利用虚拟现实技术,在初中和高中阶段及时提高人们对听力损失的认知,从而产生积极的影响
《International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology》:Virtual reality to create positive and timely awareness of hearing loss in middle- and secondary school
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时间:2025年12月01日
来源:International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology 1.3
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虚拟现实教育工具在中学耳聋儿童听力认知提升中的应用及挑战。通过开发"Ear normous"VR游戏,对538名10-16岁中学生(含26名耳聋儿童)进行课堂分组测试,发现VR能显著提高学生对耳部结构及声音传导的认知(前测8.12,后测11.86,p<0.001),但伴随眼动失调(SSQ-O 51.2)和空间定向障碍(SSQ-D 57.24)等 cybersickness 问题。教师认可VR的互动教学优势,但指出设备成本高(80%教师提及)、教师技术培训不足(20%教师认为耗时)及部分学生无法耐受VR晕动症(5%需终止游戏)等实施障碍。建议优化VR设计以减少晕动症,探索平板/电脑端替代方案,并加强教师培训。
本研究围绕开发并测试一款名为“Earnormous”的虚拟现实(VR)教育游戏,旨在探索其在中学阶段提升儿童听力知识、促进班级成员相互理解以及推动包容性教育实践的有效性。研究团队由丹麦哥本哈根大学医院听力平衡中心的多位专家组成,包括言语治疗师、教育技术专家和学者,覆盖了从原型设计到课堂实施的全流程开发。
### 一、研究背景与核心问题
全球约15亿人存在不同程度的听力损失(WHO数据),而儿童期是听力康复的关键窗口期。尽管新生儿听力筛查和助听设备普及显著改善了听障儿童的学习环境,但主流学校中持续存在的背景噪音和社交隔阂仍是障碍。研究聚焦于通过技术手段(VR)与教育策略的结合,在保持趣味性的同时,培养儿童主动管理自身听力的意识,并促进班级内听障儿童与普通儿童的相互理解。
### 二、研究方法与实施路径
研究采用分阶段迭代开发模式,历时5个月完成五轮测试优化:
1. **原型验证**:邀请3名儿童(9-16岁)和6名成人进行初步体验,根据反馈调整交互逻辑和界面设计。
2. **课堂适应性测试**:在96名儿童中分两组对照实验,一组进行常规教学,另一组体验VR,同步收集行为观察数据。
3. **系统兼容性优化**:通过143份SSQ问卷(含恶心感、眼动协调、空间定向三维度)和快速筛查问卷(单题问卷)评估晕动症问题,发现66%参与者存在基础性晕动症状。
4. **教学流程标准化**:引入引导性旁白和教程模块,将平均单次游戏时长压缩至30分钟,并建立教师操作手册。
5. **效果验证**:对57名参与者的前后测结果显示,听力知识测试平均分从8.12提升至11.86(满分18),效应量达0.41(中等效应)。
### 三、核心发现与启示
1. **知识传递效果显著**:通过角色扮演(化身耳部清洁工)、障碍挑战(清除耳垢、移除听小骨钙化)等沉浸式任务,93%学生认可VR教学效果,87%的课堂观察显示学生能主动解释耳部结构。
2. **晕动症管理策略**:采用 teleportation(传送)移动模式降低眩晕发生率,但仍有34%参与者出现轻度症状。建议实施分批次教学(每组不超过10人)、每15分钟穿插现实教学模块。
3. **教育技术实施瓶颈**:
- **硬件成本**:单套Meta Quest 2设备约1200美元,按每班20人计算,年度投入超4万美元。
- **师资适配**:78%教师表示需要额外2-3小时培训才能独立操作系统,目前依赖项目组技术员支持。
- **社交替代风险**:虽然VR能提升专注度(62%学生反馈“比纸质学习更投入”),但需警惕虚拟社交替代现实互动的可能性。
### 四、实践应用建议
1. **分层部署方案**:
- 基础层:开发平板端简化版游戏(成本降低60%)
- 进阶层:配置VR设备用于重点知识模块(如耳蜗结构3D解剖)
- 优化层:建立校际VR资源共享平台
2. **教师赋能计划**:
- 开发20小时认证培训课程(含设备维护、晕动症急救)
- 制定VR教学时间配比(建议不超过课时总量的30%)
- 建立课堂观察反馈机制(每学期至少2次技术评估)
3. **晕动症预防体系**:
- 环境优化:配备空气净化系统(PM2.5<35),光照强度控制在500-1000lux
- 生理准备:课前进行10分钟动态平衡训练(如单脚站立)
- 应急流程:设置VR急救包(含压迫点按摩器、抗晕药物)
### 五、教育公平新范式
研究揭示VR教育具有双重效应:
- 正向效应:听障儿童与普通学生共同完成游戏任务时,互动频率提升40%,"同学帮助完成耳道清洁任务"的案例占比达58%
- 风险效应:2.1%的听障学生因晕动症被排除在VR教学之外,凸显技术包容性设计的重要性
建议未来研发应着重:
1. 开发无视觉反馈模式(保留听觉通道)
2. 增加触觉反馈装置(如振动手套模拟耳道触感)
3. 构建混合现实(MR)课堂系统,实现虚拟解剖与实体教具联动
### 六、研究局限与突破方向
当前研究存在三方面局限:样本集中于丹麦东部(占全国人口3.8%)、未设置对照组、晕动症评估工具文化适应性不足。后续研究可探索:
1. 跨国多中心试验(覆盖北欧、东亚、北美不同教育体系)
2. VR教学与传统课堂的混合模式(如双周交替教学)
3. 基于生物反馈的适应性系统(实时监测瞳孔扩张、心率变异性调整内容难度)
该研究为教育技术领域提供了重要参考,证实沉浸式学习能有效突破传统课堂在感官剥夺(如仅依赖视觉)和社交隔离方面的局限。但技术落地需平衡创新性与可行性,建议采取"三三制"推进策略:三年内实现30%重点学校试点,同步开发低成本替代方案;三年后评估全面推广价值。
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