工业4.0背景下高校沉浸式虚拟学习环境设计与应用研究

虚拟现实(VR)技术为增强高校学习者的实践经验提供了新的机会,沉浸式虚拟学习环境可以进一步强化学习者的学习体验,使学习过程更加身临其境,更具有参与性。介绍了工业4.0背景下高等教育数字化学习环境的变化,从沉浸感、代入感、心流和交互性4个方面分析了沉浸式学习体验特征和VR技术的作用。为了深入了解沉浸式虚拟学习环境的应用效果,基于工业4.0人才能力需求的视角设计了沉浸式虚拟校园地震逃生及应急救援系统,并通过问卷调查验证沉浸式虚拟学习环境中学习体验特征和学习界面因素对学习效果的影响。最后对研究结果进行了总结和讨论,以期为高校创设和有效应用沉浸式虚拟学习项目提供借鉴。

高沉浸式学习环境:学习环境设计的新视角

2021年兴起的教育元宇宙为学习环境的设计提供新视角,为回应对学习过程中沉浸体验日渐增长的需求,设计与构建高沉浸式学习环境(High Immersion Learning Environment,HILE)。从沉浸式学习环境的发展现状出发,提出融入XR、数字孪生等技术的一种高沉浸式学习环境,阐述其内涵与特征,并对其架构与应用场景进行设计与分析。HILE的四大特征(融合性、自然性、发展性、人本性)与四层架构(物理层、技术层、功能层、应用层),能实现多情境创设、自然沉浸与自主孪生,支持创设沉浸教室、虚拟远程教室、虚拟学习社区等10类学习情境,应用范围涵盖学科教育、特殊教育、文化场馆教育等在内的所有正式与非正式学习场合。基于HILE的前瞻性研究,对打破目前沉浸式虚拟环境的固有局限性与弊端、促进学习者的高沉浸感学习体验,具有重要意义。

人体循环系统的沉浸式学习环境设计与开发

生物是K12教育中的一个重要学科,以实验为基础。但由于条件制约,一些实验无法在现场完成,且模型较抽象,难以在课堂上展示,导致学生学习困难。基于沉浸式可视化和交互技术,提出“人体循环系统”沉浸式学习环境的总体框架和开发流程,对心脏、肺、肾脏等器官进行精细建模,基于Unity3D实现血液循环的动态可视化和三维交互设计,为VR生物教学提供典型示范。通过评价实验可以得出:系统可增强学习的沉浸感和交互性,提高学习兴趣,使学习者获得直观而深刻的体验,加深对生物学中形态结构、生理现象的理解。

虚拟现实学习环境情感体验研究系统文献综述

虚拟现实学习环境是基于某种教学模式的包括一个或多个教学目标的虚拟环境,学习者根据虚拟形象和情感参与构建虚拟现实学习环境中的沉浸式情感体验。随着VR学习环境的普及,VR学习环境中情感体验相关研究增长迅速,但多为实证研究,缺乏系统性梳理,不利于推进更深层次的研究。利用系统文献综述法对国外近10年的38篇实证研究论文进行分析,将VR学习环境中的情感体验因素归纳为沉浸感、存在感、具身感和心流感。其中,沉浸感和存在感与学习者从技术实现中的感知特征相关;具身感和心流感则与学习者从身体和情境中的感知特征有关。VR学习环境中情感体验的测量主要通过生理行为观测和感知体验询问的方法实现,问卷调查是目前最常用的情感体验测量方法。系统文献综述的成果可为虚拟现实学习环境中情感体验的设计与应用勾勒研究框架。

虚拟现实技术在大学英语浸入式教学模式改革中的应用

浸入式虚拟英语学习环境是一种以浸入式虚拟现实技术为依托﹑以解决当前浸入式大学英语教学实施困境为目标的新型大学英语教学环境。在该环境的支持下,传统的浸入式大学英语教学模式可突破时空的羁绊跨越式的转变为高端电脑科技支持下的全新浸入式大学英语教学模式。虚拟现实实验室建设为陕西师范大学成为西北地区第一所教改试点院校创造了新的契机。

浸入式虚拟文化学习环境中基于元认知的跨文化交际能力培养

从元认知定义入手,结合跨文化敏感度发展模型,探讨了元认知能力在跨文化交际能力培养过程中所发挥的重要作用。同时,在系统分析传统跨文化交际能力培训环境普遍现存问题的基础上,提出了以高端虚拟现实技术为依托的"浸入式虚拟跨文化交际能力培训环境",进而深入探讨了该新型虚拟文化学习环境对上述问题的针对性改善。

高校商务英语虚拟学习环境的构建

探讨了构建商务英语虚拟学习环境的内容及其主要功能,并提出教师要胜任虚拟学习环境中的教学,必须不断提升自己的理论素养和积累实践经验,提高自己的知识水平和教学水平。

虚拟学习环境与大学英语教学

随着计算机辅助语言教学的发展,虚拟学习环境成为大学英语教学的重要途径。了解虚拟学习环境的相关技术、特征及其意义,研究虚拟环境下语言学习的特点以及虚拟环境下的英语学习方法,对于大学英语教学改革具有实践意义。

多媒体教学技术和浸入式虚拟现实技术支持下的大学英语教学改革

整体教学模式改革﹑教育技术改革﹑教学方法改革﹑教师综合素质提升构成了新形势下大学英语教学改革的主要内容。在多媒体教学技术和浸入式虚拟现实技术的支持下,最终将实现《大学英语课程教学要求》中明确涉及的教改目标。

英语本科专业写作教学改革探讨——虚拟学习环境和传统课堂教学整合理论研究

英语本科专业写作教学的培养目标应满足信息时代人才需求新特点。写作能力、高级认知能力和电子素养的综合培养目标是本文提倡的教学改革的出发点。本文在分析了写作能力培养所需的知识内容、教学过程、教学环境等相关因素后，提出了利用虚拟学习环境辅助写作教学的论点。文章分析了虚拟学习环境在提供自主学习资源、创造作文交互环境、创设真实写作情景方面的强大功能，并指出，该环境不仅有利于学生写作教学过程内化、写作学习过程中的知识建构，还有利于学生高级认知能力的提高和电子素养的培养。文章指出虚拟环境和传统课堂授课的有机整合，是写作课程改革成功的关键。

支持力反馈的沉浸式物理学习环境的构建

随着虚拟现实(VR)技术的发展,沉浸式学习环境在教育教学领域应用前景日趋广阔,如物理实验仿真教学。然而,现有虚拟学习环境大多只能提供视觉与听觉的交互,不支持力触觉交互,存在弊端。项目组将力反馈技术应用于虚拟学习环境,描述一个支持力反馈的沉浸式物理学习环境的总体框架和开发流程。使用Touch力反馈设备,借助Unity3D软件和OpenHaptics力觉函数库,设计实现典型案例:重力和摩擦力实验。通过实验得出:支持力反馈的沉浸式物理学习环境,具有更好的沉浸感和自然交互性,可加深学生对抽象物理概念和规律的理解,提高学习兴趣和自主性。

国际虚拟教育研究的热点透视及发展趋势——基于2015-2020年WOS核心数据库相关文献分析

随着第四次教育革命的来临,以VR、AR和MR为核心的虚拟技术为现代教育的变革与重塑带来了新的契机,其在教育领域的应用已成为近年来各国教育研究的热点之一。为此,基于CiteSpace可视化知识图谱软件,对Web of Science国外核心期刊数据库2015—2020年间收录的729篇文献进行图谱分析、关键词词频统计分析和共被引文献综述,发现虚拟技术在教育中的应用呈现出不断趋向深度沉浸的趋势,目前已成为沉浸式学习的主要路径。与此同时,虚拟教育为课堂转型提供了新的方向,以其为核心的交互式学习环境促进了情境化课堂、深层次学习以及差异性教学的发展。此外,开展基于虚拟技术的各学科教育实践,为改善各学科教育情境及提升相应的教育效能提供了新的机遇。在未来,还需整合5G网络通信技术以优化虚拟技术的沉浸性,同时通过构建虚拟全纳教育社区来落实全纳教育理念,促进我国特殊儿童的社会性发展。5G、AI以及区块链技术与虚拟技术的有机融合,不但有助于完善泛在学习情境的构建,充分实现学习者的个性化学习,最终还将形成智能教育新生态。

虚拟现实技术在公安实战教学中的应用

随着计算机信息技术的飞速发展、虚拟现实技术的不断完善,基于W eb的虚拟教室、网上教师等陆续出现。文章回顾了虚拟现实技术的研究背景,介绍了虚拟现实技术的构成和技术特点,分析了虚拟现实系统在教学中的应用状况,并重点论述了公安实战教学中虚拟现实技术的应用和发展前景。

具身型混合现实学习环境(EMRLE)的构建与学习活动设计

随着认知科学研究范式由"离身"逐渐转向"具身",人们越来越强烈地意识到身体及其与环境的交互,对学习活动所具有的重要意义和影响。以获得身体体验为宗旨,具身学习鼓励身体感知运动系统的参与以及身体与环境之间的多模态交互,其对学习环境的设计和构建也提出了新的要求。与此同时,近年来,人工智能、混合现实、人机交互等技术的发展,为具身型学习环境的构建及应用提供了很好的技术支撑,特别是混合现实技术所提供的虚实融合、自然交互以及动态生成等功能。具身型混合现实学习环境(Embodied Mixed-Reality Learning Environments,EMRLE)正是在此背景下,以具身认知理论为引领,以混合现实、人工智能、人机交互等技术为支撑,旨在促进具身学习活动的环境设计。通过对EMRLE的缘起背景的梳理,一方面从理论和技术两个维度分析EMRLE的构建目标、基本特征、构建模型以及实现途径;另一方面,结合国际上已有相关研究和应用现状,归纳EMRLE在教育教学实践中的主要形态及其教学活动设计案例,进一步论证分析EMRLE构建的必要性、合理性和技术上的可行性,并且在构建EMRLE基础上设计的具身学习活动,为今后促进教与学形态的创新提供了新思路。

虚拟现实与脑电联动系统的开发及其教育研究功能探索

近年来,新兴的沉浸式虚拟现实(VR)和脑电波技术被不断应用于教育教学过程和相关研究,正逐步成为一种发展趋势。这类新型研究旨在揭示并阐明两种技术对于教育研究的潜在作用及其机理,进一步探讨并开发虚拟现实与脑电联动系统所带来的教育研究功能。现有相关的研究表明:这种联动系统的意义,在于使教育研究的对象,进入一个沉浸的、脑波与行为数据被及时采集的三维环境之中,可为教育研究者提供一个全程可控的、浸润式的学习环境,一种动态的、实时精准互动的学习模式,以及多维度的社会文化建构场景。虽然该联动方式仍然面临诸多问题与挑战,但可为教育研究范式提供新的发展契机。

分布学习的教学技术

远程通信工具加上人工智能和虚拟真实技术正在使得传统的远程教育转变为一种新的教学范例,称为分布学习。分布学习源于对分布认知科学进行的研究。该文首先简要阐述了分布学习的若干概念,之后着重对构成分布学习作为新教育方式而出现的4种新的教学技术:知识网络、虚拟共同体(社会)、综合性环境和“感官沉浸”分别作了详细探讨,结语对分布学习存在的物质条件和认知理念等作了小结。

虚拟现实技术在大学英语口语教学中的应用

众所周知,语言的教与学必须在一定的环境中进行。在科学技术突飞猛进的今天,基于虚拟现实技术的语言环境对现代的语言教学起了举足轻重的作用。本文首先对虚拟现实技术的内涵进行概括性的介绍,然后根据大学英语口语教学的内容,提出当前利用虚拟现实技术进行课堂口语教学和课外口语学习的设想。

基于虚拟现实的英语智慧学习平台探究

虚拟现实技术改变了传统课堂教学中存在的注意力分散、学习效率低、学习空间受限等问题,在教育教学中得到广泛的应用。将虚拟现实技术深度融入到英语学习当中,用Unity 3D和Steam VR开发了一个基于虚拟现实的英语智慧学习平台。通过该平台可以改变传统的教学模式和教学手段,营造沉浸式体验英语学习环境,从而有效地提高学生外语学习兴趣,切实提升学习效果。

英语学习中虚拟现实技术应用综述

英语是公认的国际外交用语,包括中国在内的许多国家将英语作为外语来学习。虚拟现实具有沉浸感、交互性和想象性的特点,已经在语言教育领域得到广泛应用。通过对2011—2021年WoS数据库的实证研究文献进行回顾与分析,对虚拟现实技术在英语学习中的应用现状、技术发展趋势进行系统分析。

元宇宙视域下沉浸式学习审思:类型界分、机遇挑战及未来发展

随着元宇宙的兴起,其应用于教育所内含的沉浸式学习引起了社会的广泛关注,但沉浸式学习并非随着元宇宙而生的新事物。通过历史维度的梳理发现,沉浸式学习分为技能、技艺加持下的故事内容沉浸、多媒体混合运用下的视听感官沉浸、虚拟现实技术赋能下的模拟空间沉浸、元宇宙技术下的全息体感沉浸四种沉浸类型。四种沉浸学习在元宇宙发展背景下都面临着不同的机遇和挑战。在元宇宙视域下,不同学习场景需要整合不同类型沉浸式学习的优势,以便最大程度发挥沉浸式学习的综合绩效:完善组织流程,构建精准推荐机制优化学习内容;分类优化施策,匹配最优场景提升学习效果;坚持系统思维,协同智慧技术丰富学习手段;凝聚多方合力,树牢主体意识化解潜在危机。