数字故事教学促进深度学习的逻辑理路及实现路径——基于虚拟沉浸式学习环境(VILEs)的视角

数字故事教学是现代教育技术和知识创造的叙事理念相结合生成的新型教学实践形式,其在发展认知、支持内省、促进人际三方面对学习有积极影响。在虚拟沉浸式学习环境下,数字故事教学从5方面促进学习者实现深度学习:在环境方面,建构真实、复杂、整合的学习境脉;在知识方面,提供逻辑与意义联接的知识表征方式;在思维方面,指向高阶与迁移的认知方式;在能力方面,强调问题解决的个体经验优构;在个体发展方面,促使其成为个性化表达、自我指导的终身学习者。数字故事教学促进深度学习需树立技术与教学相融合以激发主体意识的理念,激活学习者“知、能、情、思”的深度参与,搭建脚手架帮助学习者探寻知识的本质与变式,在评价中重视人之区别于机器的特性——沟通力、学习力、创造力。

论新媒体艺术的“虚拟沉浸”审美

虚拟现实技术深刻影响着新媒体艺术的实践。利用虚拟现实技术创作的虚拟现实艺术,为艺术带来新的可能性,虚拟性成为新媒体艺术作品的显著特征,虚拟现实艺术带来一种真实的"沉浸式"的深度体验和虚拟实践。这种虚拟沉浸审美导致一种非物质性审美基质的形成,对传统艺术审美范式和原则产生强烈冲击,彰显着新媒体艺术自身的美学特质。

探讨三维虚拟沉浸式环境对学生英语听力能力影响

在我国国际经济发展一体化的背景下,国家对拥有高水平的英语专业人才的需求量越来越大。因此,学校需要加强对学生英语学习的教学,提高学生英语综合能力。随着我国网络科技的发展以及教育改革发展全,一种全新式的三维虚拟沉浸式环境教学模式应运而生,这种教学模式对学生在学习英语方面有着极大的帮助。现对三维虚拟沉浸式环境对学生英语听力能力影响进行一个简单的探讨和说明。

沉浸式虚拟现实中加入触觉反馈对学习效果的影响——来自消防安全教育的证据

随着虚拟现实硬件设备的快速普及和使用成本的降低,沉浸式虚拟现实(IVR)在教学中的应用逐渐增多,但其研究大多关注视觉和听觉体验,对引入触觉反馈后在学习效果提升上的有效性仍缺乏证据。消防安全教育是IVR的典型应用场景,探究在IVR消防安全教育系统中加入触觉反馈(力反馈和热感)对学习者学业成绩、学习动机和认知负荷的影响,有助于为优化IVR教学应用提供依据。基于该情境的对照实验结果表明:IVR能够显著促进学习者对程序性知识、事实性知识和概念性知识的学习,并且加入触觉反馈后的知识增益更高,更加有利于程序性知识的习得;触觉反馈的加入显著降低了学习者的认知负荷,尤其是外在认知负荷,但对学习者学习动机的影响并不显著。研究结论为多媒体学习中触觉通道的整合提供了新的证据,拓展了原有多媒体学习的认知理论框架,有助于指导IVR教育资源的设计、开发及应用。

基于VR设备的沉浸式虚拟3D体感交互系统设计研究

以提高沉浸式虚拟3D场景的用户体验感为目的,在VR设备的支持下,从硬件和软件两个方面优化设计沉浸式虚拟3D体感交互系统.设计了加设头戴显示器和手持控制器两种类型的VR设备,改装了交互数据处理器和存储器,通过硬件软件的连接实现了系统硬件部分的优化;通过实体布设和光效生成两个步骤,构建沉浸式虚拟3D体感交互场景,利用VR设备获取实时体感数据,并根据体感数据的特征识别出沉浸式虚拟3D体感交互姿态;基于用户实时位姿和实体位置,检测出了虚拟3D场景中的碰撞行为,进而实现了视角切换、指令响应、漫游等体感交互功能.通过系统测试实验得出:与传统交互系统相比,优化设计系统输出交互界面分辨率明显提升,同时交互时延和交互偏差有所降低,即优化设计系统具有更高的交互功能.

基于生成性学习理论的幼儿保育沉浸式虚拟仿真实训设计研究

利用虚拟现实技术进行幼儿保育典型工作环节的虚拟实训,是一项在学前教育教学领域利用虚拟现实技术的模拟性和沉浸性来开展幼儿园生活保育实训的新型实践模式,使学习者能在虚拟的幼儿园环境中,以虚拟实训的方式完成幼儿保育工作的实操实训,目前鲜有相关研究。根据生成性学习理论、沉浸理论,构建基于VR环境的沉浸式虚拟仿真实训生成性学习模型,有利于沉浸式虚拟现实仿真实训在学前教育领域的推广。

沉浸式虚拟现实创伤急救护理培训系统的开发及应用

目的开发沉浸式虚拟现实创伤急救护理培训系统并观察其应用效果。方法开发的沉浸式虚拟现实创伤急救护理培训系统包括教师端、管理端、学员端,将其运用于创伤急救配合规范化培训,通过考核和访谈评价其培训效果和学员感受。结果共培训44名学员,培训后,急诊护士创伤后救治中的初步评估、全面评估、患者转运、诊断讨论成绩显著优于传统培训方式(均P<0.05);对其中8名学员访谈结果显示,该系统形式新颖、能加深对专业的理解;节约资源、增加练习机会,使创伤急救护理培训更高效;可体验多角色,利于团队配合的练习。结论沉浸式虚拟现实创伤急救护理培训系统可提高急诊护士的创伤培训效果。

沉浸式虚拟现实促进学习迁移的设计研究

促进迁移的场景设计是沉浸式虚拟现实研究的关键。在对沉浸式虚拟现实的迁移类型、沉浸式场景保真度以及迁移能力的影响因素等梳理的基础上,研究借鉴“沉浸式学习环境模型”和“沉浸式学习场景要素”,构建促进学习迁移的沉浸式场景设计框架。设计框架包括多层级互动、沉浸式体验、生成性策略、建构性活动和反思性引导等五个核心特征,基于此开发沉浸式探究场景,采用基于设计的研究方法进行迭代设计,利用重复测量方差分析验证迭代设计的有效性,设计沉浸式学习流程并开展实验研究。研究结果表明,虚拟实验组提升了学生程序性知识习得水平迁移效率和自我效能感,通过沉浸式学习和基于模拟的体验能够提升学生在真实环境中有效应用教学法的能力。

LED-CAVE沉浸式虚拟现实技术在建筑EPC项目中的应用

研究一种基于LED-CAVE的沉浸式虚拟现实技术,结合建筑信息模型(BIM)技术,通过建(构)筑物及其环境的三维BIM模型与五面LED-CAVE显示系统进行整合,实现多人沉浸式的场景漫游功能。通过人机交互逻辑的开发与外部系统集成,应用于建筑EPC项目的设计、采购、施工等各个领域,可以实现方案设计的沉浸式体验与交流,真正实现所见即所得,提升方案设计的效率,加快方案设计的决策,为旧街区的改造提升方案设计提供有效的辅助和指导作用。

沉浸式虚拟现实赋能科学教育能有效提升学生的学习结果吗?--基于2011~2022年国内外44篇实证论文的元分析

当前,沉浸式虚拟现实(IVR)技术在教育领域的应用呈上升趋势。虽有大量研究探讨了IVR对学生学习结果的影响作用,但未聚焦到科学学科,也未对不同类型的学习结果加以区分。鉴于此,文章采用元分析方法,对国内外44篇相关实证研究文献进行定量分析,研究结果表明,整体而言IVR对学生的科学学习结果具有显著正向影响,但效应量较小(总效应量g=0.275);IVR对知识保持类和知识迁移类学习结果的影响均受教学方法调节,学段仅调节IVR对知识保持类学习结果的影响,测量方式仅调节IVR对知识迁移类学习结果的影响;IVR搭配预训练教学方法对陈述性科学知识的学习促进作用更显著;IVR搭配探究式教学时采用延时测量的方式更能发现知识迁移的效果。文章通过研究,期望从教学方法选择和教学效果测量两方面为IVR技术赋能科学教育提供启示。

基于沉浸式虚拟实验智慧课堂“光合作用产生氧气”一节的教学

以“光合作用产生氧气”为例,开展基于沉浸式虚拟(IVR)实验智慧课堂的教学实践,从课前环节(参与)、课中环节(探究—解释—迁移)和课后环节(评价)3阶段开展教学探索。结合学生检测得分及访谈,结果发现开展IVR实验智慧课堂教学实践有益于学生收获成果和培养科学素养。

沉浸式虚拟现实技术在脑卒中病人康复治疗 中的应用进展

阐述沉浸式虚拟现实技术的发展以及在脑卒中康复中的应用,总结目前存在的问题,指导沉浸式虚拟技术在该领域的继续研究。

沉浸式虚拟增强技术在气象影视服务中的应用研究

随着新媒体时代的快速发展,传统电视媒体面临的挑战越来越多。同时,虚拟增强技术不断应用到新闻报道、影视综艺等电视媒体中,其带来的视觉体验、感官感受不仅令观众打开了新视界,也让更多媒体从业者思考跨界融合的新方向。电视天气预报节目在新形势的发展下,也在加快步伐转型,提高节目的竞争力,给观众带来更多元有趣的气象影视节目。本文将对虚拟增强技术在国内外气象影视的应用现状进行分析,探索虚拟增强技术在气象领域的融合,利用虚拟增强技术助力江西气象影视转型,助推江西气象影视行业有了新的思考与探索。

沉浸式虚拟现实技术对自闭症儿童社会技能的影响

观察沉浸式虚拟现实技术结合常规言语康复治疗对自闭症患儿社会技能改善的临床疗效。方法 本研究以60名自闭症患儿为研究对象,采用随机数表法将其分成两组30例,观察组30例,对照组30例。对照组采用传统的康复训练和居家康复教育相结合的方法,观察组在传统的康复工作疗法中加入了浸入式的 虚拟现实训练,两组都进行了4个星期的训练。2组在治疗前后(3星期)采用ABC、 SM及改良巴氏指数 (MBI)(MBI)对病人的社交能力进行评价,并对两组的效果进行对比。结果 两组在治疗后的所有数据都优于组内治疗前,具有显著的显著性。(P<0.05)。治疗组治疗后 SM (7.02±0.12)、 MBI (61.87±10.85)分,与对照组(8.23±0.67)、(70.03±10.62)分进行对比,差异均有统计学意义(P<0.05),同时虚拟现实技术对自闭症儿童的综合表现也有一定改善作用。结论 沉浸式虚拟现实技术结合常规引导式传统康复治疗技术可显著改善自闭症患儿的社会适应性。

沉浸式虚拟现实环境支持下的虚拟教研室活动空间研究

虚拟教研室建设是数字化时代新型基层教学组织建设的重要探索,“智能+”时代的虚拟教研室建设可以充分利用各种技术工具(尤其是虚拟现实技术)以支持其实践研究,提高虚拟教研室建设的数字化水平。以教育部首批建立的教学研究改革类教研室——“信息化教学设计研究虚拟教研室”为依托,以虚拟实践社区理论为指导,结合沉浸式虚拟现实环境所具有的沉浸感、临场感和社区感的交互感知特点,提出沉浸式虚拟现实支持下的虚拟教研室包含5个要素,即虚拟协作教研环境、专业实践社区、教研共同体、联合教学实践、教师专业发展。沉浸式虚拟现实环境为虚拟教研室活动空间提供协作共享的支持性社区环境,有助于培养教师的成长性思维。

英语沉浸式虚拟仿真教学模式建构与实施

以虚拟现实技术为基础的英语沉浸式虚拟仿真教学模式为外语教学与研究带来一场全新的革命。其通过构建真实的语言文化与语言交际环境,帮助学生在虚拟的交际场景中体验英美文化惯例与语用交际规则。本文剖析了沉浸式虚拟仿真技术的内涵、特征及理论基础,分析了英语沉浸式虚拟仿真教学对于学生英语知识获取及技能训练、激发学生英语交际动机、创建跨文化交际学习场景、克服学生英语焦虑的重要意义,并从运用虚拟仿真技术制作多模态教学课件、构建逼真性沉浸式的语言技能学习环境、运用仿真技术构建真实性的文化学习场景、通过技术植入实现教育资源共享场境建设四个方面,提出了英语沉浸式虚拟仿真教学模式的建构与实施策略。

沉浸式虚拟现实对学生学习绩效的影响——基于54项实验和准实验研究的元分析

随着沉浸式虚拟现实技术的发展以及使用成本的降低,将沉浸式虚拟现实应用到教学领域已成为一种趋势。当前虽有大量研究探讨了沉浸式虚拟现实对学生学习绩效的影响作用,但研究结果之间的分歧较大。基于中外54项实验和准实验研究(71个效应值,5039个样本)的元分析结果显示:整体上,沉浸式虚拟现实对于学生学习绩效的影响高于计算机辅助或传统教学,但效应值不大(总效应值g=0.400)。调节效应检验结果显示,学科在沉浸式虚拟现实影响学生学习绩效的过程中发挥着调节作用,工程、几何、语言、科学等学科中沉浸式虚拟现实对学生学习绩效的影响较大;测量方式、学段、实验持续时间、控制组教学方式、效应值所属领域、沉浸式虚拟现实类型等变量均不存在调节效应。未来,在教学中应用沉浸式虚拟现实,需促进技术与教学的深度融合,挖掘沉浸式虚拟现实在不同学科中的应用潜力,探索其促进学生深度学习的方式,同时控制好技术应用带来的认知负荷和使用成本,提升沉浸式虚拟现实教学应用的有效性。

沉浸式虚拟现实技术对肝动脉化疗栓塞术患者术中焦虑与疼痛的影响

目的探讨沉浸式虚拟现实技术对减轻局部麻醉下经导管肝动脉化疗栓塞术(transcatheter arterial chemoembolization,TACE)患者术中焦虑与疼痛的效果。方法采用便利抽样法,抽取在本院行经导管肝动脉化疗栓塞术的74例肝癌患者为研究对象,2022年4月至6月接受治疗的37例患者作为对照组,2022年7月至10月的37例患者作为干预组,对照组术中采用常规护理,干预组使用虚拟现实头戴显示设备,比较两组患者焦虑状态评分、疼痛评分及生命体征。结果干预组术中焦虑状态评分、疼痛评分低于对照组,两组比较,差异有统计学意义(P<0.05);手术开始30min干预组的收缩压(systolic blood pressure,SBP)和舒张压(diastolic blood pressure,DBP)低于对照组,两组比较,差异有统计学意义(均P<0.05)。手术开始1h,干预组的收缩压和舒张压与对照组相比,无统计学差异(均P>0.05)。结论沉浸式虚拟现实技术可有效降低TACE患者术中疼痛和焦虑水平,并稳定手术前期血压。

面向沉浸式虚拟现实的数字地球交互漫游方法

针对目前沉浸式虚拟现实相关工作通常是基于局部环境构建的,在全球大范围场景方面仍存在空白和不足的问题,提出一种面向沉浸式虚拟现实的数字地球交互漫游方法.首先,确立以观察者为中心的视点控制基本范式;其次,推导设备坐标系与大地坐标系、空间直角坐标系之间的2种基本对应关系,将真实世界中人的活动空间连续映射到数字地球中;然后,考虑当前硬件条件,提出一种综合使用头盔和手柄进行全球范围漫游浏览的方法,能够对观察方向、移动方向、移动速度进行灵活且准确的控制,并符合人在真实世界的经验和直觉;最后,融合地表影像、高程、高精度倾斜模型数据构建多尺度数字地球场景,设计多种类型漫游任务进行实验,通过完成度、耗费时间、视线偏角等指标,评估漫游方法的有效性、合理性和舒适度.实验结果表明,该方法能够有效地支撑用户在全球虚拟环境中的漫游浏览,可以更自然、高效地完成多种类型的漫游任务,为后续全球范围沉浸式虚拟现实相关工作提供基础.

沉浸式虚拟现实环境中认知投入的自动测评研究

沉浸式虚拟现实(Immersive Virtual Reality,IVR)环境在提升学生的行为、情感和认知投入方面具有显著优势。由于认知投入的内隐性,当前研究主要采用自我报告方法来测评学生在IVR环境中的认知投入,无法实现对认知投入的全面捕获和实时追踪。研究旨在探索采用计算机视觉技术实现对IVR环境中认知投入的实时追踪和自动测评方法。根据信息加工理论和具身认知理论,研究从视觉行为和身体行为两方面间接表征学生在IVR环境中的认知投入,并通过计算机视觉和深度学习技术自动识别和检测学生在IVR环境中的视觉行为和身体交互行为,检测准确率高达98%。相关性分析发现,学生在IVR学习中对学习内容的视觉覆盖度与其后续的知识保留和知识迁移成绩显著正相关;学生在IVR学习中使用手柄交互的累计时长与其后续的知识迁移成绩显著正相关。上述研究结论表明:基于计算机视觉技术自动识别学生在IVR学习中的认知投入是一种可行且有效的方法,该方法能够为IVR学习环境的设计和优化提供客观且丰富的过程性数据,有助于破解IVR教学实践中教师无法精准监测学生的学习投入并提供及时指导和反馈这一现实困境。