VR+MOOC创设建构主义学习环境

摘要：本文通过分析VR+MOOC创设建构主义学习环境的优势，探讨了如何打造一个集沉浸感、交互性、构想感、智能化、趣味性于一体的建构主义学习环境，使学习者和虚拟现实环境很好地融为一体，并在情境学习、协作和探究过程中，建构个性化的知识体系。

关键词：VR；MOOC；建构主义；学习环境

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2016）20-0094-03

引言

建构主义也称为结构主义，它是由瑞士学者让・皮亚杰最早提出来的。皮亚杰认为智慧本质上是对环境的适应，智慧的适应是一种能动的适应。建构主义学习是学习者基于原有的知识和经验生成意义、建构理解的过程，而这一过程常常是在社会文化互动中完成的，这种学习理念顺应了网络时代零存整取式的学习模式――“微”学习。建构主义学习环境是支持学习者进行建构性学习的各种学习资源的组合，这不仅包含物理场所（如课堂），还包括影响学习活动的软环境（如任务情景、协作会话、个人兴趣、策略支持、认知工具等）。

当前，大规模在线开放课程（MOOC）已初露锋芒，世界各地数以万计的学生可以在MOOC平台上进行资源分享和知识学习；同时，虚拟现实（VR）技术又能够使学习客体主动地参与，这与传统教学中简单、被动地接受知识有着本质区别，且学习效果大相径庭。所以说，这些新的教育理念和技术的发展，为建构主义充分运用于教学实践创造了有利的先决条件。

VR+MOOC创设建构主义学习环境的优势分析

建构主义学习理论认为“情境”“协作”“会话”“意义建构”是学习环境中的四大要素，强调学习者在学习过程中的自主性与积极性，重视教学情境的设计。而MOOC教学模式能够提供免费优质的在线学习资源，打破了传统教学模式中因师资力量和固定课程体系造成的局限性，并有利于实现任何人根据自己的学习目标和任务规划去选择任何知识。学生根据自己已有的知识及兴趣爱好能够主动建构新的知识，参与互动，得到反馈，记录学习进度，最终达到学习目的，这不再像以往那样将教师传授的新知识生硬地搬到记忆中去。因此，可以说MOOC为建构主义学习环境提供了一个方便、自如的大规模自主式学习平台。

然而和传统教学比较，MOOC授课仍然没有解决教学内容展示的可视化问题，即“情境”体验感缺失，而情境的创设是意义建构的必要前提，情境的设计有助于将问题摆放在实景空间。例如，设计一场军事行动，情境里应包含所需的人员、物资、武器装备、自然环境等，学习者可以根据情境中的作战态势及上级命令在控制台上展开操作。如果能够在这样的情境中去寻找或解决学习者带入情境的问题和任务，就会有利于问题的解决，也有利于学生知识与能力的拓展和迁移。

VR技术的出现恰好能够弥补MOOC的“情境”缺失问题，它具有沉浸性、交互性、构想性，参与者在虚拟环境中可以沉浸其中，进出自如，自由交互，搭建理想的学习“情境”，并且VR技术能消除时间与空间造成的认知阻断，提供情境的上下文背景、操作空间。同时，VR技术所形成的视觉效果又能促进学习共同体中成员之间的互动与交流，驱动学习者共同自主学习，实现线上线下、课内课外混合学习，虚实结合的沉浸式或半沉浸式学习。另外，VR技术还具有随时随地、同时异地或异时异地的移动学习等模式。这些是经典建构主义学习方式所不能达到的。

VR+MOOC创设建构主义学习环境的关键技术

1.多媒体融合技术

基于MOOC与VR的课程几乎融合了当前所有的多媒体类型，既有传统的图、文、音、像，又有形象直观的三维模型，因此，它的制作并不是“一个人的战斗”，需要专业摄像团队、制作团队、授课教师和学生志愿者共同参与、相互合作才能完成。在制作过程中，常用的工具包括Maya、Premiere、Viewpoint、After Effect、Edius等，其中Autodesk Maya是美国Autodesk公司出品的世界顶级的三维动画软件，应用对象是专业的角色动画、特技等，功能完善、灵活易用。Adobe Premiere由Adobe公司推出，是一款常用的视频编辑软件，有较好的兼容性。Viewpoint技术是生成3D照片影像的工具，具备流畅的互动功能，能够真切地模拟事物。After Effect、Edius、Premiere都是专业视频制作软件，可进行后期特效加工，或高清视频剪辑。

2.VR技术

VR技术是搭建理想建构主义学习“情境”的主要技术，也是建设虚拟实验室、搭建MOOC后台VR会话中心的核心技术。VR技术是仿真技术与多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合，可以创建虚拟的计算机仿真环境，并使用户沉浸到该环境中。完整的虚拟现实体系包含输入处理器、模拟处理器、渲染处理器和虚拟世界数据库。模拟处理器是虚拟现实的核心程序，用于控制交互、对象动作和决定虚拟世界的状态；渲染处理技术将模拟的真实感觉传递给用户，提供视觉、听觉、触觉的感官享受；虚拟世界数据库是建构主义学习情境设计的主体部分，包括描述对象动作的脚本，记录用户信息，对灯光效果、程序的控制等。虚拟现实技术的优势在于它不仅能够实现实时交互和协作，还能让用户产生沉浸感。

3.通信感知技术

建构主义学习环境下的VR+MOOC学习方式，注重的是多人在线实时交互学习，这对网络通信和实时感知提出了更高的要求。首先，必须建立多用户通信环境，通常借助Java语言来实现多用户并发通信，用户借助Web浏览器通过Java图形界面引入虚拟场景。其次，必须实现面向协同学习的协作感知，通过协同感知技术获取各种感知信息，使所有群体成员可以使用虚拟实验室和聊天室等工具直观、形象、快速地感知他人意图。

4.分布式虚拟现实技术

分布式虚拟现实（DVR）技术，是VR技术与网络技术相结合的产物，其目标是建立一个可供异地多用户同时参与的分布式虚拟环境。在这个环境中，位于不同物理位置的多台计算机及其用户，可以不受各自的时空限制，在一个共享虚拟环境中实时交互、协同工作，是一种可供异地多用户同时参与的分布式虚拟环境。它除了具备VR技术特征外，还具有共享的虚拟空间、伪实体的行为真实感、支持实时交互、共享时钟、多个用户以多种方式进行通信等五大特性。

VR+MOOC创设建构主义学习环境的基本思路

1.运用VR+MOOC创设建构主义学习情境

建构主义学习环境下，情境创设是教学设计的最重要内容，“情境”是指典型的场景，“情”是外在的事物（客体）引发的学生（主体）内在的主观体验，“境”是指为了达到一定的目的而创设的能触发主体主观体验的客观事物。由于建构主义学习环境强调学生自主搜集并分析有关资料，所以要求各种教学信息资源要毫无保留地向学生开放。MOOC作为大规模开放性在线学习平台，其信息资源具备开放性和多元性，可以作为新型趣味式教育信息库，负责向学生提供要学习的知识和教学材料。

VR通过三维建模、场景建立，帮助创设真实的学习情境和任务情境，并与MOOC紧密结合，不仅能够为学习者描述MOOC所提出的问题产生的背景，以及与问题有关的各种因素，如自然、社会文化等，有利于控制、定义问题，还能够提供高质量的视频和虚拟场景，使学习者在学习过程中会遇到各种各样意想不到的锻炼机会，另外也可以吸引学习者体验新技术，并一定程度上拉动MOOC的“回头率”，解决当前MOOC难以突破的交互性弱、参与度低的困境。

2.搭建MOOC后台VR会话中心体现新型协作关系

协作贯穿于整个建构主义学习环境的始终，教师与学生之间的协作、学生与学生之间的协作对学习过程中的自我反馈和学习结果的评价以及意义的最终建构都有十分重要的作用。MOOC无法实现学生和教师之间的实时互动，所以必须通过建立MOOC后台VR会话中心，为广大学习者提供了一个在线探索学习的公共平台。在后台虚拟中心，每位学习者都有一个可以完全操控的虚拟人物作为其代表，在学习部分课程后，学习者可以自主进入相应的会话中心与虚拟代表（可以是学生也可是教师）展开实时交流，虚拟教师可以在仿真的环境下，通过远程操作，直观地解答相应的问题。学习者之间也可以进行实时的学习会话，通过探讨学习的模式对现有的知识点进行巩固与拓展，弥补现有MOOC教学模式中实时性弱、交互性弱的缺点。

3.利用VR实验室拓展实践增强意义建构

意义建构是学习过程的最终目标，是学习者自我完成，别人无法代替的。扩展认知工具是帮助学习者实现意义建构的途径。在这里，利用VR技术，建立虚拟实验室，可以模拟再现那些需要很大投入、在课堂上难以实现的事物，如装备维修操作或生物解剖等。当学生通过MOOC学习某种机械装置，需要了解机械的内在结构及工作原理时，就可以进入虚拟实验室，观看机器的工作原理和各个零件的运行状态，甚至还有模仿故障时的表现。在虚拟实验室，教师可以为学生设计真实的任务，在虚拟实验室完成，完成任务的过程就是知识获取与思维训练相结合的过程。

结束语

以往传统的建构主义环境主要注重教学场所，教师、学生、教材、多媒体设备是学习的基本要素，课程大多在课堂上通过教师授课和引导完成，而VR+MOOC以“沉浸（Immersion）”“交互（Interaction）”和“想象（Imagination）”三个“I”为主打效果，旨在打造一个集沉浸感、交互性、构想感、智能化、趣味性于一体的建构主义学习环境，反映了MOOC结合VR在塑造建构主义学习环境的关键特性。在情境学习、协作和探究过程中，VR+MOOC鼓励学生根据兴趣进行知识的连通与重构，建构个性化的知识体系。