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学术推送丨国外虚拟现实技术在特殊教育中的应用进展

萌宠菠菠乐园
2024-10-23 05:02

虚拟现实技术在特殊人群干预中的应用，是国外近年来的研究热点之一，近年来涌现出了丰富的研究成果。但在国内特殊教育领域，虚拟现实技术的应用研究还处于起步阶段。有研究通过对国外相关文献的分析，梳理了虚拟现实技术在特殊人群的感知觉、运动、生活自理、职业、认知和社会交往等方面应用的研究成果，在此基础上对虚拟现实技术在我国特殊教育中的应用提出了相关思考，以期为我国的研究者及教育工作者提供借鉴和参考。

虚拟现实技术即利用计算机技术模拟产生三维的虚拟世界，利用视觉、听觉、触觉、嗅觉等对人体进行全方位“欺骗”，达到让使用者“身临其境”的效果，具有沉浸感、交互性、想象三大特点。虚拟现实技术所创设的虚拟环境主要包括了单用户环境(Single user virtual environment，SVE)和多用户环境(Collaborative virtual environment，CVE)两类。

单用户环境可以为个体提供安全的情境，密集的练习与反馈，以及渐进的训练内容; 多用户环境允许多人同时参与到虚拟的情境当中，彼此互动。这种环境可以为个体提供更多社会交往和角色扮演的机会，更真实地模拟现实生活中的互动情境。

由于我国在该领域的研究刚刚起步，本文拟通过分析国外虚拟现实技术在特殊教育中应用的相关研究，探讨其在特殊人群干预中的作用机制与特征，以期为虚拟现实技术在我国特殊教育的应用研究提供启示。

应用研究

（一）基于VR的感知觉与运动训练

交互式的VR可以为运动提供多种的活动和场景，创造一种训练环境，制定个性化的运动训练活动并可提供感官的反馈。大量研究表明，VR技术的急速发展对运动的康复和训练有很大的应用潜力。很多基于VR技术的体感交互设备得到了开发，例如Webcam、Wii、Kinect和Leap Motion等，并设计了相应的体感游戏软件，这些游戏可以提供大量的、密集的感觉运动刺激，通过让孩子和三维的场景互动，以激活镜像神经元系统，诱发大脑的重组。此外，真实和虚拟反馈的差距可以激活目标脑部的网络，这对于运动学习十分重要。

在运用体感游戏对自闭症儿童进行干预的研究中也发现了个体的运动功能有所改善。其中，我国的雷显梅等人运用Kinect 体感游戏对自闭症儿童进行干预，结果表明被试的上下肢运动能力和视觉动作协调能力得到有效提升。

当然，也有极个别研究的干预效果并不明显。比如，Shoemaker通过比较被试前、后测的数据变化，发现Wii体感游戏并没有提高拉美裔自闭症儿童视觉动作协调、视知觉和动作协调能力x。

(二)基于VR的生活自理与职业训练

1．购物

Tam等人开发了训练智力障碍患者在虚拟超市中购物的程序，16例智障患者接受了虚拟的购物训练，对比前后测成绩发现，所有患者按照清单采购商品的能力都有显著提高。还有研究者使用虚拟超市环境来提升智力障碍人群(14—19岁)的购物能力。研究表明，经过训练后，个体在真实超市中能够从货架上选择物品并结账，与基线期相比，被试的购物能力有显著提升。

2．准备食物

3．安全技能

虚拟环境具有较高的安全性能，可用于某些在现实生活中具有危险性的技能训练。例如，有研究者对两名自闭症儿童进行过马路的训练，结果表明，儿童能在虚拟环境中辨认出日常生活中常见的物体，并完成过马路的任务。近来所做的一项研究也表明了，与传统教学相比，自闭症儿童在VR教学中学到的安全技能(应对火灾和龙卷风)能更好地迁移到现实生活中。并且，肢体障碍儿童通过在虚拟环境中操纵训练器材，也可以习得安全技能。

4．职业培训

有研究者探究了虚拟环境在增加智力障碍人群就业几率上的效果。通过设计虚拟工厂，对被试进行手电筒的组装训练，结果表明被试均能够达到当地庇护工厂的就业要求。

(三)基于VR的认知训练

有研究者将VR技术通过与其他训练手段相结合或单独作为一种训练方法对特殊儿童的认知能力进行干预进行了有益的尝试。如将VR技术与神经反馈方法结合对注意力缺陷及多动障碍个体(Attention Deficit Hyperactivity Disorder，ADHD)进行干预，使得被试的认知能力有所提高，注意力水平得到了改善。Lee等人将VR作为一种单独的方法应用于ADHD的干预中，实验组注意力水平有所提升。

VR在自闭症个体的认知能力领域的训练也获得了研究支持。例如Moore等人研究了自闭症个体对虚拟环境中虚拟人物表情的理解情况，研究发现，超过90%的被试能准确辨认虚拟人物所呈现的表情。

在VR基础上发展起来的增强现实(Augmented Reality，AR)技术通过将视觉的、文本的、视频和音频融合在一起，将干预的内容与特定的场景和物体联系起来，可以给学生提供更深刻的、有意义的体验，为低阅读能力者提供支持。

(四)基于VR的社交训练

虚拟的环境鼓励人们更加积极地参与活动，通过对现实环境的模拟，可以为特殊儿童创设社会交往的情境和机会，从而促进社交能力的发展。由于社会交流障碍是自闭症的核心缺陷之一，故VR在特殊教育社交领域的应用主要面向自闭症人群。研究表明虚拟环境可以为自闭症青少年学习和练习社交技能提供支持，并且有很大的应用潜力。

对我国VR应用的启示

VR技术为特殊人群的干预等提供了新的思路和视野，在现实与虚拟之间搭建了桥梁，为个体开拓了另一个空间，将复杂的空间关系、抽象概念和多维观感可视化、可触摸化。同时，也同其他新技术的发展一样，在其各个领域的应用中会产生“传统”与“时新”的交锋，尤其当技术应用于人本身时，其争议更盛。在我国，VR技术在特殊教育中的应用还处于探索阶段，应用的效果也缺乏实证研究的支持，通过对国外VR应用研究的分析，为我国VR在特殊教育领域的应用提供了几点启示:

(一)进行教育与技术的深度融合

将技术应用于特殊教育，属于交叉性质的工作。从参与者的角度来看，既需要对特殊教育的内容和方法有一定理解的技术人员，也需要掌握基本技术原理的教育人员，而这一点对于当前的技术或教育从业人员都是很大的挑战。但若非如此，教育与技术就变成了“两张皮”，看似结合，实则分离，难以真正地发挥技术的效用。并且，VR技术作为一种新兴技术应用于特殊教育领域还处于初级阶段，研究者们都在积极探索如何利用该技术帮助实现自身的实质性转变，VR教育或VR干预不仅强调为特殊教育的开展提供相关的设备、应用系统、平台以及情境的研发，更强调如何将虚拟现实技术与现有的教学方法、干预手段、群体特征、个别需求等良好地对接。科学研究的结果必须与教学人员共享，与一线教师合作，为学生提供支持和指导。其本质不仅是要为教育和康复提供一种新的工具，而是要引入新的教学方式和教学文化，这是虚拟现实技术在教育中应用的皈依与根本。

(二)搭建VR与传统教学的过渡桥梁

当虚拟现实技术应用于课堂教学中时，有一些问题需要我们考虑。首先，与过去许多教学创新相似，学校和教师可能会对VR的使用有争议。当前的教学方式与融合了现代技术的、以学生为中心的、探索式教学方式之间存在一定的距离，VR教学的设计者应当意识到这种差距，并为教师和学生提供支持、搭建过渡的桥梁。并且，如何将教育内容合理地分布于“真实”与“虚拟”之间?如何将多种学习情境的知识融会贯通?某些学习理论(如分布式认知和情境教学)或许可以为教育者和设计者提供思路。对于学习者和学习过程而言，在虚拟的学习环境中大量的信息、多种技术设备的操作和复杂的学习任务可能会给学生带来过重的认知负荷。Dunleavy发现学生在这种新型学习中感到了压力和迷惑，因为他们必须操作一些不熟悉的设备，并完成复杂的任务。且对于具有某种障碍的特殊个体而言，其学习的依赖性较高，需要教师主导作用的发挥，对于年龄较小的特殊儿童更是如此，而在虚拟环境中的学习对教师的主导作用有所削弱，可能会导致教学和干预效果不理想。

(三)拓展VR在特殊教育中的应用领域

从目前的研究来看，VR技术多集中应用于运动障碍、自闭症谱系障碍和智力障碍等特殊人群，针对患有听力障碍和言语障碍等群体的研究较少，而已有的研究也表明了该技术在这些类型的障碍人群中也有应用的潜力。例如冯霞、胡永斌开发了虚拟现实聋童言语训练系统。通过设计虚拟教师、虚拟同学等人物，模拟真实学习场景和日常生活情境，使听力障碍儿童获得更多的语言信息和更好的情绪体验，促使他们产生与人交流、沟通的愿望。另一方面，虚拟技术多用于康复、干预，没有配套的评估方式，而虚拟现实技术所蕴含的丰富资源和对语言的非依赖性都显示出了其在评估和诊断方面具有很大的应用潜力。之后可将VR技术应用于更多特殊人群的评估和诊断中，同时也有利于VR在康复和干预中的衔接使用。

(四)考量VR在现实应用中的生态效度

在虚拟环境中习得和提升的技能能否迁移到现实生活中，这一直是人们的关注点之一。虽然VR技术以其对现实世界的高逼真再现为优势，但当前的技术难以完全模拟现实世界，且对现实世界的再现仅局限于重要特征的呈现，而对细小的特征有所忽略。当个体返回现实世界，这些细节的缺失可能恰恰阻碍了其已习得技能的再现，对于患有某种障碍的特殊群体更是如此。因此，研究者应当对个体的能力泛化和后续发展进行评量，即研究的生态效度，以使得VR技术在特殊教育领域有持续的动力。

愿此次分享对您有所帮助！

资料整理：刘红梅北京师范大学特殊教育系研究生

参考文献丨任媛,刘艳虹,胡晓毅.国外虚拟现实技术在特殊教育中的应用进展[J].现代特殊教育,2017(08):63-69.

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