基于VR技术的探究式学习理论模型构建与实践——以微机装配为例的沉浸式学习研究

推荐：针对传统探究式学习资源获取难、效率低等问题，研究人员基于具身认知理论和VR技术构建了沉浸式探究学习模型，通过微机装配案例验证了该模型在提升学习者沉浸感（p=0.418）和学习动机（p=0.717）方面的显著效果，为智能时代教育模式转型提供了新范式。

　　

随着教育信息化2.0时代的到来，传统以教师为中心的探究式学习模式面临资源单一、情境抽象等瓶颈问题。尤其在计算机硬件教学领域，学生常因设备老旧、操作风险等因素难以获得实践机会，导致"纸上谈兵"现象。这种现象与教育部2022年新课标强调的"做中学"理念形成鲜明反差，如何突破时空限制、构建高拟真学习环境成为教育技术领域的重要课题。

广西建设职业技术学院的研究团队创新性地将虚拟现实(VR)技术与具身认知理论结合，提出VR探究式学习理论模型。该模型通过沉浸式情境、智能控制、开放资源和全向交互四大特征，重构了学习主体与环境的关系。研究以微机装配为典型案例，证实VR环境能显著提升学习者的多感官体验（如视觉、听觉、触觉通道整合），使抽象计算机原理转化为可操作的立体认知。相关成果发表于《Sustainable Futures》期刊。

关键技术包括：1）基于HTC Vive的沉浸式交互系统开发；2）Unity 3D构建三维虚拟实验场景；3）手势识别技术实现组件抓取/释放操作；4）生物反馈机制（如眼动追踪EEG）监测学习状态；5）26名教育技术专业学生构成的实验队列评估。

研究结果部分：

1. 理论模型构建：提出"身体-心智-环境"动态统一的认知框架，强调VR环境中多模态感知（如手柄振动反馈）对知识建构的促进作用。
2. 特征表征分析：对比传统教学，VR探究式学习在情境真实性（3D可视化）、资源可循环性（硬件零损耗）和错误容忍度（实时文本/语音提示）方面具有显著优势。
3. 微机装配案例：实验显示，学习者通过反复试错（平均操作次数4.7次）可自主发现计算机工作原理，其沉浸感与学习动机呈中度相关（r=0.418^*）。

结论表明，VR探究式学习实现了三重突破：认知层面促进"知识-能力-情感"三维目标达成；技术层面建立手势交互（如_EMG信号识别）与学习效果的正反馈；教育层面构建"数字原住民"适应的新型师生关系。该研究为职业教育虚实融合教学提供了可复制的范式，其开发的智能资源平台（含12类计算机组件模型）已实现跨校区共享。未来需进一步优化生物传感器精度，并探索5G+VR模式在偏远地区的应用潜力。