基于虚拟现实技术的探究式学习环境设计与效果研究——以儿童交通安全教育为例

发布时间：2021-02-16 00:41

　　虚拟现实技术的迅速发展使越来越多的学者开始探索其在教育领域的创新应用。然而,现阶段尚缺乏将虚拟现实技术特性和教学理论有机整合的设计研究和效果检验。针对该研究的局限性和我国儿童交通安全教育的具体需求,文章对虚拟现实技术支持下的探究式交通安全教育模式进行了系统设计,结合实例分析了如何将真实性、开放探索性、关键决策点、问题空间和专家反馈等探究式学习原则应用在虚拟现实学习环境的情境、任务、交互和反馈设计中。为进一步检验其教学效果,文章开展准实验研究,对湖北省城市、城郊和农村地区三所小学的79名儿童在该学习环境中的学习表现和体验进行了定量和定性分析。研究结果表明,该学习环境能有效诊断并改善儿童的危险道路行为,如横冲马路、绿灯闪烁时过马路、不检查交通状况等,且城乡环境和年级水平对儿童交通行为表现和学习效果没有显著影响。研究结果对改革我国儿童交通安全教育模式、提升教育质量有一定的指导意义。 

【文章来源】：电化教育研究. 2020,41(01)北大核心CSSCI

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

儿童学习者与虚拟“同伴”互动

本研究以探究式学习的设计原则为指导思想，充分发挥教师的专家指引作用，设计了如图1所示的“探索—复盘—练习—反思”的基于VR的探究式学习模式。该模式强调学习环境中真实问题情境的创设，支持儿童在虚拟交通环境中进行自由探索，将复杂的交通任务分解为三个子任务作为关键决策点，每个子任务问题空间中初始状态、目标状态和交通规则明确，且加入了一定的干扰因素，教师在复盘和反思环节就儿童学习者的实际表现情况进行个性化引导，引导他们进行观察分析、决策实践和反思讨论等高阶思维活动，从而加深其对交通安全知识的深入理解、提高其交通知识的应用能力。以下从学习环境设计的四个要素（情境、任务、交互、反馈）分别阐述VR技术特性和探究式学习原则在该教学环境中进行整合的设计与具体实现方法。1. 情境设计

本研究使用Unity 3D游戏引擎和Oculus Rift软件开发工具包设计开发了一个可移动的全沉浸式虚拟环境。Unity 3D通过高级视觉和音频效果快速创建和轻松部署VR应用程序，Oculus Rift通过其高分辨率头戴式显示器及两个红外传感器实现大型跟踪空间。如图2所示，该情境设置允许参与者在跟踪空间内自由漫游。创设的虚拟环境是基于城市中心道路交通实况构建的虚拟道路交通场景，包括4条街道、9条人行横道和7个交通灯。在该环境中每个控制装置都发生着现实行为，如车流车量、360度视角、光线明暗效果等使儿童能够完全真实地感受到道路上的“危险”。但是，儿童可能会出于好奇或者追求刺激的心态故意尝试错误的交通行为，如横穿马路、不走斑马线或故意跑向倒退的车辆后面等。因此，为了不对错误的交通行为起到强化的作用，该VR环境的程序设定会及时制止错误行为的进一步发展，避免事故场面给儿童带来的心理阴影。情境设计所应用到的探究式学习设计原则包括：（1）真实性原则，利用VR技术的沉浸性特征呈现一个包含多种交通情境的高度仿真的虚拟世界；（2）开放探索原则，利用VR技术的交互性特征提供一个开放自由的交通道路探索空间。

【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟现实/增强现实下混合形态教学设计研究[J]. 李小平,张琳,赵丰年,陈建珍,许梦幻.  电化教育研究. 2017(07)
[2]虚拟现实技术教育应用研究演进的可视化分析[J]. 赵一鸣,郝建江,王海燕,乔星峰.  电化教育研究. 2016(12)
[3]虚拟现实技术促进学习的核心要素及其挑战[J]. 高媛,刘德建,黄真真,黄荣怀.  电化教育研究. 2016(10)



本文编号：3035824