面向人文教育的虚拟学习环境的设计与应用——以义乌地域文化虚拟学习环境为例

摘要

随着现代文化对传统文化的冲击，以及人们生活的富裕，一些优秀的地域文化精神正逐渐在一些中学生中缺失。加强人文教育，提高中学生和新一代的人文素养成为当前教育界所亟待解决的重要问题之一。
　　 当前，国内基于网络的人文教育仍然采用图片、语音和视频相结合的网络课程和网上社区来开展，难以体现学习环境的沉浸性、趣味性和交互性，难以调动学生多种感官的参与、难以激发学生的学习动机。利用Web3D虚拟现实技术构建人文教育虚拟学习环境，可以给学生创设一个具有高度沉浸感的立体人文学习环境。通过虚拟环境中学生的各种交互操作、角色扮演和语音视频实时通信，能够增进学生之间的情感，调动学生学习人文知识的积极性，激发学生的学习兴趣，培养学生主动学习的能力，有望实现“寓教于乐”的人文教育效果。
　　 人文教育虚拟学习环境能够激发学生的兴趣，调动学生的积极性，让学生主动参与并且沉浸其中，这些效应是教育工作者渴望在学习过程中实现的。一个设计优秀的人文教育虚拟学习环境，要成为一个有效的趣味性学习环境，就应当在学习过程中能够激发学习者的学习动机，产生沉浸感的特质，让学习者主动投入其中，并参与到设计中来，主动地构建自身的人文知识体系，提高自身人文素养。
　　 在分析人文教育虚拟学习环境设计如何实现沉浸体验、学习兴趣、积极性、情感培养、个人动手能力的过程中，通过查阅文献发现“经验之塔”理论和建构主义理论与人文教育虚拟学习环境的设计紧密联系。直接具体的经验更容易为学习者所接受，高度沉浸感和丰富的交互性能够吸引学习者的积极性，使其主动投入到学习中，自觉构建自身知识体系。在设计的过程中引进网络游戏的成功策略，以趣味性学习为导向，达到娱乐化学习过程中，激发学生的学习动机，调动学生的学习积极性，最终实现“寓教于乐”的教育效果。
　　 在上述分析的基础上，论文阐述了Web3D虚拟现实技术的发展、虚拟学习环境的发展、国内外人文教育虚拟学习环境的发展现状、以及典型的人文教育虚拟学习环境；分析了人文教育虚拟学习环境设计的理论和技术基础；提出了人文教育虚拟学习环境的开发流程和设计策略；以中学生为适用对象，以浙江省教育科学规划课题《地域文化精神在学校的传承和发展》为背景，构建了“义乌”地域文化虚拟学习环境设计模型”，并对其进行实现；最后以Webquest-义乌地域文化精神在中学的传承与发展为例来叙述义乌地域文化虚拟学习环境的应用，为义乌地域文化虚拟学习环境中各种人文教育活动的开展提供参考，以期实现“寓教于乐”的人文教育效果。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 虚拟现实与Web3D技术的发展

1.1.2 人文资源的数字化

1.1.3 网络教育的发展

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 问题的提出

1.4 研究意义与研究内容

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究意义

2 人文教育与虚拟学习环境概述

2.1 基本概念

2.1.1 人文教育

2.1.2 虚拟学习环境

2.2 虚拟学习环境的产生和发展

2.2.1 虚拟学习环境的表现形式及其发展

2.2.2 虚拟学习环境的技术和工具

2.3 典型的面向人文教育的虚拟学习环境案例

3 虚拟学习环境构建的理论技术基础与开发流程

3.1 虚拟学习环境构建的理论基础

3.1.1 经验之塔理论

3.1.2 建构主义学习理论

3.2 虚拟学习环境构建的技术基础

3.2.1 三维建模、VRML/X3D与游戏引擎技术

3.2.2 分布式虚拟现实技术

3.2.3 实时流媒体与web2.0的网络空间社区开发技术

3.3 虚拟学习环境的开发流程

3.3.1 虚拟学习环境教学分析

3.3.2 虚拟学习环境的设计

3.3.3 开发软件的选择

3.3.4 虚拟学习环境开发

4 义乌地域文化虚拟学习环境的系统设计

4.1 义乌地域文化虚拟学习环境设计的背景与意义

4.2 基于虚拟学习环境的人文教育教学分析

4.2.1 人文教育的虚拟学习环境分析

4.2.2 学习对象分析

4.2.3 课堂教学分析

4.3 虚拟学习环境的设计策略

4.3.1 高度的沉浸感与直接参与性

4.3.2 角色扮演机制以及情感因素的注入

4.3.3 协作、竞争、个性展示和有效的评价机制

4.3.4 流媒体通信与信息跟踪机制

4.4 义乌地域文化虚拟学习环境系统模型

4.4.1 “我们义乌人虚拟博物馆”

4.4.2 虚拟图书馆、实时讨论室和虚拟超市

4.4.3 义乌地域文化“百家讲坛”

4.4.4 管理中心

5 义乌地域文化虚拟学习环境的系统实现

5.1 开发工具的选择

5.2 义乌地域文化虚拟学习环境的系统架构

5.3 义乌地域文化虚拟学习环境的实现

5.3.1 “我们义乌人”虚拟博物馆的实现

5.3.2 虚拟图书馆的实现

5.3.3 实时讨论室的实现

5.3.4 其他部分的实现

6 义乌地域文化虚拟学习环境的应用

6.1 义乌地域文化虚拟学习环境中的人文教育活动

6.2 WEBQUEST应用案例

6.3 案例反思与评价

7 小结与展望

7.1 研究内容总结

7.2 问题与后续工作

参考文献

附录 A 我们义乌人虚拟博物馆效果图

致谢

攻读学位期间取得的研究成果