虚拟现实技术对认知发展的局限性探讨

虚拟现实技术对认知发展的局限性探讨　曾立胜　（西南科技大学计算机科学与技术学院，四川绵阳６２１０１０）　摘要：随着虚拟现实技术的不断发展和完善，其在教学上的优势越来越受到教育者和学习者的重视。虚拟现实　技术在教学中的应用不是简单的技术问题，而是一项复杂的系统工程。基于虚拟现实的教与学对认知发展有很好的　促进作用，但也一定的局限性，易造成主体的精神沉沦、主体个性及社会性的缺失并为技术所奴役，因此虚拟现实教　学不可能取代传统教学，而只能在某些领域或方向上发挥其特有的作用。　关键词：虚拟现实；精神沉沦；技术奴役；虚拟实践；虚拟学习社区　中图分类号：Ｇ４０－０５７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２．７８００（２０１３）８－００８５．０３　这种经验重要性之于未来，正如同电影、戏剧和文学作品之于过　０引言　虚拟现实技术ＶＲＴ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌ时Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）是通过计算　机相关技术模拟真实情景来营造人工操作环境，是一种先进的　去一样　。”虚拟现实技术现在已广泛应用于教育、航天、军事、　医疗、娱乐、建筑等各个领域。　计算机用户接口技术，综合了计算机图形学、多媒体技术、传感　器技术、人工智能等技术，能为用户提供视觉、听觉、触觉、味觉　等各种自然的实时感知交互环境。迈克尔・海姆在《从界面到　１虚拟现实的特点及实现技术　虚拟现实是一种新型的人机交互方式，其目的是拓展人的认　识范围，即通过以视、听、触等人类习惯的方式来感觉和认识计算　机所生成的各种虚拟世界，促进人与环境的安全与自然交流。用　计算机产生的虚拟物体仿真现实物体的３个要素是：①三维图像　网络空间：虚拟实在的形而上学》一文序言中提到：“虚拟实在就　是这么一种技术革新，它可以用于人类的每一种活动，而且可以　用来中介人类的每一个事物，由于你全身心地沉浸在虚拟的世　显示，能仿真人跟的双目视察、运动视差等信息；②主体交互，用　户能体验与现实物体几乎相同的多方位、多感知交互；③自然行　界之中，所以虚拟实在便在本质上成为一种新形式的人类经验。　［２］孙柏祥．云计算一高校教育信息化建设和发展的新模式［Ｊ］．中国电化　５结语　云计算应用到个人知识管理领域是个人知识管理在技术层　面上的创新，云计算技术所具有的服务可以更加优化个人知识　管理的过程，使个人知识管理更加高效，系统化。云计算是发展　教育，２０１０（５）．　［３］吴吉义，平玲娣，潘雪增，等．云计算：从概念到平　Ｊ］．电信科学，２００９　（１２）．　［４］王萍，张际平．云计算与网络学习［Ｊ］．现代教育技术，２００８（１１）．　［５］甘永成．ｅ－Ｉ朋加ｊｎｇ环境下的个人知识管理［Ｊ］．中国电化教育，２０ｏ３（６）．　中的技术，云计算在实践中的应用处于初始阶段，在技术应用过　程中也有不成熟的地方，如网络传输问题、数据安全性问题、技　术标准问题等。随着云计算的发展和个人知识管理理论研究的　深入，基于云计算的个人知识管理将会有更大的发展。　参考文献：　［６］孔德超．论个人知识管理［Ｊ］．图书馆建设，２００３（３）．　［７］　肖明，王兴兰．个人知识管理研究调研［Ｊ］．情报杂志，２０１０（６）．　［８］宋飞．社会性软件在个人知识管理中的应用［Ｊ］．远程教育杂志，２００７　（２）．　［９］孙小丽．Ｗｅｂ２．０环境下个人知识管理过程及能力培养［Ｊ］．图书馆论　坛．２０１２（２）．　［１Ｏ］徐红彩．个人知识管理的两种研究趋向［Ｊ］．现代教育技术，２０ｏ９（４）．　（责任编辑：伍瑛瑛）　［１］方巍，文学志，潘吴斌，等．云计算：概念、技术及应用研究综述［Ｊ］．南　京信息工程大学学报，２０１２（４）．　收稿日期：２０１３－０６—２８　基金项目：西南科技大学继续教育研究与发展基金项目（１２　ＦＯ７）　作者简介：曾立胜（１９６９一），男，湖南邵阳人，西南科技大学计算机科学与技术学院副教授，研究方向为教育技术、知识工程。　至耋　塑　兰旦２墼！堡型：螫童鎏　璺曼●　为，虚拟物体的活动与交互过程符合自然规律。　虚拟现实的主要特征有如下…：　（１）虚拟性。虚拟实在是借助计算机图像系统对真实景象　进行逼真模拟，在感觉上跟真实的实在是一样的。当虚拟现实　中的使用者通过虚拟世界研究和反思真实实在时，虚拟现实是　可能的真实实在。　（２）交互作用。人机界面的交互作用是指与虚拟物体的交　互性，强调人与计算机之间产生互动。人在虚拟世界中是主角，　而非被动地接受信息。　（３）沉浸性。虚拟现实设备可以模拟出人的听、看、闻、触等　各种感知，即虚拟实在意味着在一个虚拟环境中的感官沉浸。　（４）遥在。虚拟实在能够使人实时地以远程的方式于某处　出场，即虚拟出场。用户能够在现场之外实时地感知现场，并有　效地进行操作。通过虚拟现实技术，实现了无需到场便能在场　的效果。　（５）全身沉浸。通过摄像机和监视器实时地跟踪人的身体，　将人体的运动输入到计算机中，人的影像被投影到计算机界面　上，这使得人通过观察他的投影的位置，直接与计算机中的图形　物体发生交互作用。虚拟现实技术强调用户的参与性，它通过　计算机生成的虚拟世界让人沉浸其中，仿佛就是在真实空间中。　虚拟现实的实现在硬件上需要借助各种感知设备，在软件　上主要采用建模语言，最常见的建模语言是ＶＲＭＬ、ＪＡＶＡ一３Ｄ、　ＯＰＥＮ—ＧＬ。ＶＲＭＬ是一种独立于计算机平台的网络虚拟现实　建模语言，其特点是使用简单、交互能力较强、低带宽，，能较好　地应用于系统仿真、教育培训以及工业生产等领域。Ｊａｖａ一３Ｄ是　Ｊａｖａ语言在三维图形领域的扩展。利用Ｊａｖａ一３Ｄ提供的ＡＰＩ接　口，可以编写出基于网页的三维动画、计算机辅助教学软件和三　维游戏等。客户端只需要使用标准的Ｊａｖａ虚拟机就可以浏览，　不需要安装额外的插件。Ｏｐｅｎ－ＧＬ是一种多功能的计算机图像　软件接口，可以生成高质量的２Ｄ和３Ｄ图像。　２虚拟现实技术在教育上的应用　用虚拟现实技术构建的模型要比文字效果更生动和形象，　能营造一定的自主学习环境，从而改变传统上以接受为主的学　习方式为学习者自主通过与虚拟环境的交互作用来获取知识和　技能的学习方式。虚拟学习环境为学生提供接近亲身体验的感　受，能增加学习的兴趣。其中，虚拟学习社区和虚拟实践在教育　上受到广泛的关注。　社区可以定义为人们根据一套规范和制度结合而成的、在共　同的社会活动中培育出共同意识和情感的社会共同体，其主要特　点是地域性和社会性。虚拟学习社区是指“人们通过网络沟通、　讨论，彼此达成某种程度的信任感情，能分享一定程度的信息与　知识，并在网络空间中形成个人关系网的社会集合体　。”这种　学习方式以学习者为中心，将网络作为一种沉浸式的交互界面，　把网络空间转换为社会空间，通过虚拟社会将人们联系起来，　＿璺垒　Ｅ星！塑　兰旦２墼兰量型：鏊直鉴　能分享一定程度的信息与知识，从而获得身临其境的学习体验。　虚拟学习社区在一定程度上延伸了实际社区的社会性特征，但　失去了实际社区的物理性特征，即同一社区的成员不再局限于　特定的物理空间。由于网络和虚拟现实技术的发展，虚拟学习　社区将为社会学习提供重要空间和平台。在虚拟学习社区应用　中，具有代表性的有美国旧金山的林登实验室开发的ＭＭＯＲＰＧ　多人在线角色扮演游戏以及美国洛杉矶的ＥｄＢｏｏｓｔ校外学习中　心，通过虚拟学习平台让学生学习脚本语言，并通过开放式作业　学习拓展游戏软件环境中的活动对象，从而极大地激发了学生　学习程序设计的兴趣。　传统意义上的实践，是指由人脑所控制，依靠人的感觉器　官、运动器官，按照一定目标而从事的观察和改变客观世界的活　动。虚拟现实技术所建构的虚拟世界能为人类提供了一种全新　的实践方式。人在虚拟世界中活动中，不仅可以通过意志所控　制的动作参与对象的活动，而且可以通过感觉感知被自身所影　响的对象，即进行着与现实世界类似的实践活动。虽然对象是　虚拟的，动作、感觉也是虚拟的，但人所获得的体验与现实的实　践活动并无多大区别。同时，由于虚拟现实技术能在极短的时　间内处理大量感性材料，并能快速找出多种解决现实问题的办　法，还能模拟现实认识中成功、失败与挫折情景，因此虚拟实践　不仅可以成为人们获取新知识和技能的手段，而且可以在一定　程度上加速认识的进展。　３虚拟现实技术对认知的促进作用　建构主义学习理论认为，学习不是单纯地接受教师传授的　知识，而是学习者主动建构知识的过程，学习者不是被动而是主　动参与学习过程，并根据自己的经验背景对外部信息进行主动　选择、加工和处理，从而构建自己的知识体系。这种构建过程别　人无法替代，每个学习者以自己原有的知识经验为基础，对新信　息进行重新认识和编码，从而获得的学习意义。建构主义学习　理论认为学习环境的四大要素是“情景”、“协作”、“会话”和“意　义建构”。建构主义强调学习情境的重要性，认为学习者的学习　应该与真实的或类似于真实的情境联系，是对一种真实情境的　体验，这种真实情境的体验能促进的知识建构。同化和顺应是　建构主义学习理论认为学习者认知结构发展变化的两种途径。　在对新知识进行选取、存储和提取时，同化和顺应相互作用的过　程就组成了学习的过程，也是学习者与学习环境之间互动的过　程。虚拟实践能实现学习者的参与感、现场感。学习者通过与　虚拟环境之间的互动，不断进行探索、分析和总结来主动建构自　己的知识体系。　认知学习理论认为，学习过程是有机体积极主动地形成新　的完形或认知结构，而不是简单地在强化条件下形成刺激与反　应的联结。有机体获得经验的过程是通过积极主动的内部信息　加工活动形成新的认知结构的过程。其具有代表性的方法有布　鲁纳的认知发现学习、奥苏贝尔的接受同化学习、加涅的累积学　习等，它们都强调学习者在学习过程中的主动性、积极性，都强　调在基于现实的基础之上来认知物体本质。从认知的过程来　看，虚拟现实技术通过创设虚拟场景或对象，将认知对象由与现　实生活的互动改变为与虚拟现实对象的互动，从而产生了一种　新的认知方式。　（３）主体的社会性散失。人的社会性决定了人与人之间交　往的重要性，社会交往的需求很多时候必须是面对面的。但在　虚拟世界中，主体的潜意识往往认为虚拟客体是真的，将虚拟现　实假想为现实的对象，其结果会导致主体社交面狭窄、与朋友、　家人等的社交关系淡漠，容易患上“网络社交障碍症”，最终失去　了现实中的自我。因此，人机交往并不能完全替代直接交往，长　时间操作计算机导致学生社会交往能力下降，这种情况应予以　警惕…。　（４）主体的个性散失。每个学生都是有生命活力的个体，具　自主学习理论的代表人物是美国心理学家齐默尔曼，他从　参与学习的心理成分角度出发，认为自主学习是某些体现了个　体能动性和积极性心理品质的集合。只要学习者在这些心理品　质上的表现符合某种期望，这种学习就可以被认为是自主学习。　自主学习强调学习是一个主动的过程，学习者主动参与到学习　中去，并且通过积累个人经验来处理外部世界。自主学习的学　习动机是内在，根据早已计划好的或已经达到自动化程度的学　习方法，学习者有效地安排自己的学习时间，意识到学习的结果　并且对学习环境保持高度的敏感和随机应变能力　］。自主学习　有不同的社会、文化背景、知识结构和个性，这使不同主体在面对　同一个问题时，能拿出各具特色的方法。美国哈佛大学心理发展　学家加德纳将人类的智能分成９个范畴，分别是语言、逻辑、空　间、肢体运作、音乐、人际、内省、自然探索和生存智慧。根据加　德纳的多元智能理论，每个学生都会有某方面的突出智能，教师　在实施教育过程中应特别留意，及时引导学生发现自己的特色　能力的培养要在自主学习环境中进行，学习者具备自主学习的　能力和能获得自主学习的空间环境是基础。自主学习是主观条　件，自主学习的空间环境是指能够供给学习者自由选择的学习　手段、学习材料、活动场所等设施，是客观条件。在虚拟现实技　与优势。但在虚拟世界中，主体的存在可能只是系统分配的ＩＤ　号和一套技术专备，从而散失了现实中主体的个性特点。　（５）主体很难感受到集体的温暖。在现实集体学习中，主体　之间能够通过相互学习，取长补短，共同进步。个人的进步或后　术产生的虚拟学习环境中，利用多媒体直观、生动地呈现学习信　息，能调动学习者的智力因素和非智力因素，能充分发挥学习者　的自主性，促进知识的意义建构。　退都会被老师或同伴所注意和评价，从而影响个体的发展。集　体中这种积极向上的心理氛围和相互支持、相互关照的温暖环　境，将能够激励个体的认知发展和精神发展。但在虚拟世界中，　４虚拟现实技术对认知发展的局限性　虚拟现实技术具有两重性，既有促进认知发展的因素，也有　损害认知发展的因素，主要体现在以下方面：　主体接触的主要是硬件设备，很难感受到集体的温暖。　５结束语　随着虚拟现实技术的不断发展和完善，这种新的教学媒体　在教学上的优势越来越受到教育者和学习者的重视。但虚拟现　（１）主体的精神沉沦。虚拟世界无中心、无边界，其开放、平　等的特点适合于主体自由交流和平等对话。虚拟空间容易使主　体产生一种封闭的心态，即上网成瘾，会导致主体在现实人与虚　拟人的角色转换失调。沉迷虚拟空间容易混淆真实与虚幻的界　限，由于将过多的精力和情感投入到虚拟世界中，从而会导致对　实技术在教学中的应用不是简单的技术问题，而是一项复杂的　系统工程。虚拟现实教学有很多优点，但也存在不足，因此虚拟　现实教学不可能取代传统教学，而只能在某些领域或方向上发　挥发挥其突出的作用。　参考文献：　现实世界中的人和事视而不见，造成现实生活中的精神缺失或　散失。　（２）主体为技术奴役。法兰克福学派的马尔库塞在批判现　［１］迈克尔・海姆．从界面到网络空间一虚拟实在的形而上学［Ｍ］．上海：　上海科技教育出版社，２０００．　代技术对人的影响时指出：当代技术在创造了发达的物质文明　的同时也产生了技术的异化，它使人变成了单向度的人，从而丧　失了对社会、对自我的批判能力。在虚拟世界中生存的人成了　技术的奴隶，违背了人存在的本性，忘却了自我。主体为了强化　［２］　贾晓霞，邢进生．基于Ｇｒｏｏｖｅ的虚拟学习社区构建及行动研究［Ｊ］。山　西师范大学学报：自然科学版，２００７（４）．　［３］庞维国．论学习者的自主学习［Ｊ］．华东师范大学学报，２００１（６）．　［４］余卫红，陈超．虚拟现实技术在教育教学中的应用及思考［Ｊ］．软件导　刊・教育技术，２０１２（８）．　对虚拟客体的控制，会不断地更新技术专备，更新系统，主体的　时间、精力、金钱都为技术所奴役。　（责任编辑：邬江华）　至耋２塑　兰旦！墼！土量型：整童鉴　璺！＿