VR教学带来的机会与挑战

2015年底，在“数字科学家――3D照片DIY”的教学研讨会上，我看到暴风魔镜是个不错的产品，其显示原理也是人眼的立体视频形成原理，于是我们就来到位于北京航空航天大学附近的暴风魔镜公司。这是我第一次感受眼罩+手机+APP的虚拟现实技术。

VR是虚拟现实（ Virtual Reality）的简称。VR技术，也称人工环境，是指利用电脑或其他智能计算设备模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让用户如同完全浸入，产生身临其境的感觉。

VR技术可应用于自然科学工程、语言文化、人文历史等多学科领域。美国提出重新发明制造业，核心就是在虚拟世界里完成设计、仿真、验证、工艺、制造活动全流程之后，再在实物世界里面去生产。可以预见，VR技术将对人类社会产生巨大影响。这种影响必然会促进人的学习与发展。

目前，对人的学习机理的解释主要有行为主义、认知主义、建构主义、人本主义、情境主义和联通主义等。如右图所示，我们从这些不同的学习理论来审视VR技术对于学习的影响。一是行为主义：进行重复练习，掌握基本的操作技能，比如，在模拟真实场景中进行飞行驾驶训练等。二是建构主义：学习者学习知识是在已有的经验基础之上建构的，对于学生缺少的经验，可以借助沉浸在模拟环境之中，通过与模拟环境之间的交互作用，快捷地获取相关经验，有效进行科学想象和知识建构。比如，学习电场、宇宙航行、分子生物学等内容。三是情境认知主义：学习是在与环境的交互作用之中完成的，因此，可以模拟仿真出跨时空的自然乃至社会情境。学生在这种情境之中可以自主地、身临其境地观察对象与进行操作，在互动之中达成认识。比如，在学习某些历史或者科学发展史等人文知识时，就可以利用VR技术，让学生穿越时空，有效学习。四是元认知主义：由于VR技术可以让学生自由地在各种学习场景中转换，因此，学生可以通过VR设备自主学习，训练对于自身学习的认知和控制。

目前的VR教学尚处于浅层次应用阶段，难以深入开展。我认为VR教学主要应该解决好以下四个问题：首先，要贯彻探究式学习理念，即要让学生像科学家一样去探索、研究和创造。其次，由于VR技术将要改变人类的生产方式，因此，在适切的教学内容或者教学环节之中应该培养学生将VR技术用于解决问题的工具意识和基本技能。再次，对于VR教学资源的开发与运用应该具有交互性。要解决好虚拟与现实有机结合的问题，VR教学的结论要有实际或者实物的印证。最后，关注VR技术对人类的影响的“双刃性”。由于VR技术会影响到人的信念体系，对于学生的身心可能产生不良影响，因此，要避免由此带来的负面影响。

随着技术的快速发展，屏幕分辨率太低、颗粒感强烈、屏幕刷新帧速太低、画面延迟卡顿、交互方式单一等问题都会被克服，VR技术将改变人的生产、生活和学习方式。由此，尝试VR教学具有重要的现实意义。

（作者单位：北京景山学校）