基于虚拟现实技术的英语学习教育系统研究

摘要：

由于通过改模式可提升学生的动手实践能力，虚拟现实在教育领域得到了广泛的应用，尤其在英语教学过程中，利用虚拟现实技术，使得学生能够将学习过程与娱乐过程相结合，提升学习效果。针对英语学习过程中枯燥乏味的特性，基于虚拟现实技术，设计了一套英语学习教育系统，旨在鼓励教师使用交互式的、图形化的、类似游戏的示例来教学和激励学生进行单词、语句的学习，并且通过游戏教学的方式促进学生对课程的学习和理解。

关键词：

虚拟现实教学; 英语学习教育系统; 游戏教学; 交互式学习

中图分类号： TP393

文献标志码： A

Research on English Teaching System Based on Virtual Reality Technology

XU Yuanyuan

（School of Foreign Languages， Xianyang Normal University， Xianyang， Shanxi 712000， China）

Abstract：

Virtual reality teaching has been widely used in colleges. This is because students can improve their handson practical ability by changing the learning mode. Especially in the English teaching process， using virtual reality technology enables students to associate the learning process with the entertainment process. Combining to improve learning results， aiming at the boring features in the process of English learning， this article designs a English learning education system based on virtual reality technology. The system is designed to encourage teachers to use interactive， graphical， gamelike examples to teach， and motivate students to learn words， sentence learning， and promote students' learning and understanding of the curriculum through game playing.

Key words：

virtual reality teaching; English learning education system; game teaching; interactive learning

0引言

虚拟现实技术的发展颠覆了传统的教学模式，同时改变了学生的学习方法，对于教育系统中的教育模型研究更多的从以下几方面进行考虑。

课堂预习：敦促学生为上课前的课程做准备。

案例方法：涉及通过小组分析和创新思想解决实际案例，用来激发学生的兴趣，解释能力和想象力。

自学方法：旨在让学生在无法参加單独的或集会的教学活动时自由进行的练习（例如，思维导图，可视化的演讲形式以及其他手段，可以提高学生的学习方式）。

在线学习工具：有许多免费的网络学习途径可供访问，教师可以使用这些手段来激发课堂的参与，投入和乐趣。

游戏化：通过引入游戏的方式为学生学习提供帮助。

对于英语教学来说，通过建构主义，学生相信他们是通过理解过去的经验，反思过去的经验并为已知的知识增加细节来学习的[1]。建构主义是基于动手活动和个人经验产生知识而知识没有传播的理论。换句话说，如果主题是被动呈现的，那么培训是没有最大效果的。学员必须积极吸收所提供的信息并将其纳入各自的信念体系。学习是通过以学生为中心的活动而非教师主导的活动来实现的，通过与他人的社交互动来增强培训;通过这样做，受训人员可以比较他们的想法并向他人学习。文献[2]中证实当学生完全沉浸在3D学习环境中时，学习效果最佳。使用教室的3D模型的虚拟现实教室已被用于采用建构主义方法的教学[3]，该类模式的实现是基于虚拟现实技术。

本文设计了用于英语学习教育研究的虚拟现实教学（Virtual Reality Instructional，VRI）系统，VRI系统是使用虚拟现实软件开发的，可以更好地理解循环和数组的概念。本文演示的游戏模块是使用Vizard开发的，Vizard是一个虚拟现实工具包，用于开发虚拟世界和沉浸式应用程序，以便使用Python作为其脚本语言进行可视化和模拟。Vizard支持高质量的3D声音和多用户网络，并且可以通过在脚本中添加它们来导入其他游戏环境。VRI模块的主要目标是通过使用边做边学的建构主义方法，更好地理解循环和数组的概念。通过学生对VRI系统的试用，并进行使用数据统计，结果表明，该主题在概念理解上有了显着改善。此外，这些研究还包括影响学生学习效果的结果。

1系统设计

教育软件通过将课堂理论应用于实际事件来帮助学生学习概念。文献[4]中已经演示了基于游戏主题的教学（GTI）模块在向计算机科学专业的学生教授面向对象程序设计中的使用，GTI模块旨在通过使用交互式、图形化、类似游戏的示例来鼓励教师教授和激励学生学习面向对象编程的概念;文献[5]中通过翻转教学技术和游戏化专注于教学，在翻转教学中，学生学习来自预先存在的视频，研究论文和作业的材料，在上课期间，学生进行互动活动，练习和讨论。另一方面，游戏化则是以游戏为教学模块，以教学为基础，可以单独使用，也可以与其他教学模块一起使用。

文獻[6]中提出了通过在游戏中使用模块化教育的方式，即提供一种既可以娱乐学生的框架，又可以为教师提供自然、有效的适应途径。该模块基于客户端—服务器模型，由三层组成，包括数据库、接口、数据库管理器。每个人在数据库层中创建新课程并存储旧课程;接口层位于数据库和管理器之间，从而减少了查询和存储课程信息;数据库管理器层是为了使新游戏可以添加到系统中。

1.1Vizard框架介绍

Vizard是一个虚拟现实工具包，是用于开发虚拟现实应用程序的基于Python的集成开发环境（IDE）。可以在3D MAX中构建三维模型，然后使用其内置的导出器将其导入Vizard环境。导入到Vizard中的模型和图像可以放置到环境中并按照适合比例缩放。通过调用库，Vizard提供了用于控制对象与其环境之间的交互的内置函数;也可以通过这些功能添加形状，文本，按钮和滑块。Vizard由Python脚本编辑器和调试器组成。创建脚本后，可以在调试或不调试的情况下运行脚本，也可以作为可执行文件（.exe）发布，以供公众使用[7]。

1.2VRI系统部署设计

本文所设计的英语教育学习系统是使用Vizard虚拟现实工具包中的Python编程语言实现的。系统的部署图，如图1所示。

在开发方面，图中的DeveloperPC上，Vizard IDE提供了开发系统所需的源代码所需的库，分别表示为Game1.py和Game.py。调用库后，每个Python文件都作为可执行文件Game1.exe和Game.exe发布。可执行文件制作完成后，无需事先安装Vizard，就可以在UserPC的独立计算机上使用执行程序[8]。

1.3VRI系统逻辑设计

通过游戏的方式实现英语学习的设计，学生通过VRI系统提供的各个功能的描述，以及各选项菜单，某功能模块的实现流程图，具体功能描述，如图2所示。

1） Insert——在用户单击的按钮矩阵中为其指定特定位置。如果用户单击正确的按钮，则该位置的按钮将显示为绿色;否则，该位置将显示为绿色。未正确点击，按钮将显示为红色。

2） Delete——如“插入”选项中所示，将为用户提供要单击的特定位置。如果用户单击正确的位置，则该位置上的按

钮将被删除;否则，它将显示为红色。

系统的总体架构，如图3所示。

系统基于MVC（模型，视图，控制器）模式。模型是指数据，视图是指如何将数据呈现给用户，控制器是指用户如何能够操纵和查看数据。其中数据通过运行每个模块的Python程序实现。该视图由放置在每个程序中的3D模型，渲染器生成每个场景以及用户可以通过其与每个模块进行交互的按钮表示。此设置中的控制器是用户单击鼠标和键盘命令，可以通过Python脚本将模型添加到每个模块中。这两个脚本均指定键盘和鼠标命令，通过这些命令，用户可以操纵脚本中的数据，即完成游戏得分，一些用户交互会触发动画，屏幕上放置的按钮允许用户与场景进行交互[9]。

1.4实验分析

实验过程选取某学校初一、初二共计8个班，抽取200名学生作为调研对象，分别对Insert、Delete等系统软件操作进行使用调研，并对调研结果进行分析，分析结果如下：

通过对学生学习统计验证系统的有效性，有24%学生认为英语造词游戏对于英语学习的提升有效，学生们对学习的影响持肯定态度，且大多数学生都表示满意。教学模块对学生对关键概念的理解所做出的贡献要比增强学生的整体学习所带来的影响更为明显，如图4所示。

大约三分之一的学生认为教学模块在很大程度上影响了他们对概念的理解。大约60%的受访者表示对概念理解的影响达到令人满意的水平。基于学生的看法，与在课程中更广泛地学习相比，这些模块在帮助他们理解特定内容主题方面更有利。

与学生对教学模块对其概念理解的积极影响的感知相关的特定内容区域，如图5所示。

大多数学生对虚拟现实教学模块对提高他们对关键内容领域的概念理解的影响持积极态度。作为对教学模块的回应，与“Delete”概念（82%）相比，更多的学生报告对“Insert”主题领域的概念理解有积极影响（92%）。

2总结

本文所设计的基于虚拟现实的英语教学系统分别用于数组和循环教学，目的是为英语教学提供一种以游戏作为传统教学模式的替代。系统使用Python在Vizard开发平台中开发了VRI系统。文中介绍了系统的部署、实现以及架构，并且以使用调查的方式验证系统的有效性，结果表明，学生对使用游戏教学模块提高学生英语学习能力有积极的效果。

参考文献

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[6]Cetin A. A 3D game based learning application in engineering education： Powering a recreational boat with renewable energy sources[C]. International Conference on Interactive Collaborative Learning. Villach， Austra， IEEE， 2013：14.

[7]王辭晓，李贺，尚俊杰.基于虚拟现实和增强现实的教育游戏应用及发展前景[J].中国电化教育，2017（8）：99107.

[8]高媛，刘德建，黄真真， 等.虚拟现实技术促进学习的核心要素及其挑战[J].电化教育研究，2016，37（10）：7787.

[9]蒋宁，李美凤.智慧教育环境下的知识可视化设计与应用研究[J].中国教育信息化，2018（5）：6671.

（收稿日期： 2019.12.20）

基金项目：咸阳师范学院“青蓝人才”（XSYQL201909）

作者简介：徐媛媛（1982），女，硕士，讲师，研究方向：翻译理论与实践。

文章编号：1007757X（2020）08008603