技术应用 混合现实技术和体现混合现实学习环境

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20世纪80年代以来,沉浸式技术迅速发展,先后经历了虚拟现实→增强现实→混合现实→扩展现实(XR-Extended Reality,XR)的发展阶段。 MR源自VR和AR,也是一种新兴的沉浸式环境构建技术。 作为未来的发展趋势,MR将不断创新人机交互技术,逐步将模拟技术与触觉、味觉、嗅觉等感官通道融合,构建更加真实、自然、个性化的沉浸式环境。 ,即XR环境。 可见,当前新兴的MR和未来的XR可以为实体学习环境的构建提供理想的技术支撑。 其主要功能体现在以下三个方面:

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支持虚实结合的学习环境

在混合现实技术的支持下,可以构建一个虚拟与现实有机融合的EMRLE,它不仅包括现实世界中客观存在的学习场所、学习资源、学习伙伴等真实物体,还融入了文本、图像、动画和三维模型。 虚拟信息以其他媒体形式呈现。 其中,真实物体为EMRLE提供了基础,让学习者能够在真实的、准社交的场景中开展学习活动; 虚拟信息让EMRLE突破现实条件的限制,增强学习内容的表达和呈现。 这反过来又支持学习者的多渠道感知和多模式交互。

02

支持学习者自然互动

在传统的VR、AR学习环境中,通常需要使用鼠标、键盘、手柄等第三方媒体或手持移动终端,通过点击、滑动等方式实现交互。在这种交互中,身体状态不够自然,身体动作受到限制。 混合现实作为一种新技术,可以通过动作捕捉、手势识别、眼球追踪、表情识别、语音识别等实现人与环境更加自然的多模态交互,从而解放学习者的双手,让身体在自然、自由的状态下进行各种肢体动作和交互操作。 也就是说,在混合现实技术的支持下,EMRLE可以实现自然的人机交互,不仅更符合学习者的心理和生理规律,而且具有更好的移动性、灵活性和自由度。

03

支持动态生成学习过程

在混合现实技术的支持下,围绕特定的学习主题和学习目标,一方面可以方便、快速、低成本地构建丰富多样的数字化学习资源; 另一方面,通过虚拟和现实环境的融合,学习可以动态生成和实时更新。 也就是说,基于混合现实技术构建的虚拟学习环境不是静态的、一成不变的,而是在学习过程中根据学习目标、交互行为、事物的内在规律动态创建的。 这种动态生成能力对具身学习具有重要意义。 原因在于,体验学习的过程本质上是学习者、学习环境、学习资源等要素相互作用、融合、共存、动态演化的过程。 在这个过程中,学习环境不断变化,意义不断生成,经验不断积累。

综上所述,从具身认知理论的角度来看,EMRLE可以支持学习者对学习内容的多渠道感知,支持学习过程中的多模态交互,支持深度学习的多情境体验。 从技术角度来看,混合现实技术虚实融合、自然交互、动态生成等特点可以很好地支撑具身学习环境的构建。 在图1中,我们展示了混合现实技术与EMRLE各个建设目标之间的支撑关系。 其中,虚实融合的特征可以有效增强学习内容的呈现,从而支持学习者对学习内容的多渠道感知; 自然交互功能可以释放学习者的技能,从而支持学习者通过身体器官和动作与学习环境进行交互。 自由进行多模态交互; 动态生成特征可以灵活方便地创建和更新学习情境,从而支持学习者在多种情境下获得深度学习体验,如图1中间的灰色箭头所示。正是在这种感知中学习者形成和积累对外部事物的多模态具身表征的交互和体验,即实现了具身学习。 可见,结合具身认知理论和混合现实技术构建EMRLE是可行且有意义的。

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引用: 赵瑞斌、范文祥、杨先民、陈志霞、张文。 (EMRLE)构建与学习活动设计[J]. 远程教育学报, 2020, 38(05): 44-51.