陌生情境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的探索與實(shí)踐

1、陌生情境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的探索與實(shí)踐摘要:虛擬現(xiàn)實(shí)作為一種高新技術(shù)，在開(kāi)放教育中起著重要作用。針對(duì)學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀開(kāi)發(fā)陌生情 境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)教學(xué)思路，制定教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)過(guò)程并應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。最后得到有效的教學(xué)反饋，主要包括 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情;幫助理解抽象問(wèn)題;豐富網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源;提升學(xué)生實(shí)訓(xùn)技能。關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);陌生情境實(shí)驗(yàn);學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué);開(kāi)放教育;教學(xué)實(shí)踐隨著我國(guó)科技與經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)受到廣泛關(guān) 注。國(guó)務(wù)院于2006年頒布了國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī) 劃綱要(2006-2020年),將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)列為信息領(lǐng)域優(yōu)先發(fā) 展的前沿技術(shù)之一叫2016年，中

2、國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院組 織編寫(xiě)了虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)，指出中國(guó)VR產(chǎn)業(yè)具有 巨大潛力，并針對(duì)未來(lái)發(fā)展給出了相應(yīng)的政策建議。如今，虛 擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)蓬勃發(fā)展，在社會(huì)生活的各大領(lǐng)域中占據(jù)著重要 地位。1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述1.1虛擬現(xiàn)實(shí)的內(nèi)涵與特點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality)是能夠生成一個(gè)模擬真實(shí) 世界的虛擬環(huán)境的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域前沿技術(shù)利用計(jì)算機(jī)仿真技 術(shù)與多種多媒體技術(shù)構(gòu)建一個(gè)逼真的虛擬場(chǎng)景,用戶在計(jì)算機(jī) 軟件及各種傳感器的支持下，能通過(guò)人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等各 種感官形成人與機(jī)器的交互，在這個(gè)具有沉浸感的環(huán)境中進(jìn)行 各種交互式體驗(yàn)。其中，虛擬仿真技術(shù)中的傳感器包括數(shù)據(jù)手 套、三維空間

3、交互球、頭盔顯示器、操作手柄等傳感設(shè)備。虛擬 現(xiàn)實(shí)技術(shù)為人與計(jì)算機(jī)提供了新的互動(dòng)運(yùn)作模式，其特點(diǎn)主要 體現(xiàn)在：沉浸性(Immersion)。沉浸性又稱臨場(chǎng)性,指用戶感受到 作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度，被認(rèn)為是VR系統(tǒng)的 性能尺度。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)根據(jù)人類視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的生理心理特 點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像，用戶在戴上數(shù)據(jù)手套、 頭盔顯示器、操作手柄等傳感設(shè)備后，便可將自己置身于虛擬 環(huán)境中，產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué),3,o交互性(Interactivity)。虛擬現(xiàn)實(shí)中，用戶使用傳感設(shè)備 對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行觸摸或操作，計(jì)算機(jī)便會(huì)及時(shí)更新三 維視圖，并將新的視覺(jué)等效果呈現(xiàn)給用戶，具有極強(qiáng)

4、的交互性。構(gòu)想性(Imagination) o設(shè)計(jì)者根據(jù)一定的目標(biāo)，通過(guò)想 象而進(jìn)行虛擬環(huán)境的創(chuàng)設(shè)。用戶則可以進(jìn)入虛擬空間,憑借自 己的感知覺(jué)與認(rèn)知對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)和過(guò)程進(jìn)行邏輯思維和 聯(lián)想創(chuàng)造，以此來(lái)獲取新的知識(shí)。1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的優(yōu)勢(shì)2012年教育部通過(guò)了教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2010- 2020)，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高等教育信息化建設(shè)的重要 內(nèi)容。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于教育中，其優(yōu) 勢(shì)也日益顯現(xiàn)：虛擬仿真技術(shù)可以為學(xué)生展現(xiàn)出比傳統(tǒng)教學(xué)手段更真 實(shí)的場(chǎng)景。傳統(tǒng)的課堂多以教師講授學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的方 式展開(kāi)教學(xué);而在虛擬的情境中，學(xué)生的臨場(chǎng)感大大增強(qiáng)，能夠 在逼

5、真的場(chǎng)景中加深對(duì)知識(shí)的理解，逐漸由被動(dòng)的接受者成為 主動(dòng)的學(xué)習(xí)者。虛擬仿真技術(shù)可以幫助教師更有效地建立正面積極的 課堂教學(xué)情境。在教室教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中,教師可以通過(guò)虛擬現(xiàn) 實(shí)技術(shù)用類似“微課”的素材集中解決一個(gè)問(wèn)題;也可以用“翻 轉(zhuǎn)課堂”的素材讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和討論,增加師 生互動(dòng)|4,o虛擬仿真技術(shù)能夠避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)可能帶來(lái)的危險(xiǎn)|5。生 物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、機(jī)械等實(shí)驗(yàn)存在著一定的危險(xiǎn)性，讓學(xué)生在虛 擬情境中進(jìn)行操作，能夠避免意外事故的發(fā)生，減少潛在的實(shí) 驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。虛擬仿真技術(shù)可以改善實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境。在實(shí)踐教學(xué)中， 實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室的投入建設(shè)是許多教師面臨的困難,利用虛擬現(xiàn)實(shí) 技術(shù)能夠解決實(shí)訓(xùn)設(shè)備的

6、不足問(wèn)題，從而有效改善實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán) 境，也大大節(jié)約了實(shí)訓(xùn)成本。2開(kāi)放教育中兒童發(fā)展心理學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀2.1學(xué)情分析學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)是國(guó)家開(kāi)放大學(xué)學(xué)前教育專業(yè)專科 的一門必修課。該課程主要論述了學(xué)前兒童心理發(fā)展理論，以 及不同年齡階段的心理特點(diǎn)和兒童心理發(fā)展的趨勢(shì)，并闡述了 國(guó)內(nèi)外兒童心理學(xué)學(xué)科研究的現(xiàn)狀和展望等。旨在為學(xué)生形 成正確的兒童觀、教育觀奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，使學(xué)生理解兒 童心理學(xué)的基本概念，掌握學(xué)前兒童心理發(fā)展的特點(diǎn)和規(guī)律， 并通過(guò)課程實(shí)踐,形成初步的了解和研究?jī)和睦淼哪芰Α１?課程通常是學(xué)生又愛(ài)又怕的學(xué)科,修習(xí)本課程的學(xué)生中，年齡 多數(shù)集中在20-30歲左右，部分從事幼教工作，對(duì)兒

7、童心理學(xué) 有著一定的學(xué)習(xí)興趣;但從業(yè)年限短，所具備的兒童心理學(xué)理 論知識(shí)不夠扎實(shí)，旦較難靈活運(yùn)用理論知識(shí)解決工作實(shí)踐中的 具體問(wèn)題；文化基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱，面對(duì)大量復(fù)雜難懂的心理 學(xué)理論望而生畏。因此在教學(xué)過(guò)程中需要密切結(jié)合教學(xué)案例， 開(kāi)展情境化教學(xué),幫助學(xué)生加深對(duì)抽象理論的理解。2.2學(xué)習(xí)資源分析目前本專業(yè)課程文字教材、錄像教材、IP課件、網(wǎng)上資源、 其他輔助教學(xué)資料等課程資源比較齊全。但存在的突出問(wèn)題 有:第一，資源的時(shí)效性差。專業(yè)必修課學(xué)習(xí)資源的時(shí)效性較 弱，學(xué)前兒童發(fā)展的新思想、新觀點(diǎn)沒(méi)能及時(shí)地在課程資源中 體現(xiàn);第二，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)”理念的不斷深化，本課程的資 源已不能滿足學(xué)生網(wǎng)上

8、教學(xué)的需要。如微課、網(wǎng)絡(luò)課程等課程 資源較少，不能滿足微學(xué)習(xí)、網(wǎng)上有效互動(dòng)、網(wǎng)上教、學(xué)、評(píng)、測(cè) 一體化的需要等。第三，概念具體化及理論形象化的學(xué)習(xí)資源 較為匱乏。學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)是一門理論居多旦概念抽象 的課程，部分所學(xué)內(nèi)容遠(yuǎn)離學(xué)生的生活和已有經(jīng)驗(yàn)，而他們又 無(wú)法親身經(jīng)歷或觀察到一些心理學(xué)實(shí)驗(yàn),導(dǎo)致對(duì)某些知識(shí)難點(diǎn) 的掌握存在困難。因此，在開(kāi)放教育學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)的實(shí)踐教學(xué)中，運(yùn) 用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建虛擬仿真平臺(tái)，構(gòu)建一個(gè)完善、開(kāi)放的教 學(xué)資源體系，能夠緩解學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，幫助 他們?cè)诠ぷ鲘徫恢心苡行У馗鶕?jù)科學(xué)規(guī)律對(duì)嬰幼兒進(jìn)行保育 和教育。3陌生情境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)用陌

9、生情境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行依托于浙江電大遠(yuǎn)程開(kāi)放 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的支撐，二者通過(guò)數(shù)據(jù)接口無(wú)縫對(duì)接及平臺(tái)提供的面 向用戶的智能指導(dǎo)、自動(dòng)批改服務(wù)功能，盡可能幫助用戶實(shí)現(xiàn) 自主的實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)放服務(wù)能力，提升開(kāi)放服務(wù)效 果。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用虛擬仿真的形式再現(xiàn)了由美國(guó)心理學(xué)家 Mary Ainsworth等人設(shè)計(jì)的陌生情境的完整流程，使學(xué)生可以 反復(fù)觀察并體驗(yàn)嬰兒在陌生的環(huán)境中并與母親分離后的行為 和情緒表現(xiàn)。3.1教學(xué)思路該實(shí)驗(yàn)向嬰兒提供了三種潛在的難以適應(yīng)的情境，分別為 陌生情境、與親人分離情境和與陌生人相處情境，通過(guò)測(cè)驗(yàn)來(lái) 研究嬰兒在這幾種不同的情境下所表現(xiàn)出的探索行為、分離焦 慮反應(yīng)和依戀行為

10、等。在兒童心理學(xué)中,依戀指的是嬰兒與成 人（父母或其他主要照料者）所形成的持久的情感聯(lián)結(jié)。由于 這種情感聯(lián)結(jié),嬰兒在不高興時(shí)會(huì)趨近主要照料者，在陌生人 引起焦慮時(shí),嬰兒喜歡得到這個(gè)成人的照料;而如果強(qiáng)迫同這 個(gè)人分離,嬰兒會(huì)引起不滿。陌生情境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)用 觀察與沉浸式體驗(yàn)的教學(xué)手法,從學(xué)生的需求和認(rèn)知發(fā)展出 發(fā)，構(gòu)建了學(xué)習(xí)模式和考核模式兩大模塊，從而全面了解安全 型依戀、矛盾型依戀和回避型依戀三種依戀類型兒童的行為特 點(diǎn)和情緒反應(yīng)。3.2教學(xué)目標(biāo)1）知識(shí)目標(biāo)：了解陌生情境實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與步驟，掌握不同 依戀類型的嬰兒在陌生情境下所展現(xiàn)的不同反應(yīng)。2）技能目標(biāo):熟悉陌生情境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的操作

11、步驟，提 升實(shí)踐操作的能力和運(yùn)用理論知識(shí)分析問(wèn)題的能力。3）情感目標(biāo):樹(shù)立科學(xué)的學(xué)前兒童教育觀,形成良好的兒 童心理健康促進(jìn)意識(shí)。3.3教學(xué)實(shí)施陌生情境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)將教學(xué)過(guò)程分為三個(gè)環(huán)節(jié)：1）介紹實(shí)驗(yàn)，明確任務(wù)通過(guò)文字材料，使學(xué)生熟悉陌生情境實(shí)驗(yàn)的背景，明確實(shí) 驗(yàn)?zāi)康模瑥亩鴮?duì)親子依戀有一定的了解。本實(shí)驗(yàn)依托虛擬仿真 軟件系統(tǒng)，模擬在一個(gè)房間中嬰兒所面對(duì)的陌生情境。陌生情 境實(shí)驗(yàn)分為七個(gè)片段，如表1所示,以此觀察不同情境中嬰兒 的表現(xiàn),從而分析其與母親的依戀關(guān)系。表1陌生情境實(shí)驗(yàn)7個(gè)片段片段現(xiàn)有的人持續(xù)時(shí)間情境變化母親、嬰兒3分鐘母親、嬰兒進(jìn)入房間2母親、嬰兒、陌生人3分鐘陌生人進(jìn)入房間3嬰兒、

12、陌生人3分鐘以下母親離去4母親、嬰兒3分鐘以上母親回來(lái)，陌生人離去5嬰兒3分鐘以下母親再離去6嬰兒、陌生人3分鐘以下母親回來(lái)，陌生人離去7母親、嬰兒3分鐘母親回來(lái)，陌生人離去2）觀察學(xué)習(xí)，記錄行為依次選擇安全型依戀、回避型依戀、矛盾型依戀的實(shí)驗(yàn)動(dòng) 畫(huà)進(jìn)行觀察和學(xué)習(xí)，并分別記錄不同依戀類型的嬰兒在七個(gè)陌 生情境片段中的不同行為反應(yīng)（如對(duì)玩具的擺弄、情緒反應(yīng)、與 陌生人的交往傾向等），以此來(lái)了解兒童和母親之間依戀的 強(qiáng)度。3）沉浸體驗(yàn)，深入探究此環(huán)節(jié)中，學(xué)生的身份從“局外人”轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬持腥恕?，即?心理實(shí)驗(yàn)者“陌生人”的角色進(jìn)入實(shí)驗(yàn)情境中，進(jìn)行沉浸式 學(xué)習(xí)體驗(yàn)。當(dāng)以實(shí)驗(yàn)者的身份置身于陌生情境中，學(xué)

13、生可以通 過(guò)人機(jī)交互與嬰兒進(jìn)行互動(dòng)，例如陪同嬰兒玩玩具、當(dāng)嬰兒哭 泣時(shí)安撫情緒等，從而深入探究不同嬰兒所反映出不同依戀類 型的特點(diǎn)。4）判斷類型，操作答題此環(huán)節(jié)是進(jìn)入考核模式，旨在針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)進(jìn)行階段 性的檢測(cè)，以檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。學(xué)生根據(jù)觀看到的嬰兒行為表現(xiàn) 來(lái)判斷其依戀類型,并具體評(píng)價(jià)分析其表現(xiàn)行為。3.4教學(xué)反饋3.4.1鼓勵(lì)自主探究，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情將虛擬仿真技術(shù)引入學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)的課堂，能夠充 分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。以任務(wù)驅(qū)動(dòng)法為主線，圍繞陌生情境 實(shí)驗(yàn)任務(wù)展開(kāi)學(xué)習(xí)，改變學(xué)生原有的被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，使學(xué)生積 極地投入到學(xué)習(xí)活動(dòng)中來(lái)，主動(dòng)建構(gòu)探究、實(shí)踐、思考、運(yùn)用、解 決和高智慧一體的

14、學(xué)習(xí)體系。3.4.2降低學(xué)科難度,幫助理解抽象理論陌生情境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)主要是為了幫助學(xué)生理解 嬰兒三種依戀的類型，包括“安全型”“矛盾型”和“回避型”三大 模塊，通過(guò)自由選擇可以查看三種依戀類型的理論知識(shí)。在實(shí) 驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中有七個(gè)復(fù)雜的情境片段，而這些不同的情境中每 一類型的嬰兒所表現(xiàn)出不同的情緒反應(yīng),則可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí) 系統(tǒng)向?qū)W生生動(dòng)地展示陌生情境實(shí)驗(yàn)的完整流程，使依戀這個(gè) 抽象的概念直觀化和形象化，以便于學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中更好地 理解親子依戀的類型及其對(duì)嬰幼兒成長(zhǎng)的重要性，有效地掌握 知識(shí)重點(diǎn)，解決知識(shí)難點(diǎn)。3.4.3優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境，豐富網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源學(xué)習(xí)環(huán)境指的是學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)發(fā)生的“時(shí)間”

15、和“空間”及為 學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動(dòng)提供的各種支持條件氣學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)化對(duì)學(xué) 生的學(xué)習(xí)效果有著重要影響。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打破了以往單一 的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式，為學(xué)生構(gòu)建了一個(gè)完善、開(kāi)放的教學(xué)資源體 系,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上教、學(xué)、評(píng)、測(cè)一體化的功能，極大優(yōu)化了開(kāi)放教 育學(xué)習(xí)環(huán)境。同時(shí),沉浸式體驗(yàn)為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了逼真 又感性的學(xué)習(xí)材料,將學(xué)前兒童發(fā)展心理學(xué)課程陌生情境實(shí)驗(yàn) 制作成相應(yīng)的配套資源，能夠輔助學(xué)生更好更快地理論聯(lián)系實(shí) 際，也有利于探索多元的開(kāi)放教育教學(xué)模式，從而更好地實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程實(shí)踐教學(xué)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。3.4.4理論結(jié)合實(shí)踐，提升學(xué)生實(shí)訓(xùn)技能虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的加入使專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)手 段、實(shí)訓(xùn)模式都發(fā)生了深刻的變革，為開(kāi)放教育發(fā)展中面臨的 實(shí)踐教學(xué)難題提供了高效的解決方案。在陌生情境虛擬仿真 實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)對(duì)嬰幼兒依戀類型和行為進(jìn)行分析 和處理，以提高其相關(guān)的教育教學(xué)技能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將