拟现实技术主要有可穿戴设备、模拟舱两种发展方向。虚拟现实技术的一大发展方向是模拟出人具备的所有感知功能。(2)造物创世:在创世与造物方面,视频技术已经向我们展现了一定的风采,影视将真实世界与虚拟世界用平面或三维叠加的方式呈现出来,而虚拟现实技术则在此基础上更加凸显出了“再现”与“具象化”的魅力。虚拟现实技术可以模拟真实与设想,跨越时间、空间障碍,将过去与未来、宏观与微观、远方与近处等带到眼前。(3)交互与反馈:虚拟现实技术不仅模拟了感官和存在,还模拟了发展,将用户投放到模拟世界中,用户可以对这个模拟世界产生作用,同时,模拟世界也会根据用户的作用进行发展,为用户提供类自然的反馈。

  结合虚拟现实技术的功能特征,分析虚拟现实技术支持的学习(VR学习)的特征,主要集中在交互与体验两个关键词上。有别于课本知识的一维形式、视频知识的二维形式,虚拟现实技术支持的知识形式是三维立体的。学习者在虚拟现实场景中的学习行为是以体验为主的,强调学习者的直接经验,因此,虚拟现实学习情境的开发中,必须将学习者的兴趣作为首要考虑因素。在虚拟现实技术创造的学习空间中,学习者视角一般有两种分类:(1)主人公视角的参与式体验,该类教学场景中,强调学习者的主观能动性与自主性。学习者是主人公,虚拟现实场景会随着学习者的移动产生生成性的变化,注重学习者与虚拟世界的自然交互。(2)旁观者视角的跟随式体验,在此类教学场景中,比较重视场景的逻辑性发展与知识讲解。学习者以旅游者的身份观摩、旁观世界的发展。

  三、深度学习场域模型的建构基础

  (一)学习场域

  1935年勒温类比物理学中的“场”提出“场域理论(Field Theory)”:B=f(P,E),其中B表示行为,P表示个体,E表示环境,强调个人的行为是个体与环境相互作用的结果。学习场域是学生与学习资源间的一种关系网络,深度学习场域则强调了学生与学习资源的深度交互,目的是实现深度学习。相对于浅层学习场域而言,深度学习的场域表现出以下特性:(1)具有更高的学习目标、思维层次,更强的学习动机以及更加独立的学习空间;(2)学生学习的主动性更强,与场景的交互性更高,更加注重学生间的协作能力;(3)更注重学习反思,强调文化资本的高利用率;(4)更注重学习效果,强调学生的意义建构。

作者简介

姓名:何聚厚 梁瑞娜 等 工作单位:陕西师范大学

课题:

陕西省高等学校教学改革重点项目“‘互联网+’助力高校教学发展模式及实践研究”(项目编号:17BZ015),陕西师范大学中央高校基本科研业务费专项项目“信息技术支撑教学关键技术研究”(项目编号:GK201801004)。

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