基于虚拟现实技术的交互式微课设计研究
陈雪梅，杜棋东
（广州铁路职业技术学院 教育技术中心，广东 广州）
摘 要： 针对一些微课资源可操作性不高、互动性差的问题，在梳理了虚拟现实技术、交互式微课内涵特征的基础上，从操作交互广度、信息交互深度、概念交互关联度三个维度对基于虚拟现实技术的交互式微课进行设计，做到设计好交互引导、把握好交互需求、明确好交互反馈，实现知识的意义建构，推进学习者深度学习。
关键词： 虚拟现实技术；交互；微课；交互式微课
微课作为一种泛在学习环境下的数字媒体学习资源，受到众多专家学者多角度、深层次地研究与探讨[1-3]。然而，在职业教育中微课资源设计与应用仍存在一些难题，重点体现在微课教学资源可操作性不高、互动性差。虚拟现实技术具有沉浸性、交互性、构想性的特点，是一种重要的信息化技术。利用虚拟现实技术开发的教学资源，能够较好地呈现物体的内部结构和空间关系，创设的知识内容呈现直观性与情境性，适用于不同层次的学习者进行互动探索、深度学习[4]。鉴于此，本文在梳理虚拟现实技术、交互式微课内涵特征的基础上，对基于虚拟现实技术的交互式微课进行设计，实现意义建构上的交互学习，推进学习者深度学习，以期对基于虚拟现实技术的交互式微课的设计者与开发者提供借鉴。
一 虚拟现实技术与交互式微课的内涵特征
（一） 虚拟现实技术的内涵特征
虚拟现实技术融合了数字媒体技术、网络技术、人工智能等计算机技术，基于这些技术模拟构建逼真的虚拟对象、虚拟操作、虚拟场景等，用户通过利用相关设备或者身体姿态摆动等方式能够与虚拟系统的设定元素进行交互[5]，让人产生身临其境的感觉。虚拟现实技术让教育教学拥有了无限可能，其关键特征如图1所示。沉浸性，是视觉、听觉自然状态下参与者面对虚拟现实内容能感受到的真实反应。交互性，是指参与者能够与虚拟现实场景的相关设定元素进行互动。构想性，是指参与者的多重想象空间与虚拟空间的多重立体构想，使得参与者主动性积极。
图1 虚拟现实技术的关键特征
（二） 交互式微课的内涵特征
微课是一种新型网络媒体学习资源，基于不同的学科、不同的视角，对其概念界定学者们给出不同的理解，无论是哪一种定义，其内涵和本质都是应用于教学或学习的[6]。交互，即互动交流，是一种双方或以上相互影响并作出反映的行为。交互式微课学习[7]，从某种角度来看，是属于远程网络学习的一种方式。陈丽教授提出的远程教学交互层次塔理论[8]，其理论模型如图2所示，该理论以媒体为基础，从操作交互到信息交互至最后的概念交互，是一种从具体到抽象，从低级到高级的交互，其中，操作交互是学习者与媒体界面的直接交互，是教师、学习者之间向学习资源提取信息的过程，概念交互是学习者自主学习的目的，通过概念交互实现知识的内化，产生真正意义的学习效果。本文研究的基于虚拟现实技术的交互式微课设计，与目前大多数学者研究的微课设计有差异，属于尝试、探索阶段。通过设计基于虚拟现实技术的交互式微课，激发学习者学习兴趣，推进深度学习，从而产生有质量的知识互动建构。
“赞哈”所演唱的内容往往有一定的针对性，题材十分丰富，大抵可分为古代神话史诗，宗教故事，文学唱本，民间传说、历史故事，训世箴言、寓言故事，天文地理、历法算术、字母来历等的唱词以及祝词、贺词、颂词等。“赞哈”演唱时使用的伴奏乐器主要是筚(簧管乐器，似巴乌)或西玎(弓弦乐器，似二胡)等。“赞哈”的演唱有固定的腔调，旋律和语言结合十分紧密，称“赞哈调”，具有吟诵性、宣叙性的特点。
图2 教学交互层次塔
二 基于虚拟现实技术的交互式微课设计
（一） 操作交互要有广度：设计好交互引导
1 基于学习者起点能力分析的交互引导设计
“农拓者在做造福农民的事，我对农拓者发展有信心。这是我们的梦，也是新疆农民的梦。”刘彬并不满足于现在的成绩。他表示，未来农拓者不仅将从种苗、产品、技术、服务等方面实现“一站式”解决方案，还会在金融、保险、销售上构建一整套服务链体系。同时，农拓者还计划当起农民和市场的“月老”，通过建立绿色种植基地，以完善的方案服务农民种植，以定制化的农产品满足市场需求，让农与商“喜结连理”，带动农业产业链的互利共赢。
本底资料为2013年国家下发的1∶250 000 DLG数据，更新资料为2017年更新完成的云南省1∶50 000 DLG数据库[1]。
3 基于学习动机分析的交互引导设计
1 情境化创设微课资源
2 非结构化挖掘微课需求
学习者起点能力是指学习者在学习新知识、新技术前自身具有的基础知识、认知能力与生活经验，它是学习者的一种智力因素。基于皮亚杰认知发展阶段理论，了解学习者该年龄段的认知基础与认知能力，理解学习者认知发展特征，在初步掌握学习者已具备的基础能力，设计符合学习者学习起点能力的操作交互界面。以《地铁应急虚拟演练系统》交互式微课为例，其学习对象主要是高职学生，不同年级的学生学习起点有差异，大学一年级的学生对地铁相关概念知识比较抽象，通常选择从基础知识开始学习，大学二、三年级的经过前期学习，思维方式逐渐从抽象转化为具体，会自主选择更加高级的知识进行学习。因此，交互式微课知识引导设计要有层次感。
深入探寻工作重塑理论的发展脉络可以发现，该理论研究可分为两大流派。从操作层面上看，流派差异表现为对工作重塑的定义、分类和测量的不同。但究其根源，则各自代表了基于价值理性取向和工具理性取向的不同研究视角。
2015年12月22日，一个阳光不算太充裕的日子，我们走进了这所学校。走进校园的感觉不算太好，或许来得太早，校方的接待人员还没有来到学校门口，我们进入后在等待。校园的建筑给我第一眼的感觉，不算太美，主色调也不是特别的鲜艳、活泼。
在最小均方误差原则下，利用给定的试验数据{(x1,y1),,(xn,yn)}，未试验点x处仿真响应的Kriging预测均值和预测方差可由下式给出：
（二） 信息交互要有深度：把握好交互需求
2 基于学习认知风格分析的交互引导设计
交互式微课教学内容创设需要根据其教学目标、课程要求、学习者特征等，在现代信息技术支持下，将知识内容与技术操作情境化处理，模拟情景、设置悬念，让学习者在视觉和听觉上进入设定情境，化虚为实，学习者看得见，“摸”得着，跟着做，潜移默化感知知识点的实际应用场景，在富有想象空间的情境中思考与探索，完成具体的教学要求与目标，实现知识的意义建构。《地铁应急虚拟演练系统》交互式微课中有岗位角色模拟真实场景，每个岗位角色均是根据运营管理专业课程教学目标、教学要求进行设计，符合职业教育学习者的特征。多人模拟应急演练过程中每个角色所对应的地铁场景都不一样，能够满足学习者切换不同角色进行自主演练学习，激发学习者学习兴趣。
学习动机是指在某种因素驱使下学习者进行学习的一种动力倾向，它是一种非智力因素。学者们就学习动机进行了阐释，提出了需求层次理论、成就动机理论、自我效能感理论、自我决定理论等。学习动机与学习是相互关联的，动机能够促进学习，学习可以产生新的动机，不断循环，但是动机过强或过弱，便不利于学习，动机过强会造成学习效率降低，动机过弱未能触碰激发学习积极性的起点。在《地铁应急虚拟演练系统》交互式微课中，设计地铁站场初识、地铁站场空间、地铁站场元素等学习者有需要的模块，每进入一个模块学习后会唤起或激发学习者中等程度的动机，并引导进入下一个模块进行学习。因此，交互式微课知识引导设计要有兴趣感。
学习认知风格是指学习者进行新知识、新技术学习或思考的一种倾向式的学习方式或学习行为，它是学习者的一种非智力因素。每个学习者在后天的学习过程中，接触不同的事物，经历不同的实情，形成了稳定而独特的学习风格。通过了解学习者常见的学习风格，判断其认知结构，使得交互式微课教学模式、自学模式与其学习风格接近，有利于提高学习者学习效能。职业教育有别于普通高等教育，更为注重学生动手能力的培育，学习者学习风格便倾向于实践性、实操性。基于此，《地铁应急虚拟演练系统》交互式微课设计了自主漫游、虚拟演练等模块，符合职业教育学习者动手实操的学习风格，在虚拟交互实操中获得更好的学习效果。因此，交互式微课知识引导设计要有互动感。
挖掘学习者面对微课学习过程中不同场景下的需求， 主要从学习者学习、知识点选择、场景化制作三个需求面进行挖掘。一是在学习者学习需求上挖掘，利用调查问卷、访谈研讨等方法了解不同阶段学习者的真实想法与疑惑，常见的疑惑有为什么要学这些知识、学习这些知识有什么用及如何学习等，让学习者在学习微课过程中均能得到解答，能够进一步提升学习者的学习动力。二是在知识点选择需求上挖掘，利用学习者其他网络课程后台数据挖掘学习者学习兴趣点，并统计学习者在微信、微博、今日头条等平台关注专业信息点，明确除了教学目标常规性要求掌握的知识点外，学习者对哪些知识点更有兴趣，可在微课中着重体现或设计交互操作。三是在场景化制作需求上挖掘，利用“专业教师+技术骨干”团队制定开发需求方案，将文字化场景，转化为教师与学习者、学习者与学习者易于理解的数字语言。
3 个性化推送微课资源
丰富的微课教学资源增加了学习者甄选难度和加重了认知负荷，个性化资源信息精准推送服务作为一种学习支持，有利于拉近教师与学习者之间的距离，促进学习者深度学习。学习者学习过程是分阶段的，不同学习阶段的学习者对知识内容的需求均不相同，知识需求不同便直接影响其认知过程建构。故采用协同过滤推荐系统、基于内容的推荐系统等个性化推荐服务算法，实现了“人找资源”的信息被动检索模式到“资源找人”的信息主动服务模式的转变，精准推送学习资源，实现学习者深度学习。在学习《地铁应急虚拟演练系统》相关微课的过程中，系统会根据学习者的学习情况推送一些微课资源信息，供学习者自主选择学习。
（三） 概念交互要有关联度：明确好交互反馈
1 畅通问题解答反馈渠道
概念交互是指学习者头脑新旧概念之间的相互作用，其结果产生学习者的同化和顺化。由于学习者自身具备的知识及思考问题的角度不同，对微课中阐述的部分知识产生某种疑惑，一方面学习者采用线上批注式笔记的方式提出问题，另一方面教师需要及时进行回答反馈。知识点与知识点之间具有关联性，若上一个知识点有疑惑未能解决，会影响到下一个知识的认知建构。在《地铁应急虚拟演练系统》交互式微课平台上，每个模块的右边批注式笔记功能，在填写完编辑之后，将其标注为问题标签即可，系统便立即推送问题信息给教师，教师可进行回答反馈。
2 建立项目协作互动平台
学习者线上自主学习以单向接收信息为主，由于在学习过程中无法与其他学习者进行交流，因而较少从其他学习者中获取知识或经验。单向接收信息具有普遍性，无论正确与否，单向吸收，造成思维比较狭隘，团队协作能力较弱；双向传输信息具有灵活性，能够纠正双方的缺点，共同提升；多向传输信息具有创造性，能够共享多人的知识，相互协作，学习者知识掌握认知能力强。建立学习者-学习者-学习者多人协作互动平台，按照岗位任务驱动方式模拟实操，在了解他人实操作业内容的基础上，完成自己的任务，解决了自身出现错误时无人帮忙的难题，全过程实现问题共解决、知识共分享。《地铁应急虚拟演练系统》交互式微课有多人协同演练模块，学习者可以选择值班站长、行车值班员、客运值班员、售票员、岗位巡视员等不同岗位角色模拟场景真实角色进行演练，大大提升学习者综合运用知识的能力。
三 结束语
本文提出了基于虚拟现实技术的交互式微课的设计路径，操作交互层面要有广度，信息交互层面要有深度，概念交互层面要有关联度，做到设计好交互引导，把握好交互需求，明确好交互反馈，实现知识的意义建构，推进学习者深度学习。本文是以《地铁应急虚拟演练系统》交互式微课为案例进行分析，研究点有一定局限性，下一步将结合不同学科领域的基于虚拟现实技术的交互式微课进行研究，提升理论的普适性。
参考文献
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[3] 岑健林.“互联网+”时代微课的定义、特征与应用适应性研究[J].中国电化教育,2016(12):97-100.
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[5] 杜棋东.职业教育中虚拟现实教学资源的开发现状与应用评价[J].山东商业职业技术学院学报,2017,17(06):37-42.
[6] 陈雪梅.微信支持下的微课学习平台关键技术及实现[J].教育现代化,2018,5(17):134-137.
[7] 王志军.中国远程教育交互十年文献综述[J].中国远程教育,2013(09):25-29+61+95.
[8] 陈丽.远程学习的教学交互模型和教学交互层次塔[J].中国远程教育,2004(05):24-28+78.
本文引用格式： 陈雪梅 等.基于虚拟现实技术的交互式微课设计研究[J]. 教育现代化，2019，6（46）：117-119.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.46.042
基金项目： 广州市教育科学规划课题2016年度课题（项目编号1201554432）；广州市高等学校第八批教育教学改革项目(项目编号2017C15)；2017年度广州市高校创新创业教育项目（项目编号201709k54）；2015年广州铁路职业技术学院重点课题(项目编号GTXY201502)
作者简介： 陈雪梅，女，广东梅州人，广州铁路职业技术学院教育技术中心工程师。研究方向：多媒体技术、教育技术。杜棋东，男，广州铁路职业技术学院教育技术中心高级工程师。研究方向：虚拟现实技术、智能算法。
标签：虚拟现实技术论文; 交互论文; 微课论文; 交互式微课论文; 广州铁路职业技术学院教育技术中心论文;