VR+教育及其教育的变革

□ 兰岳云 梁 帅

内容提要 “VR+教育”作为一种技术支持下的教育形态，是虚拟现实技术与教育系统内部要素深度融合后的新型教育范式。通过构建“沉浸式”学习场景、打造“升级版”在线教育，VR技术在教育领域得到了广泛的创新应用，将充分赋能课程资源、教学范式、教学关系、组织形态等教育系统要素的转型。未来，集沉浸性、交互性、想象性于一体的VR+教育将对传统的学习环境、教学方式、实践教学等方面产生深刻影响。

虚拟现实（Virtual Reality，以下简称VR）根源于人类掌握与改造现实的深层愿望。“从本质上看，技术是被捕获并加以利用的现象的集合，或者说，技术是对现象有目的的编程”①，VR 技术在教育中的应用，其本质是对教育现象的“编程”。在可沉浸、可交互、可构想的技术“编程”后，学生跨越了时空限制，能够在虚拟世界中获得与真实世界相同的视觉、听觉和触觉等直观感受，进而促进了抽象概念知识的具象转变。VR+教育实现了人与“现象”的双重编程，“虚拟现实的目标是创造一种全新的人机交互界面，在这个界面中，既非人体适应机器，也非机器适应人体，而是在机器与人体之间建立了一种互动变化的关系，进而获得一种最佳的和谐状态——自然化的身体运动方式”②。将新技术引入教育系统实际上是创造一个新的生态系统，它在提升、改善原有教育系统的同时，让所有参与者都形成了一种新的“自然化的身体运行方式”。

一、VR 技术在教育领域的创新应用

（一）构建“沉浸式”学习场景

根据建构主义学习理论，学习是学习者基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程，通过意义建构的方式，学习者持续拓展知识的边界。在意义建构的过程中，学习者与知识之间往往缺乏通畅的桥梁，这对意义建构造成了很大障碍。从人的本性上来说，人们总是生活在“理想”的世界，总是向着“可能性”行进③，人们希望借助于想象、体验、沉浸等主观心理感受，过滤现实生活的乏味，进入到愉快的体验空间。而知识是对现实实践的高度浓缩，是倍增的现实，是纯抽象的集合，对其进行意义建构，缺少了人自身感官的主动配合。

感官的主动参与往往会产生真正意义上的沉浸式体验。根据认知心理学的观点，人的认知过程就是对外界感知的信息进行不断地编码、存储、检索、分析和决断的过程，对世界认识的来源是大脑对于实在的感觉活动。④大脑的认知强度，往往取决于各种感官的刺激强度，VR 技术的意义就在于能增强感觉的强度，从而提升认知度。

作为沉浸式多媒体，VR 的本质是通过人机交互，达到超真实的视觉、触觉、听觉和嗅觉体验效果，其技术手段则是综合了计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术发展起来的。关键不在于感觉的真实，而是通过模拟真实，感受完美的超真实幻觉。超真实这一观念本来最先作为媒介观念被提出来，其核心是指在后现代社会里，媒介塑造了另外一种真实，一种完全模拟真实世界但却虚拟的现实。让·鲍德里亚提出这一观点时，批评大于肯定，超现实其实是一种虚幻，它越像真实，就越是掩盖了现实。“影像不再能让人想象现实，因为它就是现实，影像不再能让人幻想实在的东西，因为它就是虚拟的实在”⑤，这构成了某种“完美的罪行”，甚至导致了人类的异化。

同为超现实沉浸空间的营造，VR 却与媒介的超现实完全不同。VR 是在技术层面，而非内容层面实现了“超现实”。将其技术维度中的“超现实”应用到教育中，便成为了教育的一大利器。快乐教学、“兴趣是学习的最好老师” 是最广为人知的教育基本理念，但在现实中，便与知识的抽象构成了不可调和的矛盾。在知识的学习中，利用VR 技术，再次化实为虚，用超现实的感官刺激，让抽象变成另外一种具象，就成为了兴趣的来源。这种虚拟的体验可以更好地让学生进入沉浸式的学习体验中，甚至在虚拟空间完成课堂练习和作业，这种全息化的沟通方式让学生深层次、全方位地加深了对学习的主观体会。“虚拟世界的审美体验紧密关联着生理的美感，或愉悦或痛苦，或快乐或伤心，或喜忧参半或悲喜交加，虚拟空间或数码幻觉可以在使用者或参与者身体上生成伴有意识和意义的特殊审美感受。”⑥VR 技术的发展使知识接受过程变成审美体验过程成为可能。目前，VR 技术端的持续进展和创新，实现了与人的感官体验深度融合。

总体而言，VR 技术的大规模应用已经不再是技术障碍问题，而更多是环境与接受问题。随着互联网+在教育行业的深入发展，正确认识VR 技术的应用，并理解其带来的教育变革，非常必要。

（二）打造“升级版”在线教育

虽然“VR+教育”严格意义上属于在线教育的一部分，但它使传统的线上教育得到了升级，不仅可以弥补课堂教育的不足，甚至可以部分取代课堂教育，其对教育系统的颠覆性意义不可小觑。

互联网技术的引入，让传统的教育摆脱了时空的限制，大大拓展了教育的边界。但直接将传统教育移植到线上，会带来很多问题。一方面，线上教育的交互性不可避免的具有后发性、割裂性等问题。教师在线上教学时，无法在第一时间注意到学生的反应，师生无法实现有效的双向即时互动，这必然导致学生注意力的分散，各种外在干扰因素也会影响教育效果。因此，将线下教育简单搬到线上，由教师进行直播授课，教学质量难以保障。另一方面，线上教育在实现即时教学的同时，也产生了碎片性、混杂性。由于学生注意力难以集中，导致教学内容的系统性受损； 即时性在保证受教育者迅速进行不同反馈的同时，也让整个教学系统显得混杂，如果不进行适当干预，整个教学过程可能最终会沦为一种形式。

归结而言，当前线上教育的缺陷，其主要来源就是教育的时空差异带来的系统混乱，这看似不可避免，但结合VR 技术，采用高端全景VR 摄像，如条件允许，还可佩戴VR 头显装备，这将会充分化解传统线上教育的缺陷，实现在线教育效果的提升，主要体现在以下两方面：首先，解决了师生互动难题。VR 以三维互动为主要特征，师生置身于预先创设的三维情境，不仅排除了外在干扰，还因为有游戏创造的成分，极大地激发了学生的学习兴趣。对于部分需要展示的实验、实训等实践操作，由于排除了风险，能够使实践教学内容得到细致充分的展示，与现实操作相比，学生在三维情境之中进行操作，更具有高安全性和反复记忆性；即使针对像语文、数学等基础学科的知识性学习，VR 也能将部分知识学习转化为三维游戏，可以有效提升学生的注意力。其次，解决了时间碎片问题。头显设备将现实和虚拟空间进行了有效的区隔，有效性甚至超过了封闭校园，这在较大程度上排除了外在的干扰。一旦排除干扰，在线教育通过大数据、云记录等方式与真实课堂教学的优势相结合，将为教育的供给提供充满活力的选择。当然，VR+教育面临的最大问题是投入较大，VR 软硬件设施及其配套系统的费用昂贵； 但随着VR设备的量产和技术的进一步优化，它必将成为互联网+教育的发展新方向。

二、VR+教育对教育系统转型的赋能作用

虚拟现实的沉浸性特性具体分为三重： 感官沉浸、行为沉浸和思想沉浸。其应用过程，需要教育系统与之相比配，在很多方面实现新的演变和优化，从而实现真正意义上的沉浸。

（一）VR+教育赋能教育系统转型的要素

沉浸要求教育条件的配合，其应用也改变了教育的输出和效果。根据系统论的观点，要素构成系统，要素之间、系统之间的深度耦合，构成了动态平衡关系。要素性质的改变会带来整体性和相关性的改变，因此，为了目标的最终实现，需要系统各要素具有环境适应性。VR 技术赋予了教育系统沉浸性，促进了部分要素的转型。

第一，课程资源转向自我配置。课程资源是人才培养的重要依托，“VR+教育” 背景下的课程资源将致力于实现学习过程和课程资源的自我配置，不同层次、不同类型的受教育群体能够在丰富的课程资源模块中自由选学，甚至可以选择跨学校或跨专业的课程资源。同时，针对学业评价的传统课程考核方式，将逐步转向多样化和即时性的在线评价，进而更为有效地检验教育供给资源的实际效果。

第二，教学范式转向开放互动。基于VR 技术的内在优势和特点，“VR+教育” 将有能力实现不同教育者与受教育者之间的高效沟通与对接，教学活动将实现由封闭的教学范式转向为开放的教学范式。同时，在VR 技术与教育深度融合的过程中，传统的知识灌输式课堂将逐渐转向启发互动式的课堂； 固定化的教室课堂将逐渐转向多样化的网络课堂和实践课堂； 图书式的学习资源将逐渐转向数据式的学习资源。

第三，教学关系转向平等独立。基于VR 技术在 “工具层面” 所具有的设备性能和技术特点，“VR+教育”将具有无限的容纳性，基于这种无限的容纳性，“VR+教育”将具备独特的“去中心化”功能。届时，教师与学生被接入VR 技术平台的终端，将更容易朝向平等主体的方向转化。表现在教学关系上，教师的主体地位将让位于学生的主体地位，单一化的教学关系将让位于多元化的教学关系。

第四，组织形态转向扁平灵活。在VR 技术的支持下，教育系统内部组织结构将进一步扁平化，科层结构体系将进一步弱化，这种教育组织形态的转型是顺应VR 技术发展的必然要求，将提高教育系统整体的运行效率。届时，灵活的虚拟组织将与实体组织协同发挥作用，各级各类教育机构将从规范的“人才生产线”演变为开放的“教育生活集成中心”，进而极大提高教育资源的生产、传输和使用效率。

（二）VR+教育赋能教育系统转型的路径

一种新的教育技术的引入，往往意味着从体制到方法的一系列转变。要想真正的发挥出VR技术的教育优势，就不仅仅是在原有的教育体系下简单缝合进新技术，而是应该实行各方面的调整与改变，让VR+教育能真正发挥良好的效果。一是适应手机、平板、电脑等全面普及与应用的现实，将VR 与随时学习相结合，与国家的教学资源库建设、微课资源建设以及其他各类在线教学形式相结合，全面提升教学效果。不限时间、不限地点，随时学习，这是信息化时代的特点，而虚拟现实让这一时代特征变得更为可行。二是充分发挥虚拟现实沉浸性、想象性、交互性的特点，将近远程教学结合起来，扩大教育的影响。线上授课让教育摆脱了空间限制。但任何时候教育都不是简单的知识传授，而是强调人与人之间的交流，“缺乏实时的学习情境创设、师生互动、群体社交情景”，是基于虚拟现实的远程教学空间的创建与应用是线上教育的普遍缺陷⑦，而VR 正可以弥补这种教育不足。三是从制度上为近远程教学、线上线下相结合保驾护航。在高校，技术的引入和实践是表层，深层则是制度的保障。充分落实教育部要求的“学分互认”，探索“学分银行”，实现教学资源的全国配给和流动，让这些作为制度确定下来，才会真正让虚拟现实等技术落在实处。

三、VR 技术对传统教育教学的深刻影响

2019年，《中国教育现代化2035》提出了推进教育现代化的八大基本理念，其中第七条就是“更加注重融合发展”。VR+教育的最终目的是为了培养身心健康、全面发展的人，并有效助推教育现代化的实现。因此，借助政策红利与自身优势，集沉浸性、交互性、想象性于一体的VR+教育将对传统的学习环境、教学方式等方面产生深刻影响。

（一）身心一体的学习环境：沉浸性赋予具身认知

当前，课堂教学中存在一个普遍性问题，即传统讲授法导致的知识生动性不足，容易使学生产生厌学、辍学等消极行为，进而影响学生的学业成功。作为传统教学形式的有益补充，VR+教育通过带给学生身临其境感和自主控制性，提供生动活泼的思维材料，展现学生不能直接观察到的事物，形成知识点，这种沉浸性特征能够让学生全身心地投入到VR 设备创设的虚拟化特定角色中，赋予了学生在传统课堂教学环境中无法获得的具身认知。借助VR 可穿戴设备，教师能够带领学生在任何时间穿越时空重回历史场景，直接触碰历史，将课本中相对枯燥与抽象的人文知识以生动有趣、直观形象的形式呈现出来，使学生进一步加深对历史细节的把握，在经过身体与心灵的双重洗礼后，学生加深了对基础知识的理解。此外，VR 技术可以创设虚拟历史人物及各种职业形象，使远程教育的气氛更加活跃、自然、亲切。学生足不出户便可亲临实验室、办公室、工厂等人性化学习环境中，感受科学家、管理者、工人等不同职业人员的工作日常与经历，帮助学生科学确立学术志向或职业道路。

（二）人机互动的教学方式：交互性提供情感支持

传统教科书中呈现的教学内容与“现实世界”之间存在着严重脱节，缺乏互动性和情境性。作为建构主义教学方式的优秀媒介，VR+教育本身就是一种建构主义教学方式，教师采用问题导向教学、锚定教学、认知学徒制以及有意义教学等基于建构主义教学方式，使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。VR+教育改变了传统的以教师为主导的课堂教学方式，创设界面友好、形象直观的交互式学习环境和图文声像并茂的多维感官综合刺激，有效克服了学生被动接受知识，缺乏创新思维与创新能力的弊端。例如，教师通过VR 技术将学生运送到火星、海底以及外太空等环境中进行虚拟式实地考察，培养学生对科学知识的浓厚兴趣，大幅提升学生的课堂参与度，这种人机互动能够为课堂上的师生互动、生生互动提供高质量的共享体验。VR+教育所带来的新颖性和娱乐性有效调动了学困生和后进生的学习积极性，最大限度地挖掘他们的学习潜力，让一些学生普遍认为是“无关紧要”或“枯燥乏味”的科目变得生动有趣，在引发对新事物好奇心的同时激起学生对新知识的渴望。

此外，在瞬息万变的数字化时代，理解他人的观点并形成共情是培养学生情感、态度与价值观的重要环节。在充分激发学生的学习动机的同时，兼具游戏的趣味性与挑战性的VR 交互技术还能为学生深度学习提供丰富的情感体验，培养同理心和塑造价值观的能力。例如，当学生通过VR 技术成为老人之后，他们对老一辈人的同情感将显著增加，一定程度上消弭年龄代沟；当学生被安排到VR 技术创设的虚拟难民营、贫民窟成为现实中的难民、贫民时，他们对社会弱势群体和处境不利群体将产生深切的同情感。

（三）知行合一的实践教学：想象性助推思维解放

VR 技术的想象性不仅使教师让渡了部分教育主导性，还充分发挥了学生的主体性，让其实现自主学习。在教学操作环节，凭借语言或者抽象的逻辑关系图，虽然也能开展知识传授，但学生需要运用极其复杂的逻辑思维参与其中。相较前者，VR 技术最大限度的减少了教师的冗余语言表述。在理工科教育中，VR+教育可做全方位模型拆解、360 度功能展示，其操作让学生一目了然；人文社科教育中，VR+教育可做语言拆解与意义展示，教师可以用少量的语言，直接揭示知识的深层奥秘。通过将不同的事物和场景呈现在虚拟环境中，VR技术可以使学生发挥其想象力，从想象中创造任何东西，将抽象转化为实景，并轻松地操纵可视化对象，进一步扩大其认知范畴，使困难的概念更容易掌握，实现理性与感性的高度融合。例如，在数学领域，VR 技术使学生在虚拟环境中以可视化与易操作的方式表示在现实世界中无形的复杂概念和程序，深度了解复合固体表面积，对中低等数学水平学生的学习态度产生较大的影响，这种个性化、即时反馈的环境将弥补学生有限的学习能力。

此外，在远程教学实验中，往往因为设备、场地、经费等方面的原因，使一些教学实验无法进行。而VR 技术则打破了实验场所的限制，避免了真实试验或操作所带来的各种危险与损耗，增加了学生体验操作复杂、费用高昂且周期较长的实验的机会，允许学生能以不计后果、大胆探索的方式控制他们的学习，从而增加学习信心及投入度，从而提高实践教学的效果。使用虚拟现实工具，学生可以充分发挥自身想象力，进行绘画、雕刻和设计三维物体和景观，并与他人分享学习成果，将课程的抽象概念转化为具体对象。

四、结语

教育系统需要一种引人入胜、身心一体的学习环境，VR 技术正好可以填补这一空白，使学生跨越时空接触真实世界，以喜闻乐见的形式开展学习，成为进入体验时代的门户。VR+教育的终极目的是创造有助于学生全方位掌握知识的学习环境体验，以促进学生身心健康发展。当下，VR+教育还处于发展期，在具体实施及应用过程中还存在政策、制度和标准等层面的诸多障碍。但作为教育现代化的重要组成部分，一方面它会全方位提升教育效果，打造各类样板式“虚拟课堂”，在创新应用下极大程度地提升教育公平；另一方面，VR+教育虽然在经济投入方面成本巨大，但其体系一旦建立，就将发挥出大规模综合效力，提升教学效果。对于教育领域来说，VR 的介入不仅是技术的供给，更是教育治理的供给，必将对教育现代化产生深远的影响。

注释：

①布莱恩·阿瑟：《技术的本质》，曹东溟、王健译，浙江人民出版社2014年版，第53 页。

②杭云：《虚拟现实与沉浸式传播的形成》，《现代传播》2007年第6 期。

③恩斯特·卡西尔：《人论·序》，甘阳译，上海译文出版社2013年版，第2 页。

④高慧琳、郑保章：《虚拟现实技术对受众认知影响的哲学思考》，《东北大学学报（社会科学版）》2017年第6 期。

⑤让·鲍德里亚：《完美的罪行》，王为民译，商务印书馆2000年版，第9 页。

⑥刘自力：《媒体带来的美学思考》，《文史哲》2004年第5 期。

⑦杨玉辉等：《基于虚拟现实的远程教学空间的创建与应用》，《现代教育技术》2019年第11 期。