【乾貨】| 如何利用最新技術破解場景化學習困局

在移動互聯網高速發展的時代，互聯網思維正深刻影響並改造著人們的工作與生活方式。作為互聯網思維的核心之一，場景化思維被廣泛應用於互聯網產品的設計和開發中，甚至有人提出「不以用戶場景為基礎的設計都是耍流氓」的口號。

近幾年，教育界和培訓界專家將場景化思維與學習活動相結合，提出「場景化學習」的概念。場景化學習強調教學情境與應用情境的一致性，以及學習內容與待解決問題的一致性。這些都與企業培訓對學習的實用性、適用性、即時性、快速性的要求高度契合，被越來越多的企業接納並應用到員工培訓和學習活動中。然而，目前國內外對場景化學習還未形成一致的標準定義，相關實踐也存在著困局與誤區。

場景化學習的困局與思考

當前，普遍的觀點認為：「場景化學習是根據教學目標創建某種場景，將學習者與教師置於其中，並在該場景中開展相關教學活動或自主學習活動的學習模式。」 這裡所說的場景既包括特定時間空間的組合，也包括學習者個體和相關群體（如同事、下屬與領導）的組合，同時涵蓋了針對性的學習任務或者需要解決的問題。場景化學習強調學習活動應該在匹配的情境中開展，例如進行變電站異常事故處理培訓時，應該復現真實的變電站場景以及相應的事故情形（在安全的前提下）；開展危機應對培訓時，應該還原出危機事件發生的背景和急需解決的問題，比如媒體的採訪、領導的追問、現場傷亡人員的求助等。

場景化學習的願景很美好，但目前企業培訓中廣泛應用的場景化學習還主要停留在課程設計層面，以案例式教學為主要形式，通過引入相關案例來描述培訓項目的背景和情境。案例以文字、圖片或者短視頻的形式呈現，實際教學過程中依賴教師的講解、引導以及學習者的想像來還原真實場景。事實上，這樣的場景化學習並沒有做到真正的「場景化」。它既沒有創建具有完整體驗感的學習場景，也沒有在真實場景中進行自動教學與輔導，同時沒有考慮學習者的個體差異進行個性化場景和學習內容的構建。

究其原因，技術手段的落後是導致目前無法靈活、快速、經濟地創建學習場景，從而制約場景化學習發展的重要因素。不過，「互聯網+」時代，移動互聯網、雲計算、大數據、物聯網、人工智慧等最新的信息技術快速發展和應用，正在改變人們的生產生活方式，以及認知世界的方式。其中，VR（虛擬現實）、AR（增強現實）、全息投影、學習行為採集、自適應學習等技術已經成熟，並且逐漸在國內外的軍事訓練、表演展示、素質教育中進行應用。如果將這些技術手段與企業培訓相結合，對場景化學習的內容和形式進行重新構建，將有利於突破上述困局，實現真正意義上的場景化學習。

對此，結合自身的研究成果與實踐經驗，我們從沉浸式虛擬現實學習場景的構建、將學習場景遷移到工作場域，以及創建個性化網路學習場景這三個維度，講述如何利用最新信息技術實現場景化學習。

創建沉浸式虛擬現實學習場景

VR，即虛擬現實技術，是指利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，為使用者提供關於視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，使其如同身臨其境一般，觀察三維空間內的事物並與之交互。最新的沉浸式虛擬現實技術通過虛擬現實頭盔和體感設備，將用戶的感官封閉起來，並提供全方位交互反饋，使體驗感更加真實。

通過VR技術，企業可以將體積較大、難以搬到教室的培訓場景復現給學習者，可以將具有一定危險性的場景（如高壓線短路、火災、飛機故障）以相對安全的形式進行呈現，並允許學習者與場景進行互動。這種方式通過沉浸式技術達到了場景化學習對情境真實感、體驗感的要求，同時提供與真實物理世界一致（或者類似）的交互性操作體驗，從而支持學習者在場景中進行特定學習任務的學習和反覆演練，實現從知識感知、技能掌握到行為固化的飛躍。

我們利用VR技術開發了一系列電力系統安全事故相關的沉浸式虛擬現實學習軟體。學習者戴上HTC Vive虛擬現實頭盔，啟動相關程序，就會置身於日常工作的變電站場景中。學習者可以在此變電站中進行自主巡視，利用手柄模擬雙手進行各種工具和電氣裝置的操作，並可與場景中出現的虛擬同事進行溝通交流。學習軟體結合培訓內容，模擬出各種事故場景，如高壓線帶電、線路短路、有毒氣體泄漏，實時判斷學習者的操作動作並進行反饋，將各種不正確安全操作產生的後果，如觸電、高空墜落、中毒，通過視覺、聽覺、觸覺等多種感覺通道進行反饋，衝擊學習者的心理防線。這些場景中的反覆演練與自動糾正，有助於學習者養成安全規範的行為習慣。

根據經驗，利用VR構建學習場景，難點並非在於利用三維建模技術構建立體場景，或利用動作捕捉和體感技術採集學習者動作，而是在於根據學習內容，設計並開發場景中存在的人物、事物的交互邏輯。這要求軟體開發者對學習內容和學習場景中存在的各種事物的運行原理有深刻的理解，並能合理運用各種模擬技術進行開發。

將學習場景遷移到工作場域

通過VR創建的學習場景儘管逼真，但畢竟是虛擬場景；同時，頭盔的封閉性使學習者與真實世界之間存在一種隔離，導致學習者的潛意識認為這只是在演練。因而，也許在虛擬場景中，學習者已經非常熟練地掌握完成某項任務的技能，但當真實場景出現並且需要進行操作時，學習者卻會產生陌生感和距離感，無法將頭腦中固化的技能和身體內固化的動作直接遷移過來。

直接在工作情境中進行學習，效果無疑是最好的。如果能利用信息技術產生一個虛擬的「師傅」，當需要的時候自動出現並進行講授和輔導，就可以將學習活動從學習場域搬遷到工作場域，實現在工作場景中學習。而在現實場景之上疊加輔助信息，正是AR技術擅長解決的問題。

AR，即增強現實技術，可以實時計算攝影機影像的位置及角度，並加上相應的圖像、視頻、3D模型。目前，人們主要通過手機AR軟體和AR頭盔（主流產品為HoloLens）兩種方式，來利用AR技術在工作情境中學習。其中HoloLens是微軟公司製造的增強現實眼鏡，它可以將虛擬物體和現實景物一同投射到眼鏡中，支持語音和手勢控制方式，將虛擬與現實聯繫起來並實現很好的交互性。

目前，我們企業已經利用AR技術開發了基於HoloLens的電力通信技術設備運維檢修輔助軟體。當工作者（同時是學習者）戴上該眼鏡進入日常工作的通信機房後，在看到設備外觀的同時，眼鏡中視線聚焦的設備旁邊會自動顯示相關的台賬信息（如設備型號、生產廠商、安裝時間、歷史維護信息等）。工作者通過手勢選擇需要進行的工作任務，例如日常巡視、設備維護等，此時眼鏡上會自動出現相關工作任務的操作導引。根據該導引，工作者將依次完成工作步驟，並可以隨時選取相關步驟的教學視頻進行學習。而當系統狀態出現異常，如板卡狀態指示燈變為紅色時，系統會自動出現操作指示和視頻課件，協助工作者在完成工作任務的同時進行學習。

從以上例子可見，利用AR技術在工作場景中進行學習，不僅能實現在真實場景中學習和訓練，提升了學習效率和學習效果，而且通過技術手段大大降低了工作者認知負荷，實現錯誤動作的自動發現與糾正，提升工作效率和工作成果。

構建個性化網路學習場景

隨著互聯網的發展，近十年來，各個企業，特別是大型企業，都在開發和部署網路學習平台、開發網路課件、進行網路學習運營。要有效進行網路學習，同樣需要具有場景化思維，需要根據場景進行學習內容設計與運營。

例如，你在網路平台上查找「績效合約」相關學習內容，很可能會搜到許多不同具體情境下的相關信息。如果能精準判斷網路學習者所處的個性化學習情境，在學習資源和知識庫中準確檢索出最符合其需要的學習內容，甚至自動拼裝組成其需要的學習內容，可以提高學習效率、增強學習體驗。引入自適應學習技術，並將網路學習系統升級為場景化自適應學習系統，就可以實現上述要求。

自適應學習系統通過分析收集到的實時學習交互數據，引導學生學習，可實現在特定的時刻為特定的學習者提供特定的內容。傳統自適應學習系統的核心技術包括自適應學習引擎（Adaptive Engine）和領域模型（Domain Model）、用戶模型（User Model）、教學模型（Pedagogical Model）：

領域模型：描述領域知識結構，包括概念和概念間的聯繫，以及領域知識與相應學習內容的聯繫。

用戶模型：較為抽象地描述用戶（即學習者）特徵信息，包括背景經歷、認知風格、學習偏好、能力現狀、學習目標等信息。

教學模型：定義了根據用戶模型中的信息訪問領域模型各個部分內容的規則。

自適應引擎：實時分析學習者的學習請求或者學習行為，根據其他模型中的信息來為學習者選擇、組裝和呈現個性化學習內容，並根據用戶學習行為和學習效果來更新和維護用戶模型。

然而，該系統是弱場景化的，進行自適應學習內容生成時並未考慮學習時所處的時間場景、空間場景和需求場景。

為了更好實現場景化學習，我們提出了場景化自適應學習系統的架構（見圖表），即在傳統自適應學習系統的基礎上，增加場景模型（Situation Model）並對自適應學習引擎的處理邏輯進行升級。場景模型描述學習者當前所處的情境，包括時間、地點、環境、當前任務、即時學習需求等信息。該模型會根據學習者的時空信息和詳細學習行為信息（既包括知識學習、技能操作，也包括信息檢索、內容瀏覽、終端切換等）進行實時更新。引入場景模型後，自適應引擎在選擇學習內容時，不僅會分析學習者的學習特徵，還會分析其所處的學習場景。

圖表 增強型自適應學習系統架構

應用增強型自適應學習技術的過程中，當學習者檢索學習內容和學習課件時，系統將自動分析個性化學習場景，並結合個體認知風格、學習基礎、職業發展路徑等信息，選擇或者拼裝好合適的學習內容，推送給學習者。

以上三種重構場景化學習的方案是目前技術比較成熟、外設成本和開發成本在合理範圍內的解決方案。各個企業的學習與發展負責人可以根據自身情況，進行技術選型並組織相關內容開發。未來，隨著人工智慧、情感識別、自然用戶界面、虛擬助手等新興信息技術的成熟與引入，場景化學習的方式、手段將不斷豐富，範疇也將不斷擴大和增強。

作者：劉海鵬張衛正劉璐