虚拟现实技术在重度残疾儿童康复教养中的应用探析
● 王玉新
【摘 要】 虚拟现实技术具有仿真性、交互性等特点，为教育康复带来了新的技术手段。在重度残疾儿童康复教养中应用虚拟现实技术，需要明确技术功能、发挥工具优势、合理进行教学设计、有效组织课堂教学，从而提高重度残疾儿童康复教养的有效性。
【关键词】 重度残疾；康复教养；虚拟现实技术；自闭症；脑瘫
随着信息技术走进课堂，为学生实现个别化学习提供了可能。具有特殊需求的学生尤其需要个别化支持，因此现代化信息技术在特殊教育中更凸显出必不可少的作用。［1］目前人工智能、大数据分析、脑机接口、虚拟现实技术等信息技术已被广泛应用到特殊教育领域中，并取得令人瞩目的成效。佛山市重度残疾儿童少年康复教养学校根据残障学生康复教养需要，自主研发了一套基于虚拟现实技术的康复教养训练支持系统，提高了重度残疾儿童康复教养的质量，得到了广大师生和家长的广泛好评与大力支持。
一、虚拟现实技术在重度残疾儿童康复教养中的应用优势
在本校就读的重度残疾学生中，自闭症和脑瘫是主要的残障类型。如何针对这些学生有效开展康复教养，是学校一直关注的重点之一。
根据WHO手卫生依从性观察表及我院实际情况设计调查表,培训观察人员开展前期观察记录。将17年7月至11月手卫生执行率作为对照组,17年12月开始释放干预措施,以17年12月至18年3月总的手卫生执行率作为实验组。
虚拟现实技术是一种基于多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的计算机仿真技术，通过创建虚拟世界使用户沉浸到虚拟环境里，具有仿真性、交互性等特点。在国外，虚拟现实技术已经被应用到自闭症儿童的干预训练中。有研究指出，应用虚拟现实技术的计算机游戏，可提高自闭症儿童的社交技能、情感认知、眼神交流等学习能力。［2］［3］在国内，上海交通大学与美国英特尔公司合作，应用虚拟现实技术研发了一套服务自闭症儿童的沉浸式孤独症治疗系统。基于重度残疾儿童康复教养的核心任务，并考虑虚拟现实技术的特点，我们认为在重度残疾儿童康复教养中应用虚拟现实技术具有下列几方面优势。
（一）便利安全的学习环境
大部分重度残疾学生行为受限，通常无法在现实场景中学习生活技能。即便学生行动方便，考虑安全因素，也不建议他们进行有安全风险的训练。但是使用虚拟现实技术，学生就可以在各种虚拟环境中训练生活技能，极大地降低训练风险，改善学习体验，同时提高学习效率。例如，在虚拟马路上学习过马路、在虚拟厨房中学习灭火等生活技能。
关于HCC预后，大会报告使用阿司匹林能够降低肝癌的发生；DAAs治疗与肝癌复发率降低有关；脂溶性他汀类药物使用与较低的肝癌发生及全因死亡率下降有关。另一项研究基于10个参数创建了丙型肝炎抗病毒治疗后预测肝癌发生的模型（可在网络获取www.hccrisk.com），将人群分为HCC高、中、低危三组，从而制定更好的筛选策略。解放军总医院第五医学中心的纪冬等报告了另一预后模型仅使用年龄、AFP及肝脏硬度值来预测乙型肝炎肝硬化发生肝癌的风险。详见会议摘要 91、92、93 和 94。
（二）丰富多样的体验环境
1.进行系统、合理的教学设计
（三）高度仿真的互动环境
虚拟现实技术可以提供各种逼真的环境、物品等，甚至能够把学校的真实场景映射到虚拟世界中。有研究指出，在虚拟环境中习得的技能可以更加容易地迁移到现实生活中。
（四）动态适配的辅助环境
作为辅助教学工具，我们需要将其融入教学计划甚至是教案之中。具体来说，需要确定在哪个学科、哪个主题、哪个环节中应用虚拟现实技术系统的哪项功能；使用方式、使用时长、评价方式也都需要仔细规划，使其成为教学实施方案的一部分。
另外，教师还可以借助虚拟现实技术教学过程来实施相关的教育。例如，在等待使用虚拟现实技术设备的过程中，进行关于遵守规则与秩序的教育；鼓励各位学生交流使用感受，促进同伴之间的相互学习，锻炼他们的社交能力。
二、虚拟现实技术在重度残疾儿童康复教养中的实践应用
2018年，学校自主研发了一套基于虚拟现实技术的康复教养训练支持系统。该系统由三大模块组成，分别是运动康复模块、基础认知模块以及安全教育模块。运动康复模块主要面向脑瘫学生，包含了训练手眼协调、粗大动作、协调性、平衡性等能力的15个运动游戏。基础认知模块则主要面向自闭症学生，使用指认、配对、命名等形式，提供数前概念、水果、动物、日常用品等内容的认知教育和训练。安全教育模块为全校学生提供安全教育专题，包括安全用电、安全标识认识、安全乘坐电梯等。目前，该系统已在我校的脑瘫学生和高功能自闭症学生中进行试验训练，取得了较满意的效果。
（一）体现综合性的功能设计
2.遵循因人而异、循序渐进、量力而行的课堂组织原则
对于一些启智类教学软件，可重复的练习功能是它们的重要价值。但是，虚拟现实技术系统的核心优势在于能够创建各种便于开展教学活动的虚拟环境。因此，应该将其当作教学的辅助实施工具，而不是简单的辅助训练工具，在教学设计、课堂组织等方面充分利用虚拟现实技术软件，以更好地实现康复教养。
（二）服务教学的系统应用
系统还根据特定训练内容、学生障碍情况进行优化设计。考虑到自闭症学生在视觉方面比较敏感，我们在面向自闭症干预的功能上进行了色彩优化设计。例如，触碰某些物品时物品颜色会变化，以此引起受训对象探索虚拟环境的兴趣。某些训练项目将实物道具融合设计到训练方案中，充分调动受训者的视、听、触觉，达到更好的训练效果。在认知训练方面，围绕日常生活活动场景来组织认知物品，将基本物品认知与生活技能习得结合起来。在运动康复方面，系统提供了高度适配功能，保证不同身高的学生都能适应游戏场景。
在现实中，重度残疾学生往往足不出户，很多健全人习以为常的事物他们都没有机会经历和体验。但是通过虚拟现实技术，他们可以坐上“飞机”“邮轮”“过山车”，可以去“动物园”“游乐场”等。虚拟现实技术能够带领他们感受生活的美妙，领悟生命的奇妙，树立体验美好生活的信心。
早期干预中应当为自闭症儿童提供温柔的、可预测的环境，给他们的大脑带上“遮阳镜”，避免他们受到过度刺激。通过虚拟现实技术，可以精准控制学习环境，避免其过度干扰自闭症儿童。根据不同个体或其不同发展阶段，逐渐增加学习环境中的物品，可使受训对象平稳有序地融入与现实相当的复杂环境中。
在功能定位上，该系统不仅是康复训练支持系统，更是教学支持系统。因此，除了前述训练内容，系统还提供了教学支持功能，包括教学协同环境管理、身份标识、日志管理、得分统计等。在功能设计上，要求流程简单、交互手段尽量简化。例如，不用或者少用虚拟可视手柄，或直接使用追踪器。为了适应不同层次水平的学生，我们将训练内容分成多种难度梯次，供教师选用。每个任务都设计了训练强化方案，每种交互都有具体的反馈响应脚本。在训练中，系统会记录受训者的得分情况与相关行为动作，而且每次训练的数据都会被记录。利用这些数据可以分析个体在康复教养过程中的变化。由于学生对环境的要求不同，多数训练场景都是动态可设置的，教师可以根据学生的情况切换成适当的环境。
虚拟现实技术软件对使用环境有一定要求，例如需要使用者佩戴头盔等。这给课堂组织带来了一定的挑战。首先，在应用虚拟现实技术的课堂上，需要配备一定数量的助教，协助学生佩戴头盔，辅助使用系统，并防止跌倒，保证学生安全。其次，建议虚拟现实技术教学和传统教学穿插进行，不宜长时间使用头盔，避免学生头部不适。
由式(7)和(8)可知点(0，0)，(1，0)，(0，1)和点 (1，1)是均衡点。令 p'=可知，当满足时，点(p'，q')也是均衡点。
对于自闭症学生，还要制定服务方案，先为其提供佩戴头盔的脱敏训练，再进入相关的虚拟现实技术训练。在这个过程中，要遵循因人而异、循序渐进、量力而行的原则。
4) 传统的梗预处理采用喂料机3+计量管5+电子皮带秤6组合方式的恒流量控制系统进行流量控制。如图2所示，采用此种流量控制方法存在以下缺点：①喂料机漏料较为严重，成本增加；② 喂料机后提升机4较为复杂，高度较高，扬尘较大，环境恶劣。其附属的诸如底带、链条不方便维修。此外，提升机也不方便清洁保养。
三、在残疾儿童康复教养中应用虚拟现实技术的展望
应用虚拟现实技术为残疾儿童提供康复训练和教育服务是目前特殊教育领域的研究热点之一。很多研究指出，虚拟现实技术在自闭症、听障等类型群体的教育和训练方面均有积极作用。从我们当前的实践来看，在重度残疾儿童康复教养领域应用虚拟现实技术也是可行的、有益的。但是，这种新技术在应用过程中也存在若干问题需要解决。例如，虚拟现实技术的设备价格昂贵，头部设备较重；虚拟现实技术系统的内容需要专业团队定制，制作成本较高，而且残疾人领域的应用对制作团队提出了更高的要求；另外，客观地评价虚拟现实技术系统教育和训练的效果也是一个难题。
据悉，西江肇庆段共170公里，占西江广东段（界首到磨刀门挂定角347公里）的48.9%，在一年多的创建工作中，肇庆海事局积极牵头建设，履职好三保一维护主业，肇庆市各单位积极参与，辖区水域功能划分科学有序，通航秩序得到持续提升。今年以来，肇庆辖区没有发生一般等级以上事故，一般等级以下的事故同比下降80%。
虚拟现实技术正在快速落地，相关产品将更加成熟。可以预计，更多行业将受益于虚拟现实技术。笔者所在学校正在筹建专门的虚拟技术实验室，针对脑瘫学生和自闭症学生规划出不同的功能区，并且做好悬吊设施和相关安全防护措施。通过实践我们意识到，在重度残疾儿童康复教养领域，应用好虚拟现实技术必须切实做好教学科研工作。学校高度重视虚拟现实技术的应用落地，鼓励学科教师以虚拟现实技术教学为教研主题，与高等院校和研究机构开展合作，今后将在内容选取、交互模式、评价体系等方面持续开展研究，继续完善系统功能，根据教学需要更新内容制作，同时做好系统的运维和后期服务工作。
参考文献：
［1］沙庆庆，陈东帆，于新宇，等.面向自闭症儿童的虚拟现实技术游戏设计与开发［J］.中国教育技术装备，2018（2）：37—40.
［2］戚静瑜，阮宗才.虚拟现实技术在自闭症儿童干预训练中的应用及展望［J］.信息化研究，2017（6）：7—12.
［3］范文静，胡晓毅.自闭症儿童计算机辅助教学单一被试研究综述［J］.中国特殊教育，2015（8）：30—37.
【中图分类号】 G764
（作者单位：广东省佛山市重度残疾儿童少年康复教养学校，528000）
标签：重度残疾论文; 康复教养论文; 虚拟现实技术论文; 自闭症论文; 脑瘫论文; 广东省佛山市重度残疾儿童少年康复教养学校论文;