开放教育汉语言文学专业虚拟实验室建设实践研究

梁 黎，刘美岑

(四川广播电视大学，四川 成都 610073)

一、背景介绍

当前，信息化技术使社会发生了翻天覆地的变革，也促发了教育领域的变革。自从2015年3月“互联网+”行动计划出现在总理政府工作报告后，我国教育开始全面迈入互联网+教育时代。互联网与教育的结合必然会产生新的教育形式。联合国教科文组织将教育信息化的发展过程划分为起步、应用、融合和创新四个阶段。现阶段，互联网硬件基础设施的建设基本完成，并迈入信息技术和教育教学深度融合与创新的阶段，云计算、大数据、人工智能以及VR甚至AR技术的出现，更是加速了教育的变革与创新。现阶段的重点，是要推动教育理念创新、人才培养模式创新和教学方法及评价方式的创新。在开放教育领域，原有的一些远程教学手段和方法也势必随之改变。在此背景下，国内许多高校相继建立了自己的虚拟智慧校园或虚拟实验室。虚拟现实(VR)技术代表的是新一代媒体呈现技术，将是一种高沉浸的媒体形态，虚拟现实应用于教育是现代教育技术发展的一个突破，未来或许只需要一个机器人或者一款智能头盔就可以完成所有的学习。

虚拟实验室的概念，最早可追溯到1989年，美国弗吉尼亚大学教授William Wulf所描述的计算机网络化的虚拟实验室环境。联合国教科文组织对虚拟实验室的定义是：为实现远程协作、实验研究或其他创新活动，通过分布式信息通信技术产生并发布结果的电子工作室。研究虚拟实验室建设及其在教学中的应用，是近几年国内外高等教育实验教学和远程教学研究的热点。教育部提出“要充分利用现代信息技术，开发……虚拟实验”。国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)也提出 “虚拟实验室”建设规划。

四川广播电视大学从2015年开始探索开放教育各专业虚拟实验室建设，其中包括汉语言文学专业虚拟实验室建设，这是一项具有开拓性的实践。无论是传统实验室，还是虚拟实验室的建设，从来都被认为是理工科的标配。人文社科的实验室建设无论是理论研究还是探索实践都是缺位的，更不要说汉语言文学专业的实验室建设与研究。随着科学技术的飞速发展和人工智能时代的到来，教育体系发生着翻天覆地的变化。利用完善的互联网资源和强大的人工智能技术，探索汉语言文学专业虚拟实验室的建设具有前瞻性、开拓性和创新性。

进行汉语言文学专业虚拟实验室建设，最初是受到人工智能、VR技术应用于人文学科教学的启发。[1]图1展示的是人类学专业的学生正在研究埃及开罗城外吉萨高原上一座坟墓上潦草的古埃及符号。与以往不同的是，这些学生有的在美国马萨诸塞州剑桥市的课堂上，有的在中国东部的教室里，并非都在现实中的北非附近。该案例借助的即是虚拟现实社交软件rumii、 VR教室系统、以及OculusGo VR头戴设备。

图1 VR教室系统

受此启发，可以尝试以先进的科学技术为支撑或辅助，在实践性并不明显的文学类课程中积极探索虚拟实验室建设，符合学习成果对审美、情感和创造性的要求，满足在线学习对沉浸式体验的需求，还能发挥远程开放教育的优势，满足不同时空的学生的不同需求。结合未来教育的发展趋势，汉语言文学专业虚拟实验室在提高学生人文素养和综合素质方面具有独特作用。[2]汉语言文学专业虚拟实验室建设由厦门凤凰创壹软件有限公司提供技术服务，受制于项目经费及中标公司的技术阈值，很多设想还无法实现。

二、汉语言文学专业虚拟实验室建构

建设符合开放大学汉语言文学专业特色、高容量和覆盖主干课程的虚拟实验中心，为本专业绝大多数学生提供网上虚拟实验教学场所、运行环境、支撑平台及数据中心，并与学校教务管理系统和教学平台无缝对接，可覆盖全省电大的虚拟实验室，需根据汉语言文学专业培养目标，结合计算机网络技术实现形式，构建系统管理、虚拟中心、交流中心和资料中心4个模块，使这些功能模块成为虚拟平台与实验者之间的桥梁，共同构成网上虚拟实验室系统(图2)。专业内容模块包括：语言应用能力、诗词鉴赏能力、影视鉴赏能力、写作能力、教学能力五个模块。

图2 虚拟实验中心结构及模块

(一)功能模块

1.系统管理

B/S架构或 B/S、C/S 混合架构设计，支持网页界面操作方式，软件首页支持学生、课程教师、教务管理员、系统管理员使用不同的身份登录软件；不同的身份具有不同的操作权限；提供系统管理功能，包括用户、分组、角色、权限、日志、备份管理和实时监控等。不限客户端数，支持同时在线人数 3000 人以上。服务器主要参数：品牌服务器，单颗英特尔至强处理器(四核1.8GHz,10MB 共享三级缓存)、4GB 内存(1R x4 PC3L-12800R-11)、500G 硬盘(SATA)、四端口千兆网卡、热插拔冗余电源。

2.虚拟中心

通过采购或创新开发虚拟实验中心管理平台，搭建网上虚拟实验中心基本框架。提供虚拟实验中心门户网站，系统内容包括中心介绍、实验教学、实验队伍、管理模式、设备与环境、教学特色、中心新闻/公告/通知等。提供实验教务管理功能，包括：课程库、培养计划、排课、选课与开课审核等功能。提供实验教学管理功能，包括虚拟实验安排、实验批改、考勤管理、成绩管理以及实验报告等。提供实验前理论学习功能，包括实验前学生通过练习、自测、课件等方式学习实验理论知识等。与第三方开发的各种虚拟实验、仿真软件进行集成并进行统一管理，可以支持演示动画的上传，发布和集成等操作。

3.交流中心

提供实验过程智能指导功能接口，学生在实验过程中遇到问题可以请求指导，系统给出指导信息。提供实验结果自动批改功能接口，学生提交实验结果后系统自动评判，给出分数和评分点。提供实时答疑功能，使得教师和学生可通过文本和语音方式实时在线交流。提供非实时答疑功能，建立问题库，并对问题进行分类，以便用户查找、提出、回答及处理问题；提供问题库的审核、增加、删除、查询与修改功能，便于教师管理维护。提供短信通知功能，当教学安排实验后，可以通过短信实时通知学生，并可通过短信督促未完成实验的学生。

4.资料中心

与现有教务管理系统和教学平台之间实现无缝对接。提供与教务管理系统和各类教学平台进行通讯的数据接口及说明，解决从教务系统导入各类基础信息(例如学生信息、专业规则信息、教学点信息、课程信息等)和导出平台实验成绩问题。实现从其他平台(例如教学平台)的单点登录访问(不需要二次输入账号密码即可进入虚拟仿真实验教学管理平台)，提供单点登录访问的接口及源代码。各模块之间的协作，即虚拟实验室流程如图3所示。

图3 虚拟实验室流程图

(二)内容模块

根据开放教育汉语言文学专业培养目标，对标专业核心课程，汉语言文学专业虚拟实验室内容模块可分为：语言应用能力、诗词鉴赏能力、影视鉴赏能力、写作能力、教学能力五个模块(如图4)。

图4 虚拟实验室内容模块

1.语言应用模块

该模块考察学生掌握和运用现代汉语、普通话的能力，可尝试建构游戏化学习模式。游戏化学习旨在提供一种富有趣味性和竞争性的教学环境，激发学生的学习动机，使学生在富有教学意义且教学目标明确的游戏活动中得到训练或有所发现，取得积极的教学效果。游戏化学习应与问题解决相结合，在虚拟现实的学习空间中，将学习者的相互协作整合到同一空间，也可以利用全息成像技术使不同空间的学习者显示在同一空间，达到一种在真实环境中共同游戏和协作的效果。

游戏化模块建构的关键在于加强学习内部动机。相比之下，信息技术对教育领域改变的效果远不及其对经济、医学等其他领域变革的成就。提高学习者的学习能力和学习效果始终是教育领域关注的重点，也是教育改革的聚焦点。以游戏化学习建构语言应用模块，可以增加学习的趣味性，使学习者在真实的学习体验中获得情绪上的满足，从而增强学习的内在动机。[3]同时，学生能够进一步将所学知识应用在真实情境中，从而达到更高水平的目标层次。

考察学生的语言应用能力，需结合时代发展的要求。模块建构可模拟诸如汉字听写大会虚拟现实场景，学习者首先进行个人通关，根据积分进行学习者之间的互选组队，在虚拟现实情境中进行实时比赛，完成考核任务。还可辅以语委普通话计算机辅助测试系统进行普通话水平能力测试与考察。模块页面举例，如图5所示。

图5 个人通关环节游戏页面举例

2.诗词鉴赏模块

旨在提供沉浸式体验场景，激发诗意与联想，整合古代文学史及诗词知识体系，提升学生人文素养与综合素质。沉浸式场景的设计与建构可采用虚拟现实、三维动画、动态视频等方式。本次研究实践受制于经费与现有技术，采用沙画视频动态场景。模块页面举例，如图6所示。

图6 动态沙画场景截图

3.影视鉴赏模块

旨在提供沉浸式体验场景，激发审美和情感认知，整合艺术学理论、美学理论等知识体系，提升学生人文素养与综合素质。沉浸式场景的设计与建构可采用虚拟现实、三维动画、动态视频等方式。本次研究实践受制于经费与现有技术，采用影视视频场景。模块页面举例，如图7所示。

图7 电影视频截图

4.文学创作模块

旨在提供虚拟“创作-协作-交流”空间，激发学生的创造性思维和文学创作意愿。整合专业系统知识，完成作品创作；并提供开放式的展示与交流空间，实现生生互评与师生互评。

虚拟创作及交流空间的建构可借助虚拟现实社交软件rumii，通过VR教室系统进行虚拟化身跨越时空距离聚在一起进行创作分享与交流。学习者可通过配戴OculusGo VR设备，通过“虚拟的桥梁”rumii软件相聚在虚拟现实中。虚拟实验室平台启动3D模型，学习者可以在虚拟现实场景中进行实时或非实时的作品分享、共同创作和面对面交流等，其他功能还包括实时高清视频流和屏幕共享等。[4]

文学创作模块建构立足于SNS相关理论，基于社交信任驱动教学。SNS是根据真实社会关系和人际关系而建设起来的VR网络社区，SNS的互动性可给学习者与学习者、学习者与教师以及学习者与学科专家之间提供更畅通有效的交流协作空间。信息分享者除了可以帮助学生获取资源外，还能更好地实现知识的传播。学习者可以在SNS上获得协作训练，别人的点评和建议甚至是批评可以给学习者带来动力，或者使学习者发现自己在学习上存在的主要问题。SNS的社会性还可以极大地帮助学习者提高自己的应变能力和社会认知能力。模块页面举例，如图8和图9所示。

图8 虚拟图书馆3D场景

图9 基于SNS的互评

5.教学实践模块

旨在提供语文课堂教学虚拟现实场景，运用虚拟现实(VR)技术及增强现实(AR)技术，实现真实课堂讲授体验。[5]模块页面举例，如图10所示。

图10 虚拟课堂

三、教改目标及反馈

(一)目标

汉语言文学专业的课程内容理论性强，而学习成果又对审美、情感和创造性这些实践性的能力有具体的要求。汉语言文学虚拟实验室旨在解决这个矛盾。

建成汉语言文学专业虚拟实验室，可改变目前毕业实践环节的不可监控性。目前，汉语言文学专业毕业实践环节依赖学院和教学点组织实施，存在各方面的监控盲点。虚拟实验中心的建立，能从根本上解决这些问题。另一方面，利用极度完善的互联网资源和技术，以及在线教育的优势，使学生突破时空的限制，获得人文素养和综合能力的训练与提高。

除此之外，通过虚拟实验室建设，为提高和考核学生的文字能力、鉴赏能力、写作能力与教学能力提供虚拟现实支持，增强其审美感知、情感认知和创造思维。

(二)反馈

为更好地了解掌握学生对于汉语言文学专业虚拟实验室的操作、教学内容、审美创造、学习感受等方面的反馈，课题组发放了500份调查问卷，具体问卷设计参见附件一。收回问卷483份，收回率96.6%。对汉语言文学专业虚拟实验室的操作满意度调查显示(图11所示)，有65.5%的学生非常满意，24.5%的学生满意，总体来看，认为虚拟实验室操作起来很方便的满意度达到了90.0%。说明该操作界面简易性方面获得了学生的认可。

图11 虚拟实验室操作满意度调查

对汉语言文学专业虚拟实验室教学内容满意度调查显示(图12所示)，76.30%的学生非常满意，12.2%的学生满意，总体教学内容满意度达到88.5%。说明通过文字、沙画和视频等多种形式技术和渠道广泛整合，让优质的汉语言文学教学资源最大化分享和传播，也使学生在潜移默化中增强了对学习内容的兴趣。

图12 虚拟实验室内容满意度调查

从学习反馈效果看(图13所示)，学生普遍认为，通过汉语言文学专业虚拟实验室，学习效果更好，学习效率更高，并在一定程度上感受到了汉语言文学的文字美、语言美和意境美，提升了对审美活动的兴趣。

图13 虚拟实验室学习反馈调查统计一

通过对虚拟实验室教学方式、学习氛围和学习感受进行调查，78.8%的学生认为兴趣浓厚，19.5%的学生认为有压力，兴趣一般，仅有1.7%的学生毫无兴趣，说明虚拟实验室在设置上对学习行为有促进作用。64.2%的学生认为教学方式的氛围融洽、活跃(图14所示)。

图14 虚拟实验室学习反馈调查统计二

教学内容采用类似中国诗词大会、汉字听写大会的题库内容，还有国内外的经典影视片段，在各个板块的教学中增强了汉语言文学教学内容的新媒体化和多形式化，让学生在新时代的语境下更好地活用汉语言知识与技能。

虚拟实验室将古代汉语、应用写作和现当代文学等多门课程聚集在一起，并通过文字、沙画、视频等多种形式技术和渠道广泛整合，让优质的汉语言教学资源最大化分享和传播，让学生在其支撑下深入了解和学习这门学科。

信息化、网络化及数字化的创新形式既有效推动了汉语言文学课程教学的现代化发展，也实现了汉语言文学教学的形象化、灵活化和新媒体化，充分调动学生的学习热情和学习热情，增强了教学的有效性。

学习反馈调查结果表明，相较于传统的毕业实习方式，绝大多数学生对虚拟实验室的教学方式持肯定态度，表示在一定程度上也整合了专业知识，提高了审美体验、情感认知和创造性思维能力。即使有经费和技术的限制，各方面都还有进步的空间，汉语言文学专业虚拟实验室建设不失为一次有效尝试，值得推广。

四、结语

人工智能时代最有价值、最值得培养和学习的技能，是最能体现人的综合素质的技能，是人对于艺术和文化的审美能力，是创造性思维，是由生活经验及文化熏陶产生的直觉、常识，是基于人自身的情感与他人互动的能力。[6]汉语言文学专业虚拟实验室以虚拟现实技术为支撑，设置内容丰富的互动学习模块，还原文学作品中的真实情景，提供师生和生生之间交流的虚拟场所，对提高学生人文素养与综合素质具有积极作用。

汉语言文学专业虚拟实验室建设是开创性的探索与尝试，它将改变当前文学类课程教学的单一模式，为学生营造身临其境、生动愉快的学习体验环境，激励学生积极主动地建构自己的观点和领悟，从而提高学习者的人文素养和综合能力。随着互联网技术、人工智能技术和VR技术的不断发展与普及，有着较广阔的应用前景。

该项目形成了汉语言文学专业虚拟实验室客户端成品，建成后的汉语言文学专业虚拟实验室操作简单方便，生动有趣，互动性较好，旨在帮助学生提高语言文字应用能力，审美感知能力，情感认知能力和创造性思维能力。