3-D虚拟学习环境中学习模式探索

王雪燕 于瑞娜 王保伟 张超

山东师范大学传播学院 济南 250014

3-D虚拟学习环境中学习模式探索

王雪燕 于瑞娜 王保伟 张超

山东师范大学传播学院 济南 250014

3-D虚拟学习环境是一个三维空 间的情境教学环境，它 提供知识获取工 具、交流工具，并能够支持探索式学习、协作学习、体验 式学习。试图通过对三维虚拟学习环境的概念、特性的分析研究，总结出3-D虚拟学习环境中的学习模式。

3-D虚拟学习环境；学习模式；表征保真度；学习者交互

3-D虚拟技术在教育领域的应用和发展丰富了现有教育体系中的教与学的表现形式，具有广泛的作用和影响。采用虚拟现实技术开发的三维虚拟学习环境，让学习者能在接近真实的虚拟情境中完成有意义的知识建构。

1 “三维虚拟学习环境”概述

虚拟现实，也称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它利用计算机生成一个逼真的，具有视觉、听觉、触觉等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。

3-D虚拟环境可以被定义为：在三维空间上扩展人类的视觉信息，用其他的未能被观察到的刺激物或是瞬时的变化来补充视觉信息，使得用户可以与显示数据交互的环境。从概念来看，3个维度、平稳的瞬时变化和交互性是3-D虚拟学习环境区别于其他虚拟学习环境的最重要的特点。

2 3-D虚拟学习环境的特征

从教育学的观点出发，3-D虚拟学习环境具备一套独特的特征。

Hedberg和Alexander认为3-D虚拟学习环境最显著的特征是学习者可以利用透明的交互界面控制虚拟世界中的对象。为了将该环境和其他的交互式多媒体区别开来，他们将该环境的特征描述为沉浸感、高保真度、高水平的学习者参与。

Whitelock、Brna、Holland等人的观点与Hedberg和Alexander的观点有一些一致。为了探索虚拟环境和概念学习的关系，他们提出一个理论框架。该框架包含3-D虚拟学习环境的3个特征或者称为3个维度：表征保真度、即时控制、临场感。在Hedberg和Whitelock的模型中，保真度都是其中指出的特征；Whitelock提出的即时控制和Hedberg等人提出的积极的学习者参与类似；Hedberg用“沉浸感”来概括环境的物理方面以及在该环境中的心理感受；而Whitelock用“临场感”来概括环境的客观特征和用户的主观体验。

Hedberg和Whitelock关注的都是单用户的虚拟环境，也就是说他们主要关注个人单独与环境交互的方式。Brna拓展了起初的研究，提出包含社会因素的多用户虚拟环境的框架。该框架包含Whitelock提出的3个要素以及社会保真度、即时讨论、社会临场感。

3 3-D虚拟学习环境中学习模式

密切关注环境的“沉浸感”属性，会发现环境的表征保真度和交互类型带来高水平的沉浸感和临场感。因此，“沉浸感”不应当被看做虚拟环境独特的属性。Hedberg和Alexander也探讨了“沉浸感”和虚拟环境的真实方面的依赖。同样的，“临场感”也不能被看做虚拟环境独特的属性，因为它是作为环境的保真度和交互能力的结果出现的。

与此同时，虚拟环境的“临场感”常被用来描述用户存在于某种环境中的感觉。该领域最新的研究热点为“共同存在感”，即与地理位置相分离的用户共同存在的感觉。在人机交互领域，共同存在感被认为是社会临场感的延伸。由于虚拟环境的高保真度和真实性，并且可以为多个用户提供相同的场景和非语言的交流设备，许多研究者认为3-D多用户虚拟环境可以提供高水平的共同存在感。和“临场感”一样，“共同存在感”也是作为环境的多种特征产生的结果，而不应当看在3-D虚拟环境中，用户通过具体的行为和社会交互创建自己的身份的方式是该环境使用的重要方面。在大多数的3-D虚拟环境中，用户通过头像提供一个可视化的形象。在完成任务或是深层次的交互时，头像对于用户达到高水平的心理沉浸感非常重要。Riva确定了“具体化”和“临场感”的关系，以及“身份创建”和“感知”的关系。Dickey确认了用户3个方面的体验，可以促进身份的创建，包括临场感（包括物理状态及个人的社会印象）、表征（包括个人 图1 3-D虚拟学习环境中学习模式头像的视觉表征及确定的名字和描述）、具体化（包括用户的行为及这些行为的社会定位）。尽管该环境中学习者可以创建他们的身份，仍然认为它不是3-D虚拟学习环境的一个独特的特征。在某种程度上来说，它和临场感和共同存在感更加的类似，它是该环境的表征保真度和学习者交互功能的结果。

通过以上的阐述，可以得到3-D虚拟学习环境的特征为“表征保真度”和“学习者交互”。身份创建、临场感、共同存在感是学习者在3-D虚拟学习环境中的特殊体验的特征。由此提出3-D虚拟学习环境中的学习模式。如图1所示，在该模型中，表征保真度包含了单用户和多用户环境，以及Brna的社会保真度方面。同样的，学习者交互包含个人、集体的交互行为，以及Brna的即时讨论。

亲身去经历、去感受比空洞抽象的说教更具说服力，主动地去交互与被动地观看有着质的差别。所以三维虚拟学习环境会带来崭新的教育思维，解决以前无法解决的问题，为教育带来一系列的重大变革。

[1]钱丽娜,孟祥斌.三维虚拟学习环境的分析研究[J].中国科教创新导刊,2009(29):34

[2]刘英杰.网络三维虚拟学习环境情感交互设计研究[D].长春:吉林大学,2009

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10.3969 /j.issn.1671-489X.2011.06.114

作者：王雪燕，山东师范大学教育技术学2009级硕士研究生，研究方向为计算机教育应用。