虚拟现实技术与学前教育融合路径

李艺铃

（喀什大学,新疆 喀什 844000）

虚拟现实（Virtual Reality,简称VR）技术是一种由动态环境建模技术、传感器技术、三维图形生成技术以及系统集成技术等多项技术组成的计算机建模技术，由于其高沉浸感和强现实性，也被称为“虚拟实境”。VR技术为学前教育带来了很多新的教学和学习机会。它既可以提供丰富多样的学习体验，帮助幼儿更好地理解和掌握知识，又能激发幼儿的学习兴趣和创造力。学前教育是终身学习的开端，是国民教育体系的重要组成部分，是重要的社会公益事业[1]。VR技术与学前教育的融合具有巨大的潜力。VR技术可以为学前教育带来全新的教学方式和体验，提供更加丰富和贴近实际的学习环境。它可以增加学前教育的互动性、趣味性和效果，促进儿童的学习和发展。因此，VR技术与学前教育的融合是符合幼儿身心发展需求的。

为了实现VR技术与学前教育的深度融合，需要解决技术硬件和软件的限制问题，并提供更加易用和安全的VR学前教育应用。当前，VR技术赋能学前教育不再停留在理论阶段，已经进入了实践阶段，如国内有贵阳某师范学校在数博会上推出“虚拟幼儿园”、Hubs by Mozilla虚拟现实平台等实践案例。本文浅析VR技术与学前教育的融合路径，为学前教育领域的教育工作者和研究人员提供一定的参考和启示，以促进VR技术在学前教育中的应用和发展。

1 虚拟现实技术深度赋能学前教育

1.1 助力中华优秀传统文化融入学前教育

文化是民族的血脉，是人民的精神家园。中华优秀传统文化是中华民族赖以生生不息，延续数千年的“根”与“魂”，是中国人的文化“基因”和精神命脉，也是中国人的核心身份和独特标识[2]。要以幼儿、小学、中学教材为重点，构建中华文化课程和教材体系[3]。中华优秀传统文化融入学前教育既是当前一项重要的教育工作，也是铸牢中华民族共同体意识的重要途径。虚拟现实技术可以打破时间和空间的限制，还原历史，创造沉浸式的教学情境，为幼儿提供生动形象的传统文化和艺术教育[4]。虚拟现实技术具有虚实结合、不受时空限制、高沉浸感、多感知性等特点，能够全方位地展现一个物体，使学习过程形象化，弥补二维课件的不足之处[5]。幼儿期是感官发展的敏感期，蒙台梭利认为感官是帮助幼儿与世界建立联系的器官，幼儿可以通过触摸、观察、倾听来了解周围的世界。虚拟现实技术依托动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术等关键技术，能为幼儿创造一个沉浸式、交互式的逼真的文化环境。古诗和传统服饰是中华传统文化的重要组成部分，但在学前教育中，幼儿学习这些内容时可能存在一些问题和难点，如古诗内容抽象难懂、相关优质园本课程资源较少、课程实施方式单一和流于形式、难以整合利用社会资源等。而借助虚拟现实技术，让幼儿通过头戴式设备、手环、VR眼镜等传感器去学习古诗和传统服饰等文化内容，身临其境地感知和探索中华优秀传统文化的魅力，能够丰富幼儿的直接经验，提升幼儿的感官体验。

在数字技术环境中，借助数字技术将优秀传统文化进行现代转化与创新，从而进行通俗化阐释与表达，这在形式和内容上更符合幼儿的认知特点[6]。VR技术可以为中国传统文化古诗营造沉浸式的学习环境，让幼儿全身心地去感受古诗里的意境，虚拟数字人成为文化沟通的桥梁[7]。在虚拟眼镜下呈现了一个由数字人“小教师”绘声绘色的介绍和多维动感的画面切换组成的“灵境”课堂。在“灵境”课堂中，通过多感官的刺激，让幼儿生动形象地了解古诗的创作背景以及古诗的内涵，为后续教师教授古诗内容和讲解古诗所传递的精神作铺垫。这种新颖的教学方式吸引了幼儿的兴趣，提高了教学质量和教学效率。借助虚拟现实技术，可以为幼儿展示传统服饰的形式美、自然美、社会美。幼儿教师进入虚拟展示系统，导入场景及人物的三维模型，实现场景漫游、三维服饰展示、界面交互，幼儿可定点触发服饰背景故事，在场景中与虚拟数字人进行对话[8]，还可以为数字人个性化配置传统服饰。

1.2 加强情感交互，满足幼儿的个性化学习需要

师幼互动质量与幼儿发展和幼儿未来学业成就有着密切的联系，是学前教育质量重要的过程性评价指标之一[9]。幼儿个人体验和师生关系会影响学前期高质量师幼互动的即时效应与长期效应[10]。一方面，虚拟现实技术可以提供身临其境的体验。通过穿戴VR设备，幼儿可以进入虚拟世界中的不同场景，这些场景能够激发幼儿的好奇心和想象力，帮助他们更好地理解和感受所学知识。另一方面，虚拟现实技术可以提供情感表达的平台，帮助幼儿建立情感联系，以及合理表达自己的情感。借助VR技术，幼儿可以通过互动和角色扮演来表达自己的情感，提高自身的情感智力。同时，VR还可以提供情感共享的机会，帮助幼儿建立互动和合作的关系。虚拟教师作为一种虚拟代理，具有提供个性化教育、创造互动学习环境、促进认知发展、激发学习兴趣和培养社交能力等价值，其根据功能不同可分为四种类型，即技能培训型、导航指引型、学习辅助型、情感反馈型，但当前虚拟教师应用于幼教的研究非常少。

朱珂等（2020）设计了一套基于情感计算的虚拟教师模型，旨在解决学习者的情感缺失问题[11]。该模型由虚拟人形象建模、行为指导模块、学习情感分析模块和领域知识模块四部分组成。虚拟教师的人物形象是运用三维动画制作技术、虚拟场景建模技术和蒙皮技术来合成的，通过生成形象生动的虚拟人物和搭建接近真实的虚拟场景，从而营造轻松愉快的课堂氛围，调动学习者的学习积极性和主动性，实现虚拟教师与幼儿的自然互动。同时，虚拟教师还可以通过语音识别和智能代理技术，与幼儿进行情感交流，回应幼儿的提问、理解幼儿的情感表达，并给予相应的反馈和建议，在互动过程中使幼儿感受到被理解和关注，从而提高幼儿的学习积极性和参与度。虚拟教师能够根据幼儿的学习行为、学习结果和学习情绪给予相应的情感激励，针对不同幼儿的学习情况创设个性化学习氛围。虚拟教师通过提供身临其境的体验、情感表达的平台和情感共享的机会，帮助幼儿建立情感联系、表达情感和建立互动合作关系，促进幼儿的情感发展和社交能力的提升，满足幼儿的个性化学习需求。

1.3 为幼儿园安全教育实践提供训练场地

当前，部分幼儿园由于缺乏场地、器材和人力等条件支持，无法充分开展与安全教育相关的主题活动，同时，幼儿园的安全教育开展形式单一，大部分以教师口头说教为主，安全教育的教学质量难以得到保障。VR技术具有逼真感和多感知性，更能使幼儿相信所呈现的事件是可能发生的[12]，在一定程度上可以提高幼儿园安全教育的教学效果。IOANNIS TARNANAS等（2001）开展了一项以30名幼儿和20名患有唐氏综合征的儿童等特殊儿童为研究对象的地震训练实验[13]。其设计了一个虚拟现实系统，该系统能够通过视觉和听觉来测量和模拟虚拟地震场景中这些特殊人群的典型行为，并计算出一个虚拟现实拟人模型来再现研究对象的行为和情绪状态。该虚拟现实系统通过音频技术模拟地震场景，让幼儿体验地震时的紧急情况，包括地面晃动、物品掉落等，孩子们可以触摸、移动虚拟物体，并体验到地震对环境的影响，以增强他们对地震的认知和应对能力。研究表明，该虚拟现实系统可用作危急时期的训练场景。因此，把VR技术应用于安全教育的实践是具有现实意义的。

1.4 提升幼儿的社会能力

幼儿期是培养幼儿社会性发展的重要时期。教育部发布的《3-6岁儿童学习与发展指南》指出，良好的社会性发展对幼儿身心健康和其他各方面的发展都具有重要影响。幼儿的社会能力包括社会适应能力、亲社会行为能力和社会交往能力。培养幼儿的社会能力是幼儿园社会教育的重要目标，也是衡量幼儿园教育质量的一个重要的指标。虚拟现实技术可以模拟各种社会情境，让幼儿在虚拟环境中体验社会生活。通过虚拟现实技术，幼儿可以与虚拟环境中的人物进行互动，学习社会行为规范和交往技巧。虚拟现实技术可以提供多人协同合作的机会，让幼儿在虚拟环境中与其他幼儿合作完成任务或解决问题，学会分享、沟通、协调和解决冲突，从而培养幼儿的社交能力。

ANAT SHOSHANI（2023）开展了一项VR游戏是否会导致幼儿在现实世界中表现亲社会行为的研究，实验数据表明，游戏化VR环境对学龄前儿童亲社会发展具有促进作用，同时VR游戏体验能够促进幼儿的亲社会行为向现实世界转移[14]。MARIA LUISA LORUSSO等（2020）开展了一项半沉浸式VR系统对幼儿的影响研究，由看护人员和心理学家对参与不同的游戏和教育活动的25名幼儿进行直接观察，分析幼儿在游戏和教育活动中的互动、协作、参与、冲突管理和战略行为等表现[15]。该项研究采用了Nirvana 1系统作为游戏环境，Nirvana 1是一种具有高度的视觉和听觉刺激等特点的半沉浸式虚拟现实设备，它允许完全沉浸在虚拟环境中，而不会限制或改变交互以及幼儿运动的自由。幼儿可以与投影在墙上或地板上的虚拟活动进行互动，而无须使用放置在身体上的标记或其他传感器。研究结果表明，基于虚拟现实原理的系统能够提高幼儿参与度，并有利于幼儿合作和社会互动。除此之外，观察结果也表明虚拟现实技术可以成为促进幼儿认知和社会性发展以及改善幼儿园日常教育工作的工具。虚拟现实技术通过创建虚拟的社会问题情境，引导幼儿思考和解决问题，幼儿可以在虚拟环境中面临各种社会问题，通过尝试不同的解决方案，培养自主思考和解决问题的能力，提升社会适应能力。因此，虚拟现实技术通过模拟各类社会情境和创造协同合作的机会等条件，进一步促进幼儿的亲社会行为和社会交往能力的培养。

1.5 幼儿学习英语的辅助工具

字母知识和字母发音是学习英语的基础，字母是英文单词的基本单位，掌握字母知识有助于幼儿更好地认识和理解英文单词，而字母发音也是学习英语过程中必须掌握的技能之一。有研究发现，英语语音意识和字母知识与口语词汇具有密切的关系[16]，早期的语音训练对提高幼儿的语音意识有促进作用，因此在早期英语教学中可以适当进行语音意识的训练和开展字母知识的教学[17]。虚拟现实技术通过创建逼真的虚拟环境，包括场景、角色、道具等，能为幼儿提供身临其境的英语学习体验。幼儿戴上头戴式显示设备（如虚拟现实眼镜），即可进入虚拟环境中，获得视觉上的沉浸感，看到虚拟世界中的英语学习内容，与虚拟环境中的角色进行互动，参与英语对话、游戏等活动。虚拟现实技术还可以设计具有情感表达能力的虚拟角色，通过表情、动作、声音等与幼儿进行互动，从而促进幼儿的情感交流，提高英语学习效果。

ANNE HUSTED HENRIKSEN等（2023）为了研究虚拟现实技术是否能够作为一种强化字母发音，以及提高幼儿的阅读和拼写等分数的具体化学习工具，以丹麦哥本哈根地区28名6岁～7岁的幼儿为研究对象，设计了三组教育干预实验（VR组、镜像组、对照组）[18]。研究结果表明VR技术与具身学习理论相结合可以提高幼儿对字母发音的认识，同时也发现VR技术能够作为幼儿学习字母发音和提高幼儿阅读和拼写能力的学习工具。虚拟现实技术能够为幼儿创造一个沉浸式的学习环境，让幼儿能够身临其境地体验英语语言和文化，幼儿通过虚拟现实设备进入虚拟世界，与虚拟角色进行互动，参与英语活动，能够提升语言学习的沉浸感和效果。

2 VR技术与学前教育融合过程中的问题

2.1 在使用中衍生出来的健康问题

幼儿园必须把保护幼儿的生命、促进幼儿健康成长放在工作的首位。技术是一把双刃剑，虽然VR技术带来的沉浸式体验和人机高效交互能够给予幼儿感官上的愉悦感和获得感，但如果不恰当使用或者过度使用，可能会使幼儿处于过度屏幕暴露之中。多项研究表明，过多屏幕暴露时间会对幼儿产生一定的危害，如影响幼儿的睡眠质量[19]、提高患孤独症的概率[20]、增加幼儿的行为问题[21]、导致幼儿运动技能差[22]等。除此之外，相关设备在使用的过程中可能会出现由于长时间使用和安全质保问题导致的漏电或短路等安全性问题，这可能对幼儿的健康和生命造成威胁。长期使用佩戴式设备和观看屏幕可能会使幼儿的视听力下降，逼真有趣的画面形成的视觉冲击可能导致成瘾行为。虚拟现实技术通常通过视觉和听觉等感官刺激来提供沉浸式的学习体验，但对于幼儿来说，过于强烈的感官刺激可能导致他们感到不适甚至恐惧，从而影响学习效果。

2.2 赋能学前教育过程中的适宜性问题

虚拟现实技术产品对于幼儿发展的适宜性问题也是需要重视的，尤其需要注意产品对于幼儿的个体适宜性、年龄适宜性。不同幼儿的学习风格、兴趣和能力有所不同，虚拟现实技术的应用可能对某些幼儿更适合，而对另一些幼儿不适合。个体适宜性问题涉及幼儿的个体差异，包括认知能力、学习风格、感知能力等。幼儿处于认知和发展的不同阶段，对虚拟现实技术的适应程度也会有所不同，虚拟现实内容的设计需要考虑幼儿的年龄特点，避免内容过于复杂或超出幼儿的理解能力范围。幼儿的认知和发展水平有限，虚拟现实技术可能过于复杂或难以理解，导致幼儿无法充分理解或从中获得教育益处。此外，幼儿使用虚拟现实技术的时间如果不合理，可能对其在现实世界的社交能力产生负面影响。

3 虚拟现实技术与学前教育融合的对策

3.1 控制时间，注意休息，加强指导

幼儿的身心发育尚未完全成熟，过度使用虚拟现实技术可能对他们的健康造成不利影响。因此，教师需要制定合理的使用时间和频率限制，避免幼儿过度沉迷和长时间暴露于虚拟现实环境中。长时间使用虚拟现实技术还可能导致幼儿缺乏运动和眼睛疲劳，对此，教师需要设置适当的休息时间，让幼儿进行眼部放松和全身活动，鼓励幼儿参与体育锻炼，增强身体素质和促进全面发展。在幼儿使用虚拟现实技术过程中，教师应当做好监护和指导，关注幼儿的使用情况和反应，及时发现问题并采取相应的措施，为幼儿提供适当的教育和引导，使幼儿能够正确理解和使用虚拟现实技术。

3.2 选择适宜的内容，定期评估和反馈

教师在选择虚拟现实教学内容时，不仅需要考虑幼儿的认知发展特点和年龄水平，还需要关注幼儿的兴趣点和学习需求，教学内容应该简单易懂、直观明确，能够激发幼儿的好奇心和学习积极性，并具有教育意义。除此之外，虚拟现实教学内容和设计应尊重和反映不同文化背景的多样性，可以选择涉及不同文化元素的虚拟现实教学内容，帮助幼儿了解和尊重其他文化。教师还应与家长和社区合作，共同探讨虚拟现实技术在学前教育中的应用，确保其符合当地文化和价值观。定期评估和反馈是解决适宜性问题的重要手段，教师可以定期评估每个幼儿在学习虚拟现实教学内容中的表现和进展，这有利于进一步了解每个幼儿对学习内容的理解程度以及认知能力、兴趣爱好和学习风格等个体差异，并根据这些差异进行个性化的虚拟现实教学设计，或根据学习情况进行内容调整和个别辅导，以优化学习体验。

4 总结与展望

VR技术与学前教育融合，有助于将中华优秀传统文化融入学前教育，满足幼儿个性化学习需求，为幼儿在安全教育、社会性发展和英语学习等方面提供技术条件，但在应用过程中也需要注意幼儿健康问题和适宜性等方面。未来研究可以着重关注如何最大化利用VR技术，为学前教育提供更好的教学工具和体验，同时也要重视幼儿的安全和隐私保护。随着技术的不断迭代发展，未来VR技术与学前教育可以多层次、多维度融合，最大限度地发挥VR技术的人机交互优势，实现优质资源个性化配置，满足幼儿个性化学习需要，提高幼儿学习积极性和获得感。利用VR技术创新学前教育理念，构建多空间一体化新型虚拟教学环境，深入开展教与学的研究，推动教学方式的创新发展。除此之外，为了实现学前教育与VR技术的良性互动和共同发展，需要更深入探索和挖掘VR技术在学前教育中的教育价值和应用价值，学习和借鉴国外的优秀实践经验，加快前沿技术的人才培养、技术研发和设备支持，推动VR技术助力幼儿教师队伍建设，开发符合幼儿年龄特点和认知水平的智能虚拟玩具和优质虚拟电子图画书，构建学前教育虚拟实验室，搭建虚实互动型的幼小衔接课堂，推动VR技术与学前教育的深度融合。