虚拟现实技术在大学象形文字教学中的应用

郭雨 熊远 王新宁

关键词：虚拟现实技术；象形文字；虚拟教学

汉字文化书写着中华民族的历史，承载着中华文化的辉煌，是一种博大精深的文化。《教育信息化“十三五”规划》指出，坚持不懈推进教育信息化，努力以信息化为手段扩大优质教育资源覆盖面[1]。国内，VR 技术在教学科研、仿真校园、虚拟教学与实验等方面已有较为广泛的应用[2-3]。未来，VR+教育有望突破现有技术壁垒，覆盖从课堂教学到文化科普的教育全生态，实现视觉体验到沉浸交互，对教学理念、方法、效果带来重大变革[4]。这些大力促进了虚拟现实技术在文字教学领域中的应用。中国象形文字凝聚了无数人的聪明才智，是中华民族的智慧结晶[5]。“识字”教学是中华文明的瑰宝，是中华民族智慧的结晶，必须牢牢扎根于汉字文化的“肥沃土壤。虚拟现实技术是当代象形文字教学的重要手段之一，是促进高校文字信息化教育的重要途径。那么如何利用虚拟现实技术提高学生学习象形文字的学习效率是一个值得思考的问题。本文通过阐释虚拟现实技术的概念、分析象形文字在教学中存在的问题，提出构建虚拟的教学环境；采用虚拟的教学手段；完善基础设施设备；健全智能评价体系等策略来提高教学效果，增强学生的自主学习能力。

1 虚拟现实技术概念

所谓虚拟现实，就是采用以计算机技术为核心的现代高技术生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境（Virtual Environment，VE），用户借助必要的装备（如特制的服装、头盔、手套和鞋）以自然方式与虚拟环境中的客体进行交互作用、相互影响，从而產生亲临等同真实环境的感受和体验[6]。VR技术通过高沉浸感和交互特性强化用户体验，以多感知通道协同刺激和人机交互的方式增强用户记忆、提升用户学习体验[7]。本文认为，虚拟现实技术（Virtual Real?ity，简称VR）是将计算机技术、人工智能、传感追踪技术、计算机图形技术、多媒体等技术进行结合的一种综合性技术，具有沉浸化、交互性、想象性和智能性等特点，借助VR外部辅助设备使得用户与虚拟世界产生触觉、视觉、听觉等沉浸化体验。

2 象形文化教学存在的问题

2.1 静态化的教学环境，削弱了学生自主学习意识

传统的教学模式主要在静态化的教学环境中采用“灌输式”的教学方法，强调教师主体和教材的辅助，单一的教学形式，在大学象形文字教学中忽略了学生说、听、读、写等实际能力的培养，过度重视书本，学生在学习过程中与社会生活严重脱节，教师很难创设生动、有趣的教学环境和学习环境，学生对生硬的文字很容易陷入疲惫的状态，分散了学生的注意力，降低学生学习的兴趣，学生自主学习意识得不到有效提升。

2.2 课堂互动效率低，学生思维能力受限

象形文字从视觉图形角度分析，它具有图形、“像似”“抽象符号”等特征。但是在一个图形形态的组合中所有太小的、太密集的视觉元素都不可避免地被遗忘，人们对表意性的符号化图形却记忆深刻[8]。在象形文字教学中，涉及到很多难以辨认和识记的文字，传统的教学很难通过讲授法等教学手段或者二维视频等软件设备进行有效教学。这部分内容较为抽象，教师以知识传授为主，教师在课堂上费时费力，学生在理解上也遇到很大的困惑，这大大削弱了学生的学习积极性，限制了学生思维能力的发展。

2.3 缺乏完整的监测评估体系

传统课堂教学质量评价模式和当前实际教学质量监控的不匹配性和滞后性日益突出，在评价主体、定位、标准和目标方面显露出诸多弊端[9]。传统的评价方式主要采用单一教师对学生进行评价的方式，教师主要根据自身的教学经验对学生进行评价；评价标准简单，学生的学习态度、学习能力、情感与价值观等方面的内容，没有统一的标准，不确定性太大；评价维度单一，主要进行教师对学生的评价，忽略同伴之间和学生对教师的评价。

3 虚拟现实技术应用于象形文字教学中的具体策略

信息技术与教育的融合已经成为一种趋势，传统的教学模式无法跟上教育发展的步伐。象形文字教学过程存在学生自主学习意识弱、思维能力受限、缺乏完整的监测评估体系等问题已经影响到教育教学质量的提升，信息技术的融合无疑是一种有效的教学模式。本文将虚拟现实技术与象形文字教学进行结合，提出了以下四项具体策略：

3.1 构建虚拟的教学环境

把学生从对文字、符号、公式的单一空间性理解中解放出来，将知识转化为逼真的“现实”体验[10]。虚拟现实环境能够直接操作三维数据，这样的交互方式与传统的象形文字教学环境和情境有所不同，它更贴近人们的自然感官，让学习者全身心沉浸在虚拟世界中，使得学习者的注意力高度集中，与外界进行了隔绝，学生能够有效的吸收和传递知识，学生学习的积极性得到提升，自主学习能力得到增强。现阶段，在虚拟现实技术教育中，多用户虚拟学习环境属于一个应用比较多的现实环境技术，该技术主要是依托增强现实技术、虚拟现实技术等创设一个优异的虚拟世界，能够为学生以及教师提供良好学习环境[11]。例如，教师可以通过这样的虚拟环境对象形文字的教学内容进行设计，让教学更加具有针对性，使得学生将理论知识与实践学习结合起来；通过这样的虚拟环境可以把握象形文字的表形特征，将抽象的文字还原为图像，学生可以通过虚拟现实技术观看象形文字的前世今生，看到汉字的演化，给学生大量系统的直观感受，让学生以形象的思维去感受画面的内容，识记文字的字形，让他们能够在虚拟环境中看懂字、读懂字的意思，体会到汉字的智慧和乐趣，拓宽学生的视野，让象形文字在他们的头脑中留下深刻印象。爱因斯坦曾说：“只有兴趣，才是最好的老师[12]。因此，在进行象形文字的教学过程中，为更好地激发学生的学习积极性，提高课堂教学效果，有必要创设具有沉浸性的虚拟教学环境。

3.2 采用虚拟的教学手段

“将语言教活，不停留在静态的结构分析上”[13]。在象形文字教学过程中，有很多文字的拆分需要老师进行细致地拆分，老师的传统手动绘图技术手段无法达到相应的教学效果。对教育行业来说，VR技术提供了一种全新的教学手段[14]。VR技术应用于象形文字的教学过程中，能够促使课堂教学手段向更加科学化、高效化的方向发展。例如，应用数字化技术对象形文字的相关信息进行采集，借助计算机平台构建三位一体的模型，进行场景还原将人代入历史场景中，然后对遗留的象形文字信息进行虚拟还原，将学生带到陈列着象形文字碎片的博物馆领略现实中真实存在的事物，为学生提供生动、逼真的学习材料，刺激学生的创造性思维和想象能力的提升。虚拟现实技术能够帮助学生体验实践中的事物，学生可以通过手柄或者其他交互设备在这个环境中精细拆分和重构象形文字的结构，系统将学生拆解和组合的文字进行虚拟，使得学生能够对其进行沉浸性的分析，打破了时间和空间的限制，为象形文字的教学和学生的学习提供了更多的空间、维度和直观的体验。协助学习者的大脑，创建出新的场景或者事物，激发学习者的想象力，开阔学生的眼界和思维。

3.3 完善基础设施设备

虚拟现实技术的交互性表示用户与虚拟环境中的事物进行实时交互，是人机和谐的关键因素[15]。在虚拟内容浏览过程中，实现媒体可交互效果，使用户主动动手操作，可增加大脑兴奋和提高大脑记忆效果。然而，良好的虚拟教学交互体验离不开硬件和软件的结合。周前祥等学者强调构建虚拟现实场景的必要元素是软硬件两方面[16]。吴亚东等人则具体化到人机交互技术角度，他们认为自然人机交互能通过可穿戴交互设备、非接触式体感交互设备或移动交互设备来实现[17]。虚拟现实技术的硬件设备是增强现实技体验感的重要基础，软件系统会影响虚拟现实技术的3D应用效果。虚拟现实技术的应用不仅需要硬件设施，而且需要软件设施作为支撑。只有拥有强大的硬件和软件技术，才能够生成需要的数据，构建相应的虚拟环境模型，从而提高虚拟现实的使用體验。因此要实现高校大学生象形文字的有效学习，需要优化教育教学资源体系，需要对高校完善基础设施设备。例如，有良好软件和硬件支撑的VR可以针对教学内容进行模拟，结合象形文字教学目标要求合理设计VR、场景，学习者可以通过配套专业设备进入到虚拟教学场景当中，结合教师的讲解，或者个人的理解在场景中交互式学习，其间学习者视觉、听觉、触觉等各个感官将会一并参与到学习当中，能够很形象地感受到文字的魅力。有良好的软件和硬件设备支撑的虚拟现实技术与象形文字能够有效结合，能够让学生通过虚拟环境与文字进行有效的互动，同时能够得到实时反馈，加深学生对理论知识的学习，使得学生将理论与实践进行结合。有良好的软件和硬件设备支撑的虚拟现实技术可以使学生在该系统下，实现象形文字的异地交互学习，有助于学生对博物馆陈列文物上的文字进行虚拟学习。有良好的软件和硬件设备支撑的虚拟现实技术的交互性允许学生在虚拟环境中自主学习、相互合作，领悟教科书外的知识，锻炼学生的思维能力。

3.4 健全智能评价反馈机制

反馈其实质是建立自我调节、自我控制、自我适应的内在机制[18]。基于信息技术搭建一个具备数据采集、分析与智能反馈控制、稳定准确、权威高效的智能评价体系非常重要。教学评价是发挥虚拟仿真实验教学最大优势、确保教学质量的关键环节[19]。进入2017年，VR发展呈现出一些新的趋势：VR系统特征开始由3（Iimmersion、interaction、imagination，即沉浸感、交互性和想象性）逐步向4（Iintelligent）即智能化发展[20]。VR技术作为信息化技术手段，对整个教学过程指标可以进行实时数据监测、图形化示教、量化指标评估。因此，利用虚拟现实技术健全智能评价反馈机制是有效解决传统教学模式中缺乏监督评估体系问题的重要途径。例如，虚拟现实技术的智能化特征为象形文字的综合评价提供了可能。通过虚拟现实技术可以将优质教育资源和优秀的教师融合到一个虚拟教学环境中，在探究活动中进行自评、同伴互评和优秀教师评价等。在教学中自动进行过程性评价，通过阶段测试、作业、参与等方式了解学生学习活动的进程，探究学习过程中遇到的问题。教师借助虚拟现实技术使得教学评价不局限于课堂，构建多元化的评价目标、多维度的评价内容、多方位的评价主体与多样化的评价方式。教师可以进入虚拟教学环境或者通过学生的表情对学生进行过程性评价和综合性评价，从而帮助教师改进教学方式，帮助学生改进学习方式。

4 结束语

虚拟现实技术的出现不仅代表科学技术水平进步，也是提高人类日常生活水平的重要工具。“VR+”模式的提出加速了信息技术与教育的有效融合，充分发挥了其在象形文字教学中的应用价值，本研究阐述了虚拟现实技术的概念，分析了象形文字教学存在的问题，提出构建虚拟的教学环境、采用虚拟的教学手段、完善基础设施设备、健全智能评价系统等策略来提高教学效果，增强学生的自主学习能力。