论文题目：基于视觉情绪化设计的沉浸式虚拟实验环境研究
摘要：在知识进步、科学技术快速发展的过程中,新媒体、新技术在教育领域的应用越来越多元化。虚拟现实技术已经逐步渗透到各行业,国家从政策上扶持了虚拟现实技术在教育教学上的应用。在现代信息化教育的各个领域中引入了虚拟现实技术,可以被广泛地用来实现传统教育手段所无法完成的教学目标,改变了传统的课堂模式,使得学生的学习方式更加灵活多样。现阶段,教育领域中虚拟现实技术主要被运用于虚拟课堂教学、虚拟实验和角色扮演等各个方面。但是,当前虚拟现实技术在我国数字化课程的教学实际应用中还存在着过度注重知识技能学习、忽视学生情感体验、造成学习者较高认知负荷等问题。本研究以视觉认知理论、多媒体学习认知情绪理论等为理论支撑,对虚拟环境下的视觉元素以及对应的情绪状态进行关联分析,剖析在虚拟环境下学习者的视觉认知机制和特点,分析传统学习者、网络学习者的特征并探寻与虚拟实验学习者特征的交叉点,进而构建虚拟实验学习者视觉认知模型。根据前人的研究经验提取出两个主要视觉元素,据此对虚拟实验环境进行情绪化设计,选择建筑力学中低碳钢拉伸为研究内容,根据虚拟实验的设计原则,设计了四种不同环境的虚拟实验场景,为虚拟实验的实证研究做好准备。结合虚拟实验学习者视觉认知模型设计虚拟实验,虚拟实验的设计遵循真实实验的原则,虚拟实验开发完成后,设计实践教学环节。虚拟实验环境能够让学习者在学习过程中进行主动探究,并辅助教学。通过回收学习者在虚拟环境下的情绪状态数据分析颜色和场景复杂度对情绪的影响。招募的被试数量共计60人,将其分为四个组。多变量检验数据结果表明,虚拟实验室环境的颜色设计对学习者的情绪无显著影响,场景复杂度对学习者的情绪有显著影响。说明学习者在不同虚拟环境色调下的情绪波动不大,场景复杂度对虚拟实验学习者情绪的影响比较突出。根据偏最小二乘回归分析,该结论是将两种视觉元素综合起来考虑,结果表明虚拟实验环境的视觉元素设计参数可以预测学习者在实验过程中的情绪,所选取的两种视觉元素最优组合是暖色复杂组。说明这两种要素水平的视觉元素进行组合更容易激发学习者的情绪。此研究丰富了情绪化设计理念在虚拟实验环境中的理论探索,并就虚拟环境下学习者情绪化设计教学应用实践进行了探索,可为后续研究提供一定的借鉴。
关键词：虚拟实验;情绪化设计;视觉认知理论;视觉元素;优化设计
学科专业：教育技术学
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 虚拟现实技术为教育教学提供新方向
1.1.2 虚拟仿真实验是网络学习的迫切需求
1.1.3 学习者对虚拟实验具有情感需求
1.2 研究问题
1.3 研究意义
1.3.1 理论意义
1.3.2 实践意义
1.4 研究内容
1.5 研究思路与方法
1.5.1 研究思路
1.5.2 研究方法
1.5.3 技术路线
第2章 文献综述
2.1 相关概念界定
2.1.1 情绪情感
2.1.2 虚拟实验
2.1.3 视觉元素情绪化设计
2.2 理论基础
2.2.1 视觉认知理论
2.2.2 多媒体学习认知情感理论
2.2.3 情感化设计“三层次”理论
2.2.4 小结
2.3 研究现状
2.3.1 虚拟实验研究现状
2.3.2 情绪情感的研究综述
2.3.3 情绪化设计的研究综述
2.4 小结
第3章 虚拟实验中视觉元素与情绪化设计的关联分析
3.1 引发学习者情绪刺激的视觉元素
3.1.1 三维空间中的视觉元素
3.1.2 引发虚拟实验学习者情绪刺激的视觉元素
3.2 情绪刺激元素在虚拟实验中的应用与表达
3.2.1 视觉元素中的色彩设计
3.2.2 视觉元素中的场景布置设计
3.2.3 视觉元素中的空间位置设计
3.3 颜色、场景复杂度
3.3.1 颜色对情绪影响的重要性
3.3.2 场景复杂度对情绪影响的重要性
第4章 基于情绪化设计的虚拟实验视觉认知模型构建
4.1 虚拟实验学习者特征分析
4.1.1 学习者特征分析原则
4.1.2 虚拟实验学习者特征
4.2 虚拟实验学习者视觉认知模型
4.2.1 虚拟实验学习者的视觉特征
4.2.2 虚拟实验学习者的认知特征
4.2.3 虚拟实验学习者的视觉认知过程
4.2.4 虚拟实验学习者视觉认知模型
第5章 沉浸式虚拟实验环境的设计与实现
5.1 技术选型
5.2 开发工具
5.3 建筑力学虚拟实验情绪化设计
5.3.1 建筑力学实验系统的结构
5.3.2 系统需求分析
5.3.3 模型设计
5.3.4 样本设计
第6章 实证研究
6.1 预实验
6.1.1 研究目的
6.1.2 研究方法
6.1.3 研究结果
6.2 视觉元素情绪对虚拟实验学习者情绪的影响实证研究
6.2.1 研究目的
6.2.2 研究假设
6.2.3 研究方法
6.2.4 研究结果
6.2.5 总讨论
6.2.6 总结论
第7章 研究价值和局限性
7.1 研究价值
7.2 局限性和展望
7.2.1 局限性
7.2.2 未来研究展望
参考文献
致谢