教聯(lián)網(wǎng)時代的學習新模式及教學應對
——沉浸式學習

楊 凱，劉津池

（1.吉林師范大學，吉林四平136000；2.吉林省教育學院，吉林長春130022）

一、教聯(lián)網(wǎng)時代：當代教育面臨的新時代

對于“網(wǎng)時代”，我們可能都不陌生，互聯(lián)網(wǎng)時代，我們常聽到的，并且影響了我們很久，我們今天要研究新的時代——教聯(lián)網(wǎng)，是在教育領域里，通過物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)實世界中的事物納入教育聯(lián)結的視野，擴大教育的范圍，將世界各地的教育資源、設備、學生、教師、生活實際形成一個密不可分的整體，讓學生能夠更加直觀、更加快速便捷地掌握教育資源，真正讓學習者不受時空的限制去了解想要了解的事物，這就需要以物聯(lián)網(wǎng)這種高效、強大、溝通、全面又智能的網(wǎng)絡來作為基礎。教聯(lián)網(wǎng)時代是以學習者為中心，更多的是以輔助教學的模式存在，基于對學生個性化的服務，學生可以根據(jù)個人的需求和興趣愛好去選擇想要的教育資源和工具，來輔助自己的學習內(nèi)容。教聯(lián)網(wǎng)時代正是借助這種快速性實現(xiàn)學生生命意義上的互聯(lián)，對于學習者而言要把握好初步認識的節(jié)奏、規(guī)律，了解事物與事物之間的聯(lián)系，提高了認識事物的認知能力，才能夠更好地適應和面對世界。教聯(lián)網(wǎng)時代強調(diào)技術與人的共存，換句話說就是人機協(xié)同，要形成“人—技—人”的關系，或者說是“人—機—人”的關系。因此是相輔相成的協(xié)作，而不是誰取代誰的關系。教聯(lián)網(wǎng)可以依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的基礎，整合海量的資源為學習者提供充足的學習內(nèi)容，在資源交互的同時溝通和交流，達到提高認知能力的目的。在教聯(lián)網(wǎng)時代下，傳遞出的一種學習理念是我們眾所周知的終身學習，人工時代的飛速進步需要學習者一直保持清醒的頭腦去面對日新月異的世界。

VR 虛擬現(xiàn)實沉浸式體驗未來將會成為一種流行。隨著VR 和AR 等技術的發(fā)展，5G 無與倫比的數(shù)據(jù)容量、速度和低延遲的特點將直接實現(xiàn)新一代沉浸式的娛樂空間。VR 沉浸式學習的體驗會更加逼真，我們將身臨其境，置身于虛擬的場景之中，不需要借助硬件操控，完全是靠自己手、腳、身體的動作實現(xiàn)操作；VR 直播和VR 影視實現(xiàn)“到現(xiàn)場”的參與感；售樓、看房、展會等不需要再到現(xiàn)場，完全可以通過VR 沉浸式體驗實現(xiàn)；VR 購物再也不用像今天一樣瀏覽單調(diào)乏味、冰冷冷的網(wǎng)頁，而是足不出戶在家里就可以通過VR 到店鋪、街道、商場進行輕松逛街、交流、購物。在虛擬現(xiàn)實技術的大背景下，一些對實時性要求較高的應用，比如虛擬課堂培訓將得到廣泛普及。5G 和VR 教學的深度結合，讓貧困地區(qū)的遠程教育成為可能。將多路高清的教學直播放在教室里，讓貧困地區(qū)的孩子可以看到更高質(zhì)量、更有效率也更真實的教育內(nèi)容。這樣會很大程度上解決偏遠地區(qū)教育資源不均衡的問題，這項技術未來的普及空間很大，對教育資源貧瘠地區(qū)的彌補有很大的作用。

因此教聯(lián)網(wǎng)的這種快速性、信息性、公共性、全球性，就是為了改變我們之前的教育方式，傳統(tǒng)的應試教育讓灌輸式教育方式和“死讀書”“讀死書”根深蒂固地存在于當代的學校教育之中，禁錮了學生學習的主觀能動性，腐蝕了學生的創(chuàng)造性，打壓了學生學習的動力和興趣。教聯(lián)網(wǎng)恰好做到了讓學生成為學習的主人，做到了杜威倡導的教育即生活，注重兒童的興趣愛好，萬物互聯(lián)的教聯(lián)網(wǎng)就是要讓學習生活化，不讓教育再局限于學校的圍墻之中，通過物聯(lián)網(wǎng)的終端了解學習資源與社會生活實際相關的場景，更直觀地感受所學的內(nèi)容，真正做到理論聯(lián)系實際，要讓學生馳騁在大千世界之中，徜徉在互通互聯(lián)的教育資源中。通過增強學習者的真實體驗與感受，讓學習者真正成為學習的主人。接下來，我們來著重介紹教聯(lián)網(wǎng)時代下，一個具體的新的學習模式——沉浸式學習。

二、沉浸式學習：教聯(lián)網(wǎng)時代的學習新模式

（一）沉浸式學習的實質(zhì)

虛擬現(xiàn)實技術（VirtualReality，VR）是作為一種仿真度超高的人機交互技術，虛擬現(xiàn)實技術也是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，它利用計算機和仿真系統(tǒng)，模擬生成的一種虛擬的仿真環(huán)境，使學習者沉浸到虛擬環(huán)境當中，會有一種身臨其境的接近真實的體驗感。簡單直白地說就是把現(xiàn)實中存在的或者虛擬構建的場景立體式顯示出來，用戶通過虛擬現(xiàn)實技術穿戴好使用設備觀看的時候，完全沉浸到場景當中，好像進入了另一個極其真實的世界，就像進入幻境一般。將虛擬現(xiàn)實技術應用于學校的具體教學，是教育的一場重大變革方式。虛擬的沉浸教學能夠創(chuàng)建出三維立體的虛擬學習場景，具有沉浸性、交互性、想象性以及傳播性和構想性。將虛擬現(xiàn)實技術應用于學校教學，并將其與微課和益智游戲相結合，能為學生打造逼真、沉浸式的學習空間。通過激發(fā)學習興趣，引導學生去積極思考，主動探索，參與其中，發(fā)揮學生的主觀能動性，從而提升學生學習的興趣體驗和教學效果。［1］沉浸式學習是指通過運用虛擬現(xiàn)實技術為學習者搭建一個接近真實的學習環(huán)境，借助在虛擬的大學習環(huán)境里，學習者通過高度參與互動、操作而提高技能水平。借助虛擬現(xiàn)實技術能夠為學生創(chuàng)設出仿真度極高的學習環(huán)境，使學習內(nèi)容變得更加生動形象，特別是針對實踐性較強的學習科目，比如物理、化學等。能夠讓學生在虛擬情景中與教學內(nèi)容進行互動，通過在情境中反復練習，能有效提高學生的技能，同時提高學習的興趣性和創(chuàng)造性，解決了傳統(tǒng)課堂死板、互動性差的問題。

心理學家Mihaly Csikszentmihalyi 提出了沉浸理論（flowtheory）［2］，當人們在進行活動時如果完全投入情境當中，注意力專注，并且過濾掉所有不相關的知覺，即進入沉浸狀態(tài)［3］。虛擬現(xiàn)實技術作為人工智能時代下的最新技術手段，會有極大的普及空間，隨著國家教育部門的重視以及教育科技團隊的努力，虛擬現(xiàn)實技術將會越來越獲得大家的關注和應用。虛擬現(xiàn)實技術的快速發(fā)展也為沉浸式學習提供了有效的技術支持，沉浸式學習是一種讓學生在教師的幫助下運用沉浸理論，獲得沉浸體驗的過程，使學生獲得非凡的生命體驗，提高認知水平，激發(fā)創(chuàng)造性和學習的動力性。運用虛擬現(xiàn)實技術，用體驗的設備打造出一個仿真度極高的仿真環(huán)境，在這個環(huán)境下的學習和體驗，我們叫做沉浸式學習體驗。因此，沉浸式學習與虛擬現(xiàn)實技術分不開，并且是相輔相成的。在三星德國電子負責企業(yè)公民事宜的Steffen Ganders 強調(diào)了創(chuàng)造沉浸式教育技術的重要性。他說：“我們的目標是開發(fā)數(shù)字化解決方案，以提高學校的教育質(zhì)量，革命性的VR 技術可以幫助我們輕松地覆蓋復雜的課題。我們相信VR 將為未來的教育貢獻出巨大的價值。”在教學過程中，是將一個教學目標分解成很多小部分，因此有明確的學習目標，概念是清晰的，學生身臨其境的過程就是理解復雜概念的過程。學生利用虛擬現(xiàn)實技術可以進行身體的感受，對于傳統(tǒng)課堂上難以接觸真實物體的問題，可以得到很大的解決，在物理、化學、生物這種實驗性比較強的科目中，學生可以利用虛擬現(xiàn)實技術沉浸其中，去感受加速度、去感受物體的重量、去感受實驗前后的變化，也可以去觀看物理性的光的顏色、閃電的形成、種子發(fā)芽的過程、化學藥品彼此結合的反應，等等。這樣的體驗，不僅能夠讓學生真正體會知識的來源，還可以以這種寓教于樂的形式進行“快樂學習”，而不是刻板地學習教材、刻板地背公式。在虛擬的環(huán)境下，學生還可以進行大膽地嘗試，因為所有的一切都是虛擬的，即使實驗失敗或者操作錯誤，都不會有任何的問題和后果，這就是虛擬環(huán)境的好處，不會讓學生有后顧之憂。虛擬現(xiàn)實技術還綜合了計算機仿真學，結合圖像語音音響等遙感技術，將所有的理論都以形象化的方式傳遞出來。會讓學習者以生動的方式去感受聲音和圖像的雙重刺激，以達到身臨其境的真實感。

（二）沉浸式學習的特點

在信息交互的教聯(lián)網(wǎng)空間時代，學習者可以將個人的情感、訴求、學習欲望通過這個信息互通的平等的平臺傳遞出去，打破時間和空間的限制，高效又智能。在具體的教學中，會根據(jù)學習者的個人愛好和選擇去制定符合個人的虛擬空間，讓學習者完全身臨其境，沉浸其中，獲得更形象又直觀的感受和情感體驗。利用計算機生成一種立體化的仿真模擬環(huán)境，佩戴多種計算機傳感設備讓學習者沉浸其中，實現(xiàn)學習者與仿真模擬環(huán)境進行直接的自然的融合和互聯(lián)。接下來主要介紹沉浸式學習的幾種特征：

1.立體感。這種新型交互的虛擬環(huán)境呈現(xiàn)方式不同于傳統(tǒng)的平面和視頻，具有三維立體感，空間感。比如在學習海洋知識的時候，可以利用系統(tǒng)進入虛擬的海洋環(huán)境中，沉浸在神秘寬闊的海底世界中，呈現(xiàn)的景象比看普通的視頻增加更多的立體感和形象感。因此“沉浸”二字在此形象地被解釋了。

2.沉浸感。可以讓學習者感到自己成為所創(chuàng)造的立體環(huán)境中的一部分，與虛擬的世界成為一體，與虛擬場景的各種刺激產(chǎn)生共鳴，猶如在真實世界一樣。

3.新穎性。所展示的虛擬環(huán)境在視覺方面具備強烈沖擊感，打破了常規(guī)乏味的觀賞體驗，給學習者眼前一亮的全新視覺盛宴。

4.交互性。交互性就是利用VR 軟件技術結合硬件技術，通過實現(xiàn)動作捕捉和傳感，學習者可以對模擬環(huán)境內(nèi)的物體進行隔空取物般的隨意操作，并且可以得到模擬環(huán)境的自然反饋。比如你在模擬環(huán)境中拿起一個叉子，叉子就可以被拿起來；你在模擬環(huán)境中推一把椅子，椅子就會往前走。就是在虛擬的環(huán)境中，你可以用手去觸碰虛擬的物體，你會有實際的感受，會有重量感，會感受到物體的質(zhì)地和物體的大小長短。總之交互性就是和物體的交流互動。［4］

5.感知性。感知性是在模擬環(huán)境中的理想狀態(tài)，我們可以感知到人在現(xiàn)實世界里的一切感知，比如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺。比如在VR 環(huán)境中，你可以看到任何現(xiàn)實中的情景甚至超出現(xiàn)實世界的景象，可以跟朋友握手、擁抱，可以聞到飯菜香味兒，可以品嘗巧克力的味道，可以繪畫、游泳、健身。VR 技術真正成熟時，如果你不想在現(xiàn)實的世界里，可以模擬一個虛擬世界，在虛擬世界里一樣可以找到所有的樂趣。

6.構想性。在沉浸式學習的世界里，很多現(xiàn)實中不可能的事情可以成為現(xiàn)實，你可以創(chuàng)造出客觀世界不存在的人、動植物、物體、環(huán)境和情境，在這樣的世界里，人們的學習能力、認知能力、創(chuàng)新能力和想象力會得到前所未有的提升。在虛擬的環(huán)境下可以隨意地發(fā)揮想象力去構建屬于自己的學習領域。這種構想性彌補了傳統(tǒng)課堂上的空洞和毫無生機的缺陷。

7.傳播性。隨著人工智能時代的快速到來，虛擬現(xiàn)實技術的緩沖、傳播和下載速度會達到可以欺騙人類大腦的程度，隨著硬件技術和工藝的越來越成熟，VR 硬件會越來越輕便，沉浸感會越來越強，VR將會實現(xiàn)線上+線下全方位、多渠道、立體式傳播，覆蓋和滲透到人們的生活、工作、社交、娛樂、購物、生產(chǎn)、管理等方方面面。傳播速度越來越快，并且傳播范圍也是空前的廣泛。

8.自主性。交互性是用戶在VR 虛擬環(huán)境里作用于環(huán)境，環(huán)境產(chǎn)生的自然反應。而自主性是指在VR 世界里同樣遵循現(xiàn)實世界中的物理定律，比如牛頓的三大定律，重力感應等。

三、基于沉浸式學習的教學應對

當代的教學方式希望“以學生為中心”，倡導啟發(fā)式教學，教學關系追求合作化，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，發(fā)揮學生的主動性和能動性。而虛擬現(xiàn)實的沉浸理論正可以提供這種教學環(huán)境，能夠?qū)⒔虒W內(nèi)容場景化、立體化，能為學生提供沉浸式、交互式的虛擬現(xiàn)實教學環(huán)境。能夠?qū)崿F(xiàn)以學生為中心、個性化教學和環(huán)境中自我探究意識的培養(yǎng)。虛擬技術的沉浸感可提升學生的專注度；交互性能增強學生的反饋度。［5］這種人機交互的、自主控制的可視化的虛擬教學模式，大大減少了學校教師因為班級人數(shù)大而忽視學生個性發(fā)展和因材施教的問題，有力地沖擊了傳統(tǒng)的灌輸式教學模式和單向授受的唯分數(shù)論教學理念。在這個虛擬的教學環(huán)境中，視覺、感覺、觸覺等多種感官的多重沖擊能夠彌補我們在課堂上無法實現(xiàn)的直觀的學習互動方式，解決了傳統(tǒng)課堂上互動性差、氛圍枯燥、缺少情景化的問題。

將傳統(tǒng)課堂和虛擬現(xiàn)實技術結合起來，尋找兩種不同教學方式的最佳結合點，充分發(fā)揮兩者的共同優(yōu)勢。同時也不能忽視傳統(tǒng)教育的作用，可以根據(jù)虛擬現(xiàn)實技術的特點，用于提高學生的學習積極性、改變學習體驗以及提高學生的主觀能動性、進行學習遷移的能力等；利用虛擬現(xiàn)實技術的特點，彌補應試教育被動、生硬的不足，在具體的課堂教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和知識遷移能力。［6］

運用虛擬現(xiàn)實技術，開發(fā)多樣的課程資源，網(wǎng)絡的快捷和快速性能提供更寬廣的網(wǎng)絡資源，要充分利用大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，開發(fā)出一種有趣、高效、多樣的課程資源，在學校教育中，傳統(tǒng)的課本講授局限性太大，資源的獲取和利用率太低，比如文科類的語文、英語等語言類和社科類課程，單單講課本的內(nèi)容是遠遠不夠的。利用虛擬現(xiàn)實技術，將課本中生澀的文字和詞匯轉(zhuǎn)化成可以身臨其境的情景化教學，語言不能只用眼睛去看，要融入情景，講出來，交流出來，利用視頻、模型、動畫等手段，提供構想式的學習環(huán)境，給人真實感。將課程資源豐富化、情景化、形象化，能夠讓學生更好地提高學習效率，更游刃有余地學會語言和運用語言，滿足學生個性化的需求，在自由快樂輕松的環(huán)境下學習，融入更多的包括社會熱點、時政、新聞、藝術性的人文價值觀念。

運用虛擬現(xiàn)實技術，營造虛擬的校園氛圍。如果這項技術能夠普及到學校內(nèi)部，營造虛擬的學校環(huán)境，讓學生身臨其境，從進入校園開始，學校的校舍、燈光、墻壁、圖書館、食堂都可以整合到計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡當中，用虛擬現(xiàn)實技術、三維建模、數(shù)據(jù)庫技術等創(chuàng)設出與實際校園一樣的虛擬環(huán)境，［7］學生可以在這個環(huán)境下，進行交流和角色扮演，可以彌補課堂教學的死板和無法進行個性化和有針對性教學的弊端。利用傳感器、計算機、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的互聯(lián)，整個學校都變成互通互聯(lián)的一個整體，進入學校的那一刻，就可以在學校的任何角落進行交互性的交流。即使老師不在身邊，也可以通過遠程的直播進行聯(lián)系。這種虛擬的校園環(huán)境，在設備沒有問題的情況下，真正做到了“讓每一面墻壁都開口說話”。陶冶教育也可以利用虛擬現(xiàn)實的技術來讓校園氛圍都變得生動起來。整個校園將變得非常的立體化，學生的學習積極性也從進入校園的那一刻開始。圖書館的快速便捷性將很大程度上顯現(xiàn)出來，學生可以通過計算機，將所需要的書目快速地挑選出來，人文歷史類的內(nèi)容可以通過角色扮演或者深入當時所處的時代去感受。

運用虛擬現(xiàn)實技術，開發(fā)使用設備和儀器，設立虛擬環(huán)境空間，讓學生通過社會、自然、科技、軍事等多方面知識領域的視角，將課本知識轉(zhuǎn)化成社會意識。當代學生所處的社會環(huán)境相對安全，大方面的國際形勢相對穩(wěn)定，現(xiàn)代學生所處的大環(huán)境沒有很深刻的社會危機印象和意識，學生的危機意識不強，包括應對自然災害，應對社會壓力和社會危機，學生可以在搭建的沉浸式虛擬環(huán)境中，去身臨其境地了解海嘯、地震、火山等自然災害的由來和景象以及災害應急處理，了解古今中外的歷史，參與光電機械設備的虛擬操作，也可以進行汽車駕駛的虛擬操作等。利用虛擬現(xiàn)實技術為學生提供更豐富的體驗式環(huán)境，讓學生在虛擬的環(huán)境下通過身體與外界事物進行接觸和聯(lián)系。這樣可以培養(yǎng)學生的社會責任感，對于學生的生命成長和人文價值的塑造有很大的幫助。也和當今習近平總書記提倡的培養(yǎng)學生“立德樹人”的教育理念交相呼應，傳統(tǒng)的課本僅僅將知識傳授給學生，而利用虛擬現(xiàn)實技術可以將這種教育理念多元化，落實“德、智、體、美、勞”的全面發(fā)展理念，反對僵化的培育模式，讓課堂真正地“活起來”。讓學生的心智和身體都得到充分的協(xié)同發(fā)展，增強學生的主觀能動性和自我的生命認同感和意義感，無論什么形式的教育方式，都是育人的途徑，都要回歸和落實教育的本體。要和學生一起學習和適應新技術，現(xiàn)在的學生出生在數(shù)字化的時代里，教師應該提高和學生一起學習運用新技術的能力，尤其是新技術與教育整合的能力，在互聯(lián)網(wǎng)的人工智能時代背景下，教師的工作職能也變得更加復雜并且更具有創(chuàng)造性。新技術在教學中的運用對于教學思想、教學模式、教學方法、教學手段產(chǎn)生了重要影響，整合新技術與學科教育教學，實現(xiàn)信息技術與教育的深度融合是大數(shù)據(jù)背景下教師需要具備的能力和素質(zhì)。［7］

運用虛擬現(xiàn)實技術，可以利用具有深度學習能力的人工智能技術改變傳統(tǒng)的教育生態(tài)，利用虛擬現(xiàn)實的技術，不僅能夠使學生更真實地去進行審美體驗和人文觀念的培養(yǎng)，還能夠拉近師生之間的距離，傳統(tǒng)的教師授課僅僅限于黑板、粉筆、書本的傳統(tǒng)用具與授課模式，對于教師本身技能的優(yōu)化，對于人工機器的熟練使用，教師的智慧性也更有效地發(fā)揮出來，對培養(yǎng)教師的反思意識有重要的意義。這種新型的學習方式，對于教師減少個人的職業(yè)倦怠感也是很有效果的，教師也會因為接觸了“新鮮”的教學方式而樂在其中，可以更有趣地進行游戲、對話、交流，為學生設計更具個性化和更具彈性的教學，師生關系的改善也會大幅度提高，進而拉近師生之間的距離。教師是學生的催化劑，因此，教師應該在傳統(tǒng)的教學基礎上，提高教育技術水平，主動適應教育信息化的時代，利用先進的技術手段更有效地改變教育模式，融合高科技的理念，切忌按兵不動和不思進取。終身學習的理念是教聯(lián)網(wǎng)時代以及教育信息化時代一直倡導的，也是作為教師的基本的職業(yè)道德操守。教師作為教育環(huán)節(jié)中最重要的一員，一直受到國家的高度重視。《教師教育振興行動計劃（2018—2022 年）》提出：“充分利用云計算、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實、人工智能等新技術，推進教師教育信息化教學服務平臺建設和應用，推動以自主、合作、探究為主要特征的教學方式變革［8］。因此，虛擬現(xiàn)實技術的學習對于教師的意義其實相對來說也頗為重要，教師在長時間的傳統(tǒng)教學中，難免會出現(xiàn)新舊知識和新舊理念的碰撞，大數(shù)據(jù)時代的來臨，對于教師來說新技術的學習以及人工與機器的融合難免會出現(xiàn)問題和困難，因此教師更應該先于學生去學習新技術，如何應對新技術的變革、如何利用新技術去改變和適應教學方式、如何應用和融合，成為當代教師的重要任務。教師必須肩負塑造學生生命、幫助學生成長的重要使命。利用新技術提高學生的學習興趣、擴展視野、拓寬生命的寬度和廣度，更高的創(chuàng)造性、適應性、責任感，更豐富的人文價值理念和國際意識。