基于VR技术的教育游戏在英语教学中的应用与发展前景

高 伟，王昱霖，吴倩莲，王春艳

（辽宁师范大学计算机与信息技术学院，辽宁 大连 116081）

0 引言

面对世界全球化和新时代课程改革的不断深入的大背景下，我国对英语教学的重视的程度日益增加。近些年来，教育游戏作为游戏与教育相联结的产物，承载着人们对教育的无限愿望和对游戏的无尽期待，而 VR技术被认为是教育行业在多媒体、计算机网络之后，在教育领域内具有实用前景的“明星”技术。通过参考和分析国内外文献和实际调研发现无论是教育游戏还是 VR技术在英语教学中的推广程度与实际应用效果都存在着亟待解决的问题。文章旨在对教育游戏和 VR技术的国内外文献进行分类研究，摸索出适用于英语教学的理论基础并探索未来 VR教育游戏在英语教学的应用，描绘了五种新时代英语教学的发展前景，为后续的应用与研究开拓道路。

1 处于瓶颈的教育游戏

1.1 教育游戏的理论探索

最初皮亚杰等学者从儿童认知发展的角度将儿童游戏的发展划分为三个阶段：练习性、象征性、规则性游戏阶段。上世纪 80年代初，Malone通过电子游戏内部动机的研究归纳了游戏动机四要素：挑战，控制，好奇，幻想[1]。此后，蒙台梭利和陈鹤琴两人游戏观的碰撞也为教育游戏打开了新思路。而伽达默尔诠释学理论中的本体论批判教育游戏中过度重视教育而忽视了游戏的意义，反对一味强调学习者主体性，提倡生活可以作为游戏来过。美国爱荷华大学的学者从精神分析学的角度以体化依附理论为依据研究游戏如何为现实生活与探索指明方向，指出在现实中做不到的可以在模拟类游戏中得到满足[2]。

1.2 教育游戏的实践探索

就在专家们试图将主流游戏融入进课堂教学十步一折之时，尚俊杰等学者效仿Kirriemuir和McFarlane推出主流游戏的“清淡(Lite)”版本，提出了“轻游戏”的概念，它可以用一个公式来表示：“轻游戏”=教育软件+主流游戏的内在动机，这样一来尽管绝大部分学生都没有把这个软件视作游戏，但是他们却被深深地吸引了，甚至感觉比原游戏更有趣[3]。随着教育游戏事业的稳步向前，IHMC, TEEM等软件评价组织应运而生，他们从功能与科学性上都对我国教育游戏评价标准产生深远影响。

2 VR 技术在多领域的融合

纽约大学心理学专家 Jerome Bruner在实验中发现，听到和读到的事物人们能够记住10%和30%，但是看到的东西却可以记住 80%。VR所营造的环境不仅是对现实环境的机械虚拟，亦是对现实环境的重构与想象，因而创造出的客观上不存在甚至有悖客观规律的环境，诱使玩家探索理想环境，获得超现实体验。2016年“VR元年”的到来，VR技术开始涉猎多方位领域。

2.1 VR技术在游戏领域

2016年中国游戏产业报告指出：VR游戏成为游戏创新创业重点领域，不少 VR游戏团队成立了相关的部门布局VR游戏研发。然而在VR游戏渐行渐近之时也面临多重挑战：用户基数小，免费模式下的VR游戏难以挣到真金白银；VR设备参数标准不同；VR设备昂贵，便携性弱，操控方式繁琐等等，都说明当下的发展模式难以成为 VR游戏的最终发展形式[4]。

2.2 VR技术在教育领域

2017年HTC在深圳举行的Vive生态圈大会中提出了多项VR与教育结合的应用范例，从VR为学生带来沉浸感这一优势出发为未来的 VR教育领域指明了方向，同时也指出 VR教育并不是无利可图的鸡肋，只要利用好这一资源，VR的教育方向的前途将一片光明[5]。人大附中自2012年开始的VR生物课堂尝试中将传统单向教学转化为认知交互式教学。西南科技大学对 VR在品德教育的应用进行了研究，使学生在虚拟环境中进行道德教育，回到现实中后从潜意识或是思考过后的行为得到记忆唤醒以达到知行合一的道德要求[6]。张雨琴和丁永刚则基于VR技术、3D模拟的交互性虚拟现实建模语言、情境认知理论对立体几何教学模式进行了探究[7]。奥克兰理工大学的学者透过移动 VR技术结合网络化学习者中心教学策略和真实性评价体系构建了移动 VR生态环境框架，列举了该框架在新闻学，护理学，制图设计的教学当中的实际应用[8]。爱尔兰的Immersive VR Education公司设计了一款以虚拟课堂形式教学的APP-Leture VR；而Unimersiv公司致力于每月发布 VR教育内容；谷歌则创造性地提出将远程教育与网上VR课堂相结合；Alchemy VR公司尝试现场实地采风作为素材，之后做成 VR教育内容；Nearpod、EON Reality、ThingLink等公司试图将全景图片及全景视频引入到课堂中。美国阿林顿科学重点小学借用虚拟博物馆的形式进行科学知识普及，爱尔兰卡罗尔的一所中学运用 3D建模还原历史遗址[9]。

如表1所示，相比于国内，国外融合的技术先进、有大企业的商业支持、应用学科广泛。而分析应用的学科领域，国内外在英语学科的涉足较少。

表1 国内外VR技术在各学科教学的应用Tab.1 The application of VR technology in all subject teaching at home and abroad

2.3 VR技术在医疗领域

ZSpace设计的软件在虚拟环境中对实验器材动手操作；Curiscope公司则大胆预想利用手机扫描人体，从而得到人体器官的直观图像。英国 British Dental Journal杂志中提出了在牙科中结合VR技术[10]。在特殊教育医疗方面可以通过益智类同地协作游戏来治疗自闭症谱系障碍的孩子，使用Oculus Rift进行孤僻症儿童康复训练。为了使青少年远离烟草临快戒烟，美国的虚拟现实医疗中心(VRMC)结合虚拟现实暴露疗法对青少年进行治疗[11]。十九大报告中强调了健康中国战略必要性，越来越多的人对医疗卫生水平和发展提出了更高的要求，而 VR医疗势必会弥补传统医疗手段的不足，在诊断治疗等众多方面发挥巨大作用。

2.4 VR技术在新闻领域

美国的USA TODAY’s VRtually There就每周以VR小视频的形式尝试新闻电视节目，早在2015年美国广播公司推出“ABC News VR”的服务推出作品《叙利亚之旅》，同年11月，《纽约时报》发表作品《流离失所》，而美联合于 2016年利用 AMD Radeon图形技术推出了一系列短片，英国《卫报》和BBC也推出了一些体验短片。同时有能力的公司也在助力开发影游结合的项目，其中针对 VR制作的花费上，Ray Davis提出了VR作品制作的花销重点和减小花销的策略[12]。

VR技术在多领域地涉猎既有助于VR技术本身的向上发展，同时也在悄悄打破各领域的固有模式。在2017年发布的中国高教版《地平线报告》中指出未来两到三年内高等教育教育技术重点发展增强现实及虚拟现实技术[13]，然而通过VR技术文献的统览可以看出国内研究仍处于落后水平。接下来对于VR技术的研究应当更多地向教育领域靠拢，向教学支撑点发力，加快VR技术与教育游戏的融合创新。

3 V R教育游戏应用于英语教学的理论支持

3.1 情境主义理论

情境主义提倡游戏中知识与情景的融合，学习活动在学习者与情景的交互中得到迁移，只有结合了真实情境的学习过程，有意义的知识建构才能发生。时金如就以情境主义理论为基础结合英语听力教学进行了研究[14]，提出了行之有效的教学策略。而在教学实践中发现场景式英语教学是将 VR技术和英语教学结合的有效方法，并建议学校策略性地引进同时掌握 VR技术与英语的跨学科教师人才，以便推广该教学模式。Shih和 Yang设计了桌面虚拟现实英语学习系统VEC3D，学习者通过游戏角色扮演、任务合作来进行真实情境下的口语练习[15]。

3.2 具身认知理论

具身认知理论指出认知源自身体的体验，身体是连接认知与环境的中介和认知本身，并且学习过程是认知、身体和环境的动态统一过程，外界环境亦属于认知系统，身体可以借助外界环境来降低认知负荷，即认知来源于身体与世界的相互作用。新疆师范大学的学者就依据该理论框架开发了一款“环卫斗士”英语教育游戏[16]。

3.3 英语教学理论

文秋芳教授的产出导向法英语教学为 VR教育游戏中加入英语教学内容提供了理论可能[17]，而王峥教授巧妙地将 VR技术和二语动机自我系统理论相结合，在游戏中创造“化身”，设定化身的“理想二语自我”与“应该二语自我”VR形象，使学习者自我产生意愿去消弭现实二语自我与理想／应该二语自我之间的差距，从而激发二语学习的动力[18]，L2MSS理论与VR技术相结合可以极大提高英语学习动机：前者帮助学习者发掘理想自我与应该自我，制定弥合理想与现实差距的行动路线图；后者有助于学习者理想英语自我与应该英语自我的生动、逼真呈现，方便学习者直观地在虚拟空间中实践语言学习与使用，逐步实现愿景[19]。

3.4 沉浸理论

近年来游戏防沉迷已成为热点，在设计 VR教育游戏时应当考虑到时间限制与沉浸体验的双向影响，这样既能达到学生的深度学习，又能防止游戏沉迷,为了更好的运用沉浸理论，Kristian Kiili又将沉浸分为三类，沉浸前因，沉浸体验，沉浸结果[20]。例如，沉浸前因中包括了学生的先前知识水平，游戏设计者应当尊重学生的先前经验，在英语教学中应当规避学生的默会知识，以达到学生的“沉浸最近发展区”。

4 总结与展望

4.1 研究结论

①VR教育游戏是服务于教学，而课堂教学是一个双向的过程，必须牢牢把握学生的主体地位，真正把课堂还给学生，培养学生的创造性和批判性思维。②提升技术本身的硬质量，消弭眩晕和不适之感，增强虚拟场景的真实感和代入感，将更多精力投入到听觉、触觉（力觉）的开发研究。③提升游戏内容软质量，其中教学部分要保证教学的质量及内容的严谨性。游戏本身要提供反馈机制，通过虚拟角色升级、虚拟装备奖励、多重支线任务推动等多种手段增加游戏可玩性。④加强游戏控制和引导，避免学生虚拟成瘾，把握好游戏尺度。而虚拟教学与现实教学之间的强烈反差，也容易引起青少年学生对现实教学的厌倦心理。教师应当“虚实结合”，积极引导学生把控虚拟空间和真实世界。⑤培养和挖掘技术人才，制作英语VR 教育内容不仅仅只需要视频技术人员，更需要英语教师的深入参与，这就需要培养和挖掘跨学科技术人才。⑥科研人员需要对准研究方向，防止基础研究与社会现实的脱节。同时把握舆论风向标，获得政府、学校、家长的多方面支持。

4.2 移动端VR英语教学游戏

随着手机等移动端的普及，理想境界（Idealsee）创始人宋海涛指出 VR移动一体机将是未来发展新方向，Idealsee新品移动一体机也将于二季度上市发售。涉及到移动端VR游戏的开发就不得不提Unity 3D，通过Unity 3D进行VR教育游戏的开发首先对教学设计的需求和可行性分析，接着在场景模型的制作上可以选择 3DMAX软件，并将制作好的 3D模型导入到Unity 3D进行开发。在Unity内，我们利用两个摄像机来分别拍摄物体，两个摄像机的位置略有不同，通过两个摄像机的拍摄，在屏幕上分屏显示，再利用光学设备将屏幕放大，就得到一个人脑无法分别分辨立体感[21]。罗马尼亚的学者借助Unity和Google VR SDK在安卓平台开发了一款学习人体骨骼的游戏化学习软件[22]，而国内学者基于基于暴风魔镜的硬件和unity平台，设计和开发了一款运行在移动终端上的 VR英语教学软件。该软件将玩家置身于模拟现实的虚拟环境中，学习者经历了从刚刚学会讲话，到说出第一个英语单词等学习过程中。整个故事分为多集，学习者也可以依据自己的英语水平，选择从相应的故事情节开始学习，图1为移动端VR游戏的开发流程。

4.3 微课—VR课堂—教育游戏

随着近些年在线教育的不断升温和慕课的流行所暴露出的弊端，清华大学的三位学者提出了基于MOOC与雨课堂的混合式教学范式。雨课堂是MOOC平台“学堂在线”与清华大学在线教育办公室共同研发的一款线上的混合式教学工具，它将复杂的信息技术融入到教师最熟悉的PPT和微信中，通过创建线上虚拟课堂，营造互动、高效的学习环境，确保师生在课前预习、课堂教学与课后复习进行有效互动，从而提升学生的自主学习能力，适应学生的个性化学习需求。该范式将教学活动设计为课前慕课、课中雨课堂、课后慕课[23]。

而本文创造性地将该范式进行了改进（如图2），将课前微课与第三方直播软件合作进行教育直播微课，从直播的学生反馈到课中 VR虚拟课堂的弹幕问答、课堂形成性评价，决定了课后每位学生的个性化游戏任务布置，在家长监督下学生将游戏存档反馈，利用大数据调整下次慕课直播内容。该范式更加贴合学生需要，极大提升了培养学生积极性、主动性、创造性能力的空间，减小了教师的教学压力。

图1 移动端VR游戏开发流程Fig.1 Mobile VR game development process

图2 改进后的雨课堂混合式教学范式Fig.2 Improved version of rain classroom teaching paradigm

4.4 模拟类VR教育游戏

本文现对 VR英语教育游戏有一个初步构想，即以“轻游戏”[3]为母本，基于Second Life、Kitely等开源虚拟学习环境开发软件设计混合型模拟类VR教育游戏[24]。总体框架是把学习者置身在一个模拟真实的世界中，主角从英语小白到英语大神的过程（如图3）。在主人公刚开始接触英语时也是玩家刚接触该游戏之时，应当基于二语动机自我系统理论理论的游戏导入进行英语语音教学。一段时间后，主人公走进校园，设计游戏内的虚拟课堂并基于沉浸理论的游戏诊断模式进行英语语法教学，并基于具身认知理论的游戏练习模式应用到英语词汇教学。期间主人公可以进行校园内的博物馆、图书馆、操场的虚拟场景参观并加入小游戏以供游戏者奖励。接着该游戏基于情境主义理论的游戏合作模式进行英语口语教学，主人公可以任意选择场景（大自然，虚拟教室，名胜古迹等等），与场景内的虚拟人物（自适应所选环境的本地英语口音）进行口语练习。其中游戏里的NPC均能进行任务传递，可以在游戏里设置奖励类小游戏，例如在学校操场进行足球射门，射到球门上指定的字母来组合成一个单词。同时应当对游戏进行存档和局域联网，在虚拟课堂环节设计弹幕提问和弹幕留言，促进师生交流。

4.5 第一人称360°VR虚拟课堂

目前，黑晶科技VR超级教室推出K12教育版，模拟真实学习环境，实现全沉浸、交互式中小学教学课程，成为成功的VR教学案例。运用VR技术的构想性、沉浸感、交互性构建符合学习者心理诉求的自定义 VR学习空间，改善情感学习环境与物理学习环境，提高学习者学习兴趣与学习效率。而谷歌公司将360°全景图像应用于谷歌街景软件中，Nearpod VR预见了未来的课堂形式，将全景图片与全景视频应用到课堂中。美国德锐大学的学者针对传统的高等教育把设定好的问题角度抛给学生从而无法从自己的角度去思考问题，以至于误导学生，无法培养学生的批判性、创造性思维，因而提出了360°VR在高等教育的教学实践。360°VR作为 VR的子设备，为观众提供了一种模拟的试听教材，学生可以以第一人称360°地到处查看周围的虚拟环境[25]。作者为此试图借助 VR头显将影像截取虚拟实境技术与全景技术融入到虚拟课堂中。学生可以在该360°VR虚拟课堂中进行英语口语和听力的实战教学并将该技术与改进后的雨课堂混合式教学相结合。

4.6 VR远程面对面英语口语互动平台

EON Reality创设的未来教室把3D技术和VR技术结合在一起，旗下的EON Coliseum是一个互动的平台软件使师生在虚拟环境中的沟通交流变得可能，学生和老师们可以在任何时间和任何地点，通过 EON Coliseum 在一个多用户(multi-user)在线的虚拟平台中“见面”[26]。作者试图借鉴EON Coliseum的互动平台创设VR远程面对面英语口语互动平台。图4为学生和教师（外教）均已虚拟的人物形态在平台上进行口语交流，师生足不出户就可以进行英语口语交流。如此一来不仅极大的增加了学生的沉浸感，又克服了师生异地的尴尬，保证学生学习时间，方便了教师。

图4 VR 远程面对面英语口语互动平台Fig.4 Face-to-face English speaking interactive remote VR platform

5 结语

本文基于对国内外教育游戏，VR技术，英语教学的文献的总结和研究，提出了五类基于 VR技术的教育游戏在英语教学中的发展前景，希望能够对后续的研究开辟新的道路。VR技术与教育游戏有机结合能够强化课堂互动，增强学习的主动性，多维度结合的视听和动手交互的学习方式。强化学生的知识点，扩大学生的知识面。使学生身临其境地学到知识。总而言之，基于 VR技术的教育游戏在英语教学中应用的前景毫无疑问是光明的，但新技术的融合并不是一蹴而就，要想在探索过程中利用好、使用好，还需要长时间的实践与探索，今后的研究将根据该五类基于 VR技术的教育游戏在英语教学中的发展前景进行深入研究，为推动中国特色社会主义教育体系在教育技术领域的发展贡献力量。

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