鑽石舞台

教育的根本任務是培養適應和推動社會發展的高素質人才。培養未來教師是時代賦予的新使命，也是未來教育變革的主要切入點（李政濤, 等, 2019）。教師專業發展需要經歷習得、流利、維持、概括、適應的漫長過程（Myers, Sugai, Simonsen, & Freeman, 2017），這使得新手教師學習的策略難以在短時間內成功實施。受教學內容與課程保真度的影響，教師教育中的傳統方式，如微格教學、課堂觀察以及有限的「實踐教學」經驗，並不能有效保證教師擁有使學習者獲得成功的教學技能（Shawer, 2017）。鑑於時代對未來教師的高需求，迫切需要通過新範式賦能教師專業發展，以匹配教學新樣態以及應對課堂環境中可能會出現的各種挑戰。在過去十年中，虛擬現實已廣泛應用於教育、培訓、認知障礙和風險環境訓練，創建了增強的模擬體驗和「人技」之間的完美交互（Tham, McGrath, Duin, & Moses, 2018）。以虛擬現實等新技術開展具身學習的教與學活動，成為教育信息化2.0時代教育發展的新要求（任友群, 等, 2018）。

教師是教育發展的首要資源，教育的智能化轉型重置了教師身份。為學習者創設良好的學習環境與學習發展體驗，促使他們為不斷變化的世界做好充分準備，成為教師的核心任務。「數字時代原住民」的學習者具備極強的個性與理解信息的方式，教師必須掌握與他們交流的新方式，靈活使用各類教學策略與方法，以激發學習者的興趣並促進其深度知識建構。未來教師要以培育學習者核心素養為目標，積極利用智能感知、虛擬現實等技術為學習者創設高情境、具身化的學習場景，使其體驗現實生活中無法直觀呈現的教學活動（胡小勇, 等, 2020）。未來教師還必須對自身專業領域有深刻的理解，強調「學會做事」，具備更新自身技能和專業的能力、動態管理能力、移情與反思能力，以充分應對智能時代對教師職業日益增長的要求。

（一）虛擬現實何以賦能未來教師培養

教師的有效教學是一系列由情境驅動的教學決策，教師需了解學習者不同的文化背景和需求，積極利用良好的課堂管理技能提高學習者的學業水平和社會成就。儘管高校為職前教師提供了相關課程與訓練，但缺少可控、安全、真實的教學場景，缺少可以被「打斷」「停頓反思」的訓練空間，缺少對課堂多樣性與突發事件的還原，導致教師教學遷移能力不足，課堂行為管理能力普遍缺失，且呈現地域性分化（Scott, 2017）。教師能力培養需要把「知」與「行」由彼此分離轉變為緊密交織的雙螺旋形態，構築在身心二元論之上的離身認知理論，還不能有效解決教師教學能力的生成與發展這一重要命題。

相對於普通學習者，虛擬現實在三個方面匹配教師培養中的特殊需求。一是虛擬現實可以幫助教師提升課堂管理能力。在理想情況下，對線索的感知和反饋應在教學場景與受訓教師之間實時發生，並且能讓教師真實感受到使用各種策略所導致的結果。虛擬現實情境提供了教師「安全」運用教學管理策略的空間，可以充分展示學習者可能發生的各種行為，教師對學習者做出的干預與反思不會影響課堂狀態。通過漸進式的場景設計，可以促進教師在反思中不斷進步，實現對課堂管理策略的靈活運用（Myers, Sugai, Simonsen, & Freeman, 2017）。二是虛擬現實能夠提升教學遷移能力，從而促進教學法的有效實施。虛擬現實為教師提供了在現實條件下難以獲得的教學體驗，可以創建新技術賦能的教學場景，如「5G+課堂」、全息課堂、同步課堂等，這種對環境屬性的控制可以擴展到各種教學形態中（Fowler, 2015），成為發展教師「整合技術教學法」的有效方式。三是虛擬現實作為一種引發移情的良好媒介，能夠為教師提供發展具身思維和換位思考所需的沉浸感（Carey, Saltz, Rosenbloom, Micheli, Choi, & Hammer, 2017），讓新手教師置於學習者的立場，理解他們的心理和行為。這種優勢能夠幫助教師及時調整教學策略，有助於教師不斷引導學習者保持注意力並提升學習動機。

（二）虛擬現實促進未來教師培養的願景

智能技術為教師專業發展提供了新的方法和手段（馮曉英, 等, 2021）。虛擬現實的高保真模擬與空間表徵特性，使其在教育領域的應用備受關注。虛擬現實促進未來教師培養的近期目標，是通過構建教師未來從事崗位的「原生態」「真實」環境與工具，實現對教學環境的提煉與事物全貌的還原，以提升教師的學習動機與參與度，為教師開展探究式學習、項目式教學、遊戲化教學等提供條件（劉革平, 等, 2022）。虛擬現實促進未來教師培養的理想目標，是將其作為一種常態化專業發展環境，創設一系列由情境驅動的自適應仿真教學場景與角色轉換機制。在此情境中，教師充分考慮學習者的個體差異與多元訴求，積極利用適切的課堂教學與管理技能，實施多樣化的教學法與管理技術，促進自身的知識建構與技能遷移，使之具備與未來教學能力相匹配的「意識、素養、方法與技術」。最終形成人機協同的具身性學習樣態和相應的實施模式、策略、系統與平台，並納入高等教育課程與教師教育體系。

以「virtual reality」「virtual training」「virtual learning environment」「simulated environment」「teacher education」「teacher development」「training」等為主題詞在WOS、Springer、ERIC、Science Direct數據庫和谷歌學術檢索，得到論文283篇（截至2021年11月20日）。以虛擬現實促進教師能力發展為主旨，第一輪篩選出文獻42篇；第二輪聚焦設計與實證研究的期刊與重要會議文獻，篩選出文獻19篇。研究場景包括反思與移情能力、教學適應性、課堂管理能力、教學互動四種類型。參考德拉馬爾等（Delamarre, et al., 2021）提出的虛擬現實培訓分析體系，建立包括研究對象、行為保真度、教學設計、VR類型與自主性的分析框架，如表1所示。其中，研究對象以職前教師為主（15篇），少部分為（在職）教師（4篇）；培養能力包括反思與移情能力（4篇）、教學適應性（7篇）、課堂管理能力（4篇）和教學互動性（4篇）；行為保真度指虛擬人類行為的真實性和一致性，包括基於場景的仿真（11篇）和基於模型的仿真（8篇）兩類，前者是為每個角色設計預設行為動作，後者通過創建角色計算模型，根據需要調整參數以控制其行為表現；教學設計指文章是否明確提出VR場景的設計指導原則，包括有教學設計（3篇）、無教學設計（16篇）；VR類型包括桌面系統（12篇）、HMD頭戴式（7篇）；自主性界定為學習者是否需要在他人幫助下獨自操作系統，包括自主訓練（14篇）、教學代理（5篇）。

表1 基於虛擬現實的教師培養分析框架

（一）提升反思與移情能力

虛擬現實中的角色扮演可以提升教師移情能力。達爾加諾等（Dalgarno, et al., 2016）根據不同專業設計相應風格的虛擬教室，鼓勵受訓教師利用虛擬角色化身扮演學習者身份，以解決傳統教學中角色扮演活動難以實施的問題。為了更真實地實施教學活動，在場景迭代過程中增加了符合學習者特點的真實頭像、校服和交互式教學工具。在兩輪實訓中，設置了相應的任務、參與數量和限制條件，讓教師扮演任務內主動與被動、任務外主動與被動四類學習者角色，促進了教師對學習者狀態的有效感知。虛擬現實場景中角色的保真度會影響教師移情能力，將頭盔、耳機、運動跟蹤設備和角色生成器結合，可以構建更為有效的反饋形式，進一步提高沉浸感，促進教師對學習者存在問題的認同（Stavroulia & Lanitis, 2017）。除虛擬角色的研究外，斯塔夫魯利亞等（Stavroulia, et al., 2018, 2019）發現不同保真度的教室會影響教師反思能力。該研究創建了3類不同沉浸層次的教學空間，以言語欺凌為內容設計教學活動，分別從教師和學習者視角呈現欺凌事件，驗證了嵌入真實模型（桌椅、黑板等）的虛擬教室能夠增強教師的存在感和臨場感，有利於促進教師對學習者差異性的理解。

（二）增強教學適應性

語言是教師最基本的工具，虛擬現實增加了教師對課堂「真實性」的了解，提供了教師課堂提問以及與學習者對話的語境。敦瑟等（Tuncer, et al., 2015）利用Second Life提升職前教師社會語言學意識。兩所高校的使用表明，超過7成的學習者認可該教學方式，6成以上的學習者認為虛擬體驗與真實感受一致，可以促進其在後續課堂中熟練實施教學。在虛擬現實場景中建立系統化的虛擬導師網絡，能夠促進經驗豐富的教師與職前教師密切合作，成為教師靈活運用教學策略、促進工作情感與提升學術實用性的有效平台（Briscoe, 2019）。在特殊教育領域，由於學習者身體條件的差異性、教學實踐的精細性以及倫理要求，虛擬現實的優勢尤為突出。在虛擬環境中，教師可以利用重複經驗解決問題，並從不同視角體驗教學的複雜性，從而彌合理論與實踐之間的差距。加蘭等（Garland, et al., 2012）利用TeachlivE培養特殊教育教師的分解式操作教學能力（DTT）。教師運用DTT策略，與自閉症譜系障礙的學習者化身互動，利用正強化策略引導學習者完成視聽覺辨別的教學任務，提升了對自閉症兒童的干預技能。

精心設計的培訓流程對提升虛擬場景的適應性具有重要價值。「虛擬現實教學概念和技術模型」（TEDOMI）表明，學習過程與技術組件的有效連接可以增強仿真環境的教學適應性（Quintana & Fernández, 2015）。基於此，巴迪拉昆塔納等（Badilla Quintana, et al., 2017）從場景、工具與交互三個層面進行環境設計。學習者根據相應的學習場景，綜合利用合作學習、反思教學、角色扮演和基於問題的學習等方式進行模擬教學實踐，回答系統問題，做出反饋並提出創新的解決方案。該研究團隊還利用經驗學習理論設計虛擬現實培訓過程，並實施教學干預（Badilla Quintana & Sandoval-Henríquez, 2021）。在實施過程中，主講教師通過模擬手勢、鼓掌、大笑或使用表情符號（經驗學習：具體體驗）提供多元反饋，學習者被激勵提出問題、採取相應的行為與策略（經驗學習：反思性觀察），收到關於自身優勢和發展的持續反饋與建議（經驗學習：抽象概念化），主動解決問題並應對更高層次的挑戰（經驗學習：主動實驗）。

達林格等（Dalinger, et al., 2020）基於建構主義視角，對虛擬現實場景的教學適應性變化進行了分析。研究基於Mursion混合現實模擬系統，利用編碼分析職前教師的觀念演進，凝練出真實實踐機會、感知學習遷移、感知信心和使用挑戰四個層級遞進的主題。隨着研究範式的迭代，學術界開始從認知科學視角分析虛擬現實促進教學適應性的機制。例如，基於現實課堂和虛擬課堂場景，利用紅外光譜儀、非侵入生理傳感器等對學習者的神經影像學、生理學和傳統測量數據進行分析，發現虛擬現實環境中學習者的神經迴路能產生與真實世界類似的反應，教師模擬現實生活中的教學有利於促進知識和技能遷移，提升其對真實課堂的適應能力（Lamb & Etopio, 2020）。

（三）培養課堂管理能力

課堂管理能力的提升需要教師從全局的視角掌控課堂，使其及時明確干預是否有助於管理目標的實現。在虛擬現實環境中設立不同性格的虛擬學習者，引導教師融合不同策略進行模擬課堂管理，同時觀察虛擬學習者的表現並及時調整干預方式，可以讓教師更加有效地使用管理技能（Judge, Bobzien, Maydosz, Gear, & Katsioloudis, 2013）。在虛擬學習環境中採用一對一指導範式，主講教師控制培訓任務，利用非沉浸式圖形控制台提供同步和異步的反饋，可以有效提高學習者掌握課堂管理能力的效率（Lugrin, et al., 2016）。

理想的培訓應能為教師提供與能力匹配的模擬場景，讓教師按照自身節奏進行訓練。當前的研究主要是通過難度進階的虛擬場景與分層引導來實現。在哈德遜等（Hudson, et al., 2019）的研究中，利用Mursion混合現實模擬系統創設了三類強度遞增的虛擬情境：在第一類情境中學習者化身表現出低強度的行為，以幫助教師適應課堂；第二類情境引導教師能夠制定和闡釋面向學習者群體的預警與干預策略，學習者化身行為的強度設為中等；第三類情境側重於課堂管理，學習者化身表現出更多的破壞性。主講教師發起階段性積極表揚與建設性批評，引導學習者分享學習經歷並進行互評，由此不斷提升教師的課堂管理技能。Yun等（2019）對虛擬學習者角色與教師課堂管理能力的關係進行分析，設計了包含白日夢、挑釁和失控三類虛擬學習者，方差分析結果表明，教師的教學效能感隨學習者不端行為程度的增強而降低，課堂管理能力隨練習增加而不斷加強。

（四）促進教學互動

活動理論認為，主客體的互動是在一定環境下發生的，因內化而改變的學習行為可以塑造有機體外在的表現。虛擬現實環境的信息呈現與活動設計是促進教學互動的重要因素，前者包括嵌入交互學習對象以及學習內容的多樣化表徵，後者多採用虛擬聊天與同伴引導策略（Kim & Ke, 2016）。基於該視角，虛擬現實環境應為學習者提供自適應內容和便利的操作，以滿足其個人或協作群體的知識水平與學習需求。在佩拉斯等（Pellas, et al., 2017）的研究中，為職前教師建立了用於同步交流和協作實踐的虛擬場景，利用探究社區模型和拼圖技術（Jigsaw Technique）構建教學框架，促進職前教師利用可視化組件交換想法、進行探索、整合信息並開展協作解決問題。定量數據與結構化訪談的結果表明，虛擬現實場景中的教學互動有助於促進教師的持續專業發展，同時增強其自我提升的動機。

非語言行為在成功的師生互動中至關重要，教師有效的手勢使用可以促進師生溝通，增加學習者對抽象概念的理解能力。在虛擬現實環境中，利用自動反饋裝置、傳感器和屏幕提示提供多樣化的反饋，有助於提升教師運用肢體語言的積極性，促進教師的認知協調以及優化教學互動（Barmaki & Hughes, 2018）。當前，遊戲化教學被日益關注，成為促進學習者互動的有效支撐。虛擬現實的沉浸與交互特徵契合遊戲化教學的需求，利用虛擬敘事場景，以及包含故事、闖關、積分、競爭、令牌和關卡等的嚴肅遊戲機制，可以建立項目學習、探究學習和問題導向學習的教學形態。這類教學場景有利於發揮教師的創造力，促進教學互動水平，尤其適合STEM場景的教學，是工業革命4.0時代的創新教師培養形式（Mystakidis, Papantzikos, & Stylios, 2021）。

調研案例基於虛擬現實構建具身式交互場景，讓教師在模擬教學實踐中產生「行動中的認識」「實踐中的反思」，發揮了教師的認知能力和能動性，體現了教師自我更新與持續發展的「賦權增能思想」。在研究對象方面，案例主要集中於職前教師能力提升。作為未來教師的主體，在進入教師職業生涯前塑造其品質，促進他們建立對專業發展的認知是合適的解決方案。在技術實現方面，虛擬現實環境可分為PC桌面系統和頭戴式HMD兩類。前者利用J2EE、VRML技術或開源系統平台設計，通過鼠標實現與虛擬現實世界的交互。這類環境不需要高算力的圖形加速性能，沉浸性較弱。後者基於Unity、Unreal以及開源的三維引擎完成，沉浸效果優秀，但開發與使用成本高。以影像為基礎的虛擬全景拍攝技術還未得到應用，這類環境能提供照片般真實的視覺效果，且無需大量的渲染計算，具有良好的應用潛力。

當前，從「虛擬現實教育」到「元宇宙+教育」的研究熱潮，很大程度上折射出「技術中心思想」，這類研究範式將技術的干預效果置於方法學之上，容易導致本體論狹隘的研究傾向。在流程實施與系統設計方面，基於虛擬現實的教師培養還存在四方面的問題：一是缺乏系統性設計框架。教師從實踐中學到的未來實踐與外部系統緊密相關（Martin, 2004）。從複雜性理論視角看，教師成功的專業發展涉及特定系統中各知識和技能的變化，為了研究教師實踐和知識之間的聯繫，需要在流程實施與系統設計方面做更為細緻的研究。二是虛擬現實場景中教師的干預研究仍處於起步階段。目前的干預還停留在模擬過程中提供音頻反饋線索、提示選擇與NPC對話等方式，缺少基於學習者認知追蹤的動態干預形式，也缺少模擬後定量或定性數據的反饋指標。在行為保真度方面，除了比較成熟的桌面式通用平台外，基於頭盔的沉浸環境大多採用基於場景的元素設計，缺少情境可變性，不利於場景的移植與再應用。三是虛擬現實場景設計缺乏對學習理論的引用。調研案例中明確提及教學設計的論文僅有3篇（2篇為建構主義學習理論，1篇為經驗學習理論）。虛擬現實場景的設計原則、內容表徵和面對不同學習情境的設計策略研究依然稀缺。四是在有效性方面，儘管虛擬現實在教師能力培養方面有諸多優勢，但還未得到規模性與長期的驗證。即便在「培訓」的寬泛層面上，支持虛擬現實有效性的證據也是零散的，且表現出明顯的方法學局限性（Parsons, Yuill, Good, & Brosnan, 2019）。

關於技術（媒體）本身是否足以影響學習效果，喬納森等（Jonassen, et al., 1994）的回應是「要弱化關注媒體的屬性與相應的教學法，更多關注媒體在支持而非控制學習過程中的作用」，以此提倡以學習者為中心的整體性設計，從學習屬性、活動、學習者特徵與背景等方面描述技術環境下的學習過程。虛擬現實促進教師能力提升需要從多個層面整合與創新，即多元重塑。首先，應聚焦教學理論的嵌入，從更為「上位」的視角分析虛擬場景的「可訪問性」以及虛實結合的可能性，建立整體性實施框架。其次，虛擬場景設計需體現適應性特徵，為教師提供個性化的干預與精準服務，實現教師學習支持從「內容支持」向「智能干預」的轉向。鑑於當前關於虛擬現實環境教師學習機制未有充分研究的現狀，還應重點圍繞教師與平台交互的過程展開細粒度研究，以此支撐有效環境的設計。此外，需要將培訓納入職前教師課程體系，開展跨校協同研究，形成信息技術手段促進教師具身培養的規模性實踐。

（一）構建整體性設計框架

基於課程開發與績效改進領域的ADDIE設計框架（高文, 2005），本研究提出虛擬現實促進未來教師能力的培養流程，如圖1所示。前期分析部分，通過文獻研究、實地考察、專家諮詢等方式針對未來教師所需的知識、技能和素養進行系統分析，設定預期訓練成果。根據「能實不虛」「虛實融合」的原則最大限度地發揮技術的作用。設計實施部分，充分利用虛擬現實的沉浸感、交互性和構想性，精確制定未來教師培養方案、實施策略、課程資源等。對於職前教師而言，既要考慮其作為學習者的心理特點，又要考慮教師職業的能力要求，圍繞學習需求、內容和環境進行分析。從內容設計（互動敘事設計、情節任務設計等）、交互設計（視覺焦點、學習者交互、及時反饋、測試激勵等）、體驗設計（問題解決與策略形成、意義建構等）和反思設計（學習遷移、及時與階段性反思等）等方面建立具身、交互式學習場景。在實施環節，根據問題解決、程序性知識、陳述性知識、協作管理等應用場景設計講授與協作的類型，規劃導入策略，綜合考慮保真性、自主性、融合性和倫理性，將協作式問題解決方案或基於任務的探究式學習與虛擬場景有效整合，引導教師在特定內容領域對技術的有效使用進行建模。在培訓結束後，鼓勵教師進行個體與群體反思，對類似問題進行創新設計。在結果診斷環節，利用文本分析法和焦點小組訪談法，收集研究對象的質性數據，結合準實驗研究以及對過程性行為數據、文本數據、生理數據等多模態數據的分析，檢驗教師的遷移水平、任務達成度與策略應用能力，根據評估結果對理論體系與實踐流程做出科學診斷，進行迭代優化設計，開啟新一輪的能力分析與培養流程。

圖1 基於虛擬現實的未來教師能力培養流程

（二）建立適應性干預方式

適應性干預是在問題、刺激或任務中根據受訓者表現進行動態調整的干預形式。目前，一些先進虛擬現實訓練系統已具備自適應或智能特徵，訓練內容會根據學習狀態而動態變化。例如，將高級駕駛員輔助系統（ADAS）與虛擬場景結合為受訓者提供身臨其境和自適應的駕駛培訓（Hancock, Nourbakhsh, & Stewart, 2019），或根據用戶的身體表現提供適應性認知與注意力訓練（Shochat, et al., 2017）。自適應虛擬現實在認知康復訓練中也得到了較多的應用。通過控制輸入刺激，實時測量用戶的壓力水平和身體活動，可以為特殊群體提供個性化的訓練，對其不一致的反應進行補償（Mourning & Tang, 2016）。從運行邏輯上看，基於虛擬現實的適應性訓練包含三個部分：一是學習數據獲取。數據可以通過離線和過程性數據的方式進行收集，包括學習者的人口學變量數據（經驗、年齡、背景等）、過程性行為數據（虛擬環境中的交互行為、行為序列、錯誤率等）、生理數據（眼動追蹤、心率、皮膚電、腦電信號、身體運動範圍、回饋力度、姿態等）。利用深度學習技術進行學習過程分析，根據不同模態數據的表示方式，採用對應的深度學習算法進行特徵提取。二是隱含特徵分析。整合淺層特徵進行融合與歸一化處理，基於高維多模態數據特徵，挖掘與學習者動機、情感等相關的內隱特徵，結合數據驅動範式（張琪, 等, 2020）對其狀態進行分類，以匹配學習者的表現、認知和身體能力。三是自適應邏輯。通過對學習狀態的識別調整虛擬場景和要素的呈現方式與速度，提供相應的反饋形式和支架策略。

結合國內應用現狀來看，適應性干預可以從三個方面進行突破：在行為仿真方面，為虛擬化身創設基於人格模型的畫像，通過設置視覺、聽覺和運動感覺變量改變角色的適用場景，將社會學習理論的BDI模型（Belief-Desire-Intention）與三維場景設計結合，採用擴展的計算樹邏輯實現角色與情境的可變性。在自適應機制建構方面，可以利用強化學習算法建立自適應方式，根據受訓者的任務表現與反饋持續更新干預策略，直至達到最佳策略的狀態，以解決現階段虛擬現實環境數據不充足的問題。在干預方式方面，可充分借鑑行為分析領域的簡化泛化理論建立分級干預方式。簡化泛化理論（RGT）認為，技能培訓應根據學習者感知需求與敏感性通過逐步分級來跨越，以實現學習行為在新場景的有效遷移（Plaisted, 2015）。根據該理論，虛擬現實環境中的干預應首先聚焦有直接影響作用的要素，以此維繫目標行為。其次，嘗試不同要素的組合，即在保持教師行為改變的同時儘可能地降低控制水平。此外，系統分析虛擬場景中具有功能性中介作用的要素，並驗證這些要素促進教師能力遷移的可能性。

（三）探索虛擬現實場景的移情機制

智能時代，教師必須學會與多元背景的學習者群體互動，移情被認為是教師最重要的技能（Stavroulia, Baka, Lanitis, & Magnenat-Thalmann, 2018）。從教學設計上看，移情也是虛擬場景設計的核心要素（Shin, 2018）。移情包括認知移情（觀點採擇：理解他人感受的能力）和情感移情（情緒傳染：分享他人感受的能力）兩個維度（Song & Fiore, 2017）。在虛擬現實環境中，教師與虛擬角色身處同一空間中，通過近距離觀察與互動，感受虛擬角色的情緒狀態，從而激發「移情」。基於認知神經科學視角，外界刺激與情緒啟動的本質決定了虛擬與現實場景中學習者神經反應的相似性（Sears, Pearce, Spitzer, Caplin, & McAdams, 2019）。具身體驗創造了個體的真實感受，為教師提供了體驗他人學習和生活的機會，從而喚起教師對課堂上各種行為的有效反應，提升了教學遷移能力。由此可見，移情的發生與維繫機制構成了虛擬現實賦能教師能力的基礎。

未來應重點關注虛擬現實場景中移情的概念、表徵和量化，從技術特徵出發，更多地聚焦於學習者與技術交互過程的細粒度研究，從臨場感、流體驗、動機、投入等多方面構建移情理論模型，分析學習者在虛擬學習環境中如何跨越身體、人工製品以及其他學習者的貢獻來深化對概念的理解（張琪, 等, 2021）。虛擬現實場景的設計，要以體驗式學習理論、生成性學習理論和情境學習理論為指導，通過設計研究範式探索並驗證相關學習機制，據此提出相應的策略與原則。

（四）架構未來教師整合示範體系

未來教師能力培養需要強化職前階段的技術賦能與形式創新。當前，虛擬現實在高校的應用多集中在科學教育、藝術、體育以及工科教學方面，針對教學能力與教學策略的實踐應用相對較少，亟待構建虛擬現實賦能未來教師的示範體系，讓職前教師在沉浸式學習環境中通過「體驗」重新定義學習，並對相關專業課的教學策略與技術整合教學法等形成初步認知。虛擬現實環境的創設應能從個案有效性的探索轉向考慮如何構建整體性設計框架，使其在更廣範圍內體現適應性，讓更多的教師群體從中獲益，以彰顯信息技術提升課程教學的實踐性本質與應用性特徵（鄭永和, 等, 2022）。針對教育技術專業，還應拓展虛擬現實教育的理論研究與應用，鍛煉學習者虛擬仿真產品開發能力、教學設計與應用能力。

針對上述問題，本研究團隊聯合華中師範大學初步建立了面向未來教師能力培養的虛擬仿真實踐體系，並展開規模性研究。在課程架構上，將「虛擬現實教育」「學習分析技術與方法」課程納入研究生和本科生專業課程體系，基於教育部協同育人實踐基地研發虛擬仿真實訓平台。在評價方面，採用情境嵌入式評價，實現無感知採集學習行為數據、任務完成度、心跳與腦電數據，利用研發的學習投入與認知追蹤模型對學習過程進行全維度評價。在操作上，實現了虛擬現實、人機交互與多人遠程協同的整合，異地的學習者可以共同進入虛擬情境中，扮演師生角色進入「探究式學習」「同步課堂」「5G+課堂」場景，圍繞技術整合的教學策略設計、教學突發事件和課堂管理技術等展開學習，體會相應的教學活動組織要點以及不同風格學習者的干預方法。階段性全員實踐表明，虛擬現實為未來教師提供了「安全」的環境來實踐教學技術，使其建構了傳統教學中難以獲得的經驗與專業知識，提升了對課堂真實性的了解，使其能夠更充分地應對後續職業生涯。

後疫情時代需要應用驅動的創新教師培訓模式（閆寒冰, 等, 2020）為教師提供場景化的持續支持。在虛擬現實環境中，教師可以反覆經歷特定流程或活動，並通過模擬實踐和不斷練習，幫助其在真實課堂環境中對類似情況做出反應，實現對新教學樣態的精熟掌握。自適應技術為虛擬環境中的個性化干預提供了新思路。通過量化學習者的操作行為數據、實時動力學數據和生理數據，結合領域模型，可以提高虛擬場景的適應性，從而為教師提供個性化的干預與精準服務。

虛擬現實在賦能教師培養方面同樣面臨一些問題與挑戰。當前，虛擬現實硬件正經歷從「專有設備」向「消費級產品」的跨越，集成多設備的實訓教室依然成本較高，虛擬現實的穿戴適配、硬件要求、移動性等問題還未得到完美解決。針對教師教學能力培養的虛擬現實資源還非常稀缺，存在開發周期長、造價高、教學準備不足、利用率低的問題。亟待建立跨校、跨區域的多人協同平台，架設專有服務器承載課程資源，設計分層與高效的實訓流程，以保障培養質量，同時降低培訓成本。需要持續強化產學研合作，高校充分發揮理論設計優勢以及工程中心的技術整合優勢，與技術公司協同開發通用型設計平台，預留接口對資源進行持續更新。在虛擬現實的應用方面，應抓好技術集成，關注技術適配性，從教學場景、沉浸水平、渲染能力、交互特徵與使用規模等方面展開分析，整合沉浸式、全景拍攝式、桌面式等虛擬現實方案，以提升教學績效。「十四五」新時期，隨着我國虛擬現實的集約優化速度加快，以及「教育新基建」的深入推進，虛擬現實有潛力成為支撐未來教師能力發展的創新數字底座。

基金項目：全國教育科學「十三五」規劃課題「多維視角下人工智能教育應用的理論框架和實踐路徑研究」（課題編號：BCA190082）。