虚拟和增强现实技术下仿真体验式课堂构建

摘 要：虚拟和增强现实（VR/AR）技术联合构建仿真体验式课堂，不仅有效推动了高校教学手段的变革与创新，更提高了课堂教学质量与实践互动水平，使高校课堂教学实效性得到增强。针对高校体验式课堂构建中师生互动不足、学生情感体验缺失的现实问题，以《大学生心理健康》为例，借助AR技术与VR技术联合打造虚拟仿真体验式课堂，激发课程教学中学生的内在体验。

关键词：虚拟现实技术；增强现实技术；体验式课堂；大学生心理健康

在由“工业社会”向“信息社会”转型的过程中，信息技术以及现代传媒方式持续迭代与更新，深刻改变了高校教学的方式与方法。作为信息时代前沿技术的代表，虚拟现实技术和增强现实技术已经逐步应用于高校课堂教学，在与体验式教学的结合中，催生了“仿真体验式课堂”这一新型教学模式。与传统的以教师为中心的教学方式不同，“体验式课堂”是一种以学生为主体、强调实际操作与亲身体验的教学模式。体验式课堂是以个体主动参与、亲身体验为特征，以直接经验为主要课程内容所展开的教学活动[1]，通过让学生参与到实际的操作与活动中，激发他们的兴趣和积极性，从而实现深度学习。

一、AR/VR技术下虚拟仿真体验式课堂构建的理论基础

虚拟仿真体验式课堂的构建理念并非凭空产生，而是对前人已有的理论不断完善与创新挖掘，形成数字化教学手段应用的全新理念。[2]将AR技术与VR技术结合构建虚拟仿真体验式课堂，其认识论基础来源于哲学、教育学、心理学等多学科理论的融合。这一教学实践充分整合学习者“视觉、听觉、触觉”等多重感官体验，建立了理论课堂与虚拟现实之间的联系[3]，通过多学科理论的引导，最终构建符合学生知识获取与认知形成特点的课堂模式。构建AR/VR技术下虚拟仿真体验式课堂的理论基础主要包括以下三个方面。

（一）马克思主义的认识论

马克思主义的认识论为构建虚拟仿真体验式课堂提供了坚实的理论基础，通过将“虚拟实践”引入教学过程中，充分体现了实践与认识的辩证统一以及感性认识上升到理性认识的过程。马克思在批判旧唯物主义时认为，旧唯物主义将人的认识活动与感性实践相脱离，因此“对对象、现实、感性，只是从客体的或者直观的形式去理解，而不是把它们当做感性的人的活动，当做实践去理解”[4]，因而，马克思主义的认识论强调，人的认识来源于实践，实践与认识辩证相统一。在虚拟仿真体验式课堂中，AR/VR技术为学生提供了虚拟实践体验，不仅使学生通过感官接触到知识内容，更通过在虚拟环境中进行的互动与探索，深化对所学知识的理解。

其次，从感性认识与理性认识的关系来看，构建AR/VR技术下虚拟仿真体验式课堂，反映了认识发展的逐步深化过程。正如毛泽东同志指出的：“理性认识依赖于感性认识，感性认识有待于发展到理性认识，这就是辩证唯物论的认识论。”[5]感性认识上升为理性认识才能实现对事物本质规律的把握。在虚拟仿真体验式课堂中，学生通过AR/VR技术获得丰富的感性认识，视觉、听觉、触觉等多重感官的参与使得学习过程更加直观和具体。对于一些理论性强、并且在课堂教学环境中学生难以对知识点展开实践验证的学科，可以利用虚拟仿真体验式课堂构建实践的环境与条件，学生可以在虚拟空间中直接观察认识对象，这种感性认识为理性认识提供了现实基础，有助于学生从具体到抽象、从感性到理性，深化对知识的理解，从而提升教学效果。

（二）建构主义学习理论

建构主义学习理论作为教育心理学中的核心理论，强调教学过程应当以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者；而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、 促进者。[6]建构主义学习理论认为，学生知识学习并不是单纯依靠教师机械式的理论知识讲解与灌输，而是通过学生的经验、思考和交互，刺激学生在原有信息认知基础上进行新的理解重构[7]。通过将学习者置于一个互动、探索、协作的学习环境中，促进学生深度学习与知识的内化。这表明，建构主义学习理论将学生对知识点学习与掌握理解为知识重构的过程，更强调知识点重构中外界情景刺激的重要性。[8]而达到对学生进行知识点重构与认知理解的目标，则需要教师在教学过程中通过体验性的情景创设，激活学生知识掌握时的感知系统，使学生能够在最短时间内对所学习知识信息进行逻辑梳理与重组巩固。在此基础上，AR/VR技术下的虚拟仿真体验式课堂通过创建互动性、情境化、协作性的学习环境，为学生创设引导其知识与情感体验的教学场景，使学生能够主动参与其中，进行任务挑战与互动。这种主动参与的学习方式使得学生从传统的“被动接受”转向了“主动构建”，并在实践中逐步深化对知识的理解。

另外，建构主义学习理论强调学习应当在真实的情境中进行，并且学习内容应与学生的实际经验和生活背景紧密联系。虚拟仿真体验式课堂通过AR/VR技术创造了高度仿真的学习环境，使得学习情境能够更贴近学生的现实生活与实践需求。通过沉浸式的虚拟情境，学生能够在实践中深刻感受到知识与现实世界的紧密联系，在反思和互动中不断深化对知识的理解，培养批判性思维与问题解决能力，进而促进知识的内化与应用。

（三）情境学习理论

情境学习理论由美国教育学者让·莱夫（Jean Lave）和爱丁纳·温格（Etienne Wenger）共同提出，两人在《情景学习：合法的边缘性参与》一书中指出“任何知识都存在于文化实践中，参与到这种文化实践中去，是学习的一个认识论原则”[9]。这表明，学习不仅仅是知识传递的过程，更是个人与所在环境深度互动的结果。具体而言，学生通过参与现实或仿真情境中的实际活动来获得和构建知识，而“越是蕴涵丰富的情境，越有可能给学习者带来认知的跃迁或价值的转型”[10]。

情境化学习理论的核心观点在于知识学习应当与实际情境相结合，学习活动应当反映学生所处的社会和文化背景。在虚拟仿真体验式课堂中，AR/VR技术能够创造出高度仿真和互动性强的虚拟环境，能够有效模拟真实世界的情境，从而将学生带入到一个充满体验感的学习环境中，使他们能够在虚拟环境中进行现实空间中难以获得的实际操作和体验。这种虚拟情境嵌入式的学习方式不仅帮助学生更好地理解和应用理论知识，还将知识转化为可以操作和验证的实践经验。同时，情境化学习理论强调，学习是一个社会化的、互动的过程。在AR/VR技术支持下，虚拟仿真体验式课堂能够设计丰富的互动任务和协作项目，使学生不仅是知识的接受者，还是知识建构的参与者。通过虚拟环境中的协作性学习任务，学生能够在与同伴的互动中共同探讨问题、分享经验、解决实际问题，从而在社交互动中构建更深层次的知识理解。这种社会化的学习过程不仅增强了学生的合作能力，还推动了集体智慧的生成。

此外，情境化学习理论指出学习应通过实际操作和互动进行，而AR/VR技术正是通过创造高度仿真的虚拟环境，增强学习的沉浸感和可视化效果。在虚拟仿真体验式课堂中，学生不再仅仅依赖课本理论和教师讲解，而是能够通过亲身体验的虚拟场景来直观理解和体验知识的应用。通过这种互动式的学习体验，学生能够在虚拟环境中进行试验、探索和问题解决，从而增强了对知识的实际应用能力。

二、《大学生心理健康》体验式教学现有问题以及AR/VR虚拟仿真体验式课堂优势

本文以《大学生心理健康》课程为例，探讨当前体验式教学中存在的若干问题，并进一步分析借助AR/VR技术构建虚拟仿真体验式课堂的优势。通过虚拟仿真教学，学生能够在沉浸式的虚拟情境中，感知并体验与心理健康相关的知识，促进自身心理素质的提升，同时在体验与互动中培养其情感调节能力和问题解决能力，这为高校大学生心理健康教育提供了全新视角和实践路径。

（一）《大学生心理健康》体验式教学现存问题

1.体验式教学趋于形式化

“我国高校心理健康教育主要采取的是课堂授课的形式，这种方式虽然能够让学生了解一些基本的心理学理论，但是由于形式过于单一且缺乏实践操作环节，很难真正帮助学生解决实际问题。”[11]虽然《大学生心理健康》课程的教学内容较为系统和全面，涉及到大学生自我意识培养、新环境适应以及情绪管理等方面，且大多数高校已经意识到体验式教学的重要性，并积极利用网络教学资源对课程内容进行扩展。然而，当前在体验式教学的实施过程中，仍然存在一些亟待解决的问题。

首先，许多高校的《大学生心理健康》体验式教学模式呈现出形式化的倾向。尽管课程中强调学生的体验与参与，教学过程中仍然以教师主导的课堂模式为主。“‘教师讲，学生听’这种缺乏互动的教学方法陈旧过时，单调的课堂限制学生的思维发散，教学方法缺乏灵活性”[12]，学生的主动性和体验感受未能得到充分体现。其次，《大学生心理健康》课程的教学效果与成绩考核之间的张力进一步导致了体验式教学趋于形式化。在有限的课堂时间内，教师不仅需要完成既定的教学任务与目标，还希望为学生提供更为丰富的课堂体验，激发学生的自主学习意识。然而，由于教学时间的有限性与课堂环境的局限性，这两个目标常常难以并行实现。受此影响，教师和学生往往将《大学生心理健康》转向考试成绩，而忽视了体验式教学的真正内涵和价值。由此，课程中的体验式元素流于形式，未能有效转化为学生心理素质提升的实际成效。最后，在课程的情境设计方面，教师选择的教学情境往往与学生的实际生活经验脱节，导致学生在课堂上无法产生情感上的共鸣和心理上的认同，许多情境设置未能充分反映学生的现实困境和情感需求，缺乏生活素材的引入，学生难以真正体验到课程内容的实际意义。

2.教师忽视师生情感交流

在《大学生心理健康》课堂教学中，应围绕知识的传授、积极情绪情感的体验、健全人格的构建、心理潜能的开发、良好人际关系的形成、积极心理品质的培育和正确人生观、价值观的构建等多个方面展开[13]，然而，在实际的课堂教学中，师生情感交流的缺失已成为制约教育效果的一大障碍。

由于情感对人具有本体价值，而不仅仅是工具价值，所以学校教育必须关注和关怀学生的情感状态[14]，师生之间的情感交流是课堂教学的重要一环。通过师生之间的情感互动，可以有效打通理论讲授与拓展训练之间的隔阂，使学生能够真正敞开心扉，将所学习到的知识内容联系自身实际，真正做到学以致用。然而，在实践中，许多高校的体验式教学模式未能充分促进这一情感交流，具体表现为学生并未真正参与到教学情境中，导致师生之间的情感沟通存在明显障碍。而教师为了提升学生对知识的掌握程度，往往侧重于讲授式教学，忽视了情感交流与互动的重要性。尽管在体验式教学环节中，可以通过设计情境和任务来激发学生的参与感，但很多教师依然倾向于在课堂上占据主导地位。他们通常会过多干预学生的思考与体验，帮助学生“快速”解决问题，甚至代替学生做出决策，而非鼓励学生独立思考和自主探索。

3.体验情境创设条件受限

在日常教学实践中，通过巧妙地创设让学生自主体验活动的教学情境， 如实地参观、专题调研、社区活动模拟、社会调查等， 对于培养学生的核心素养具有非常重要的意义。[15]然而，在当前的体验式教学实践中，课堂情境的创设受到多方面因素的限制，难以满足所有学生的认知与情感需求，进而影响课程目标的全面实现。

传统课堂通常依赖问题导入来构建互动情境，但这种情境创设受到时空限制，使得教师难以灵活调整课堂中的时间和空间，从而无法让学生在不同时间点和情境中体验到完整的知识内容。例如，在情绪与情感的认知教学中，教师常通过角色扮演等方式创造体验式课堂情境，以帮助学生更好地理解不同情境下的情感反应。然而，角色扮演的形式往往仅限于特定的角色身份，学生只能在单一角色中体验情绪与情感的变化。这种情境创设未能充分调动学生的多重情感体验，限制了学生从多个角度理解和感悟课堂内容。更重要的是，学生无法在课堂中自由切换角色，无法全方位、多角度地体验课程的知识点和情境感受，导致其学习体验受限。另外，受课堂教学时间和环境条件的限制，只有部分学生能够参与到体验式教学的情境互动中，这使得体验式教学的参与性和普遍性受到了制约，这种参与的不均衡性使得其他学生无法充分体验课堂知识和情感共鸣。与此同时，教师在体验式教学环节中对学生的体验反馈获取也存在困难。由于不同年级、不同专业、不同性别、不同发展关键点、不同心理背景的大学生群体有着迥异的心理需求，要求心理健康教育课程提供不同的内容体系、不同的内容呈现方式、不同的阶段性目标。[16]如果完全以询问的方式与每一位同学沟通，必然会花费大量时间。往往授课教师只能选取一部分学生进行体验式学习情境互动，并对学生的体验效果进行调查了解，这就导致教师对每个学生体验效果的了解存在局限性。这种传统模式下的体验式情境创设，只能满足部分学生的情感体验需求，并不利于《大学生心理健康》课程的整体改革，以及全体学生在课堂中的情境体验与互动。