虛擬現(xiàn)實的教育價值

張渝江

在美國費城郊外Methacton學區(qū)的一所高中，在海洋地理學課上，學生們參觀了澳大利亞的大堡礁；而在西班牙語課上，他們又造訪了西班牙和墨西哥的城市。這可不是傳統(tǒng)的大屏幕看圖片和視頻，而是“身臨其境”地虛擬實地考察。這得益于該校的師生們參加了谷歌公司的“探險先鋒計劃”（Google Expeditions Pioneer Program）。該項目允許學生在教師的指導下，360度體驗全球地標或者其他有趣的地方，如馬丘比丘、外太空、南極等。而所需要的設備則是智能手機、廉價的谷歌紙板（Google Cardboard），以及配套的App所構建的虛擬現(xiàn)實裝置。

該地區(qū)負責技術集成的克里斯·勞埃德和蕾拉·里昂教師說，這種探險可以為班級正在學習的主題提供一個很好的補充，且相關技術的部署和使用也非常簡單?！爱斘覀兊谝淮卧谂嘤枙辖榻B這一概念時，教師們就非常興奮，”里昂說，“當我們開始實施時，每個教師都想?yún)⑴c進來?！?/p>

● 敲門者

虛擬現(xiàn)實設備早已出現(xiàn)，不過并未在公立學校普及?，F(xiàn)在更多消費級的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品開始銷售，如HTC Vive和Oculus Rift。然而，它們在教室中有一席之地嗎？

“早在上個世紀90年代就有廉價的虛擬現(xiàn)實設備，但其質量不盡如人意?！辈ㄊ款D非營利組織PublicVR的執(zhí)行總監(jiān)杰夫·雅各布森說，現(xiàn)在開發(fā)的虛擬現(xiàn)實設備包含了頭盔顯示器，其效果也令人驚嘆，但是其價格卻高達500～1000美元，“顯然這針對的是高端玩家。這樣的設備可能對少數(shù)學校有意義，但目標并非真正面向K12學校?！盤ublicVR長期從事教育虛擬現(xiàn)實技術相關研究和軟件開發(fā)。

雅各布森說：“現(xiàn)在谷歌紙板的價格已經(jīng)是大多數(shù)K12學校負擔得起的，不過還需要一個高性能的智能手機。”

風險投資者和科技巨頭清楚地看到了虛擬現(xiàn)實的未來。2014年Facebook以20億美元收購了虛擬現(xiàn)實公司Oculus。2016年，總部在佛羅里達的一家名為Magic Leap的技術公司獲得了7.93億美元的C輪風險投資。該公司正研發(fā)某種類型的可穿戴設備，能使虛擬現(xiàn)實具有身臨其境的體驗。

虛擬現(xiàn)實要進入學校可能還面臨著一些障礙，如未來這些高性能的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品會降低到學?？梢越邮艿膬r格嗎？相關廠商會聚焦K12教育應用的開發(fā)嗎？最關鍵的問題是，對學校來說，虛擬現(xiàn)實是否還有更多教育價值可以挖掘，而不僅是用于虛擬實地考察。

在過去的幾年中，虛擬現(xiàn)實的應用范圍已經(jīng)從軍事和航空領域進入到更多主流的專業(yè)領域，如經(jīng)理人、教師、教練和治療師等行業(yè)培訓都受益于虛擬現(xiàn)實賦予的身臨其境的體驗。

雖然K12和大學使用虛擬現(xiàn)實技術的統(tǒng)計數(shù)據(jù)并未公布，但是致力于為學校課堂提供虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的教學課程和內(nèi)容、教師培訓和技術工具的公司數(shù)量的快速增加，反映出這個市場的價值潛力。同時，許多文章、研究和會議也展示了歐洲和美國的數(shù)百間教室中沉浸式虛擬現(xiàn)實技術給教學帶來的巨大進步。

早期使用虛擬現(xiàn)實的學習主要集中在硬科學課程——生物、解剖、地質和天文。在這些課程教學中，學生通過虛擬現(xiàn)實技術與三維物件、動物和環(huán)境交互使得學習變得豐富、有趣。捷克共和國的一所學校的生物課World of Comenius項目，就采用了三維體感控制器和定制的頭戴式虛擬現(xiàn)實設備Oculus Rift DK2。這個項目被譽為是科學學習創(chuàng)新的典范。

在其他學科領域，虛擬現(xiàn)實工具還用來協(xié)同構建建筑物模型，探索歷史遺跡和自然環(huán)境的空間效果。利用虛擬現(xiàn)實技術，有的教師還能提供身臨其境的歷史演變的時空場景，激發(fā)學生對文學、歷史和經(jīng)濟等學科主題的學習。有些學生對事物內(nèi)部有濃厚的興趣，虛擬現(xiàn)實技術能夠讓學習者看到原子、磁場甚至發(fā)動機內(nèi)部的運作情況。

不可否認，即便谷歌紙板的相關應用還很簡單，但該公司在2015年9月啟動的探險先鋒計劃讓虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)真正地敲開了K12學校的大門。一個20美元的紙盒子加上智能手機構成的虛擬現(xiàn)實設備，讓教師們不用駕車送學生們到實體地點，就能夠身臨其境地參觀世界各地的100多個神奇的地方。目前，全球數(shù)百萬名學生體驗到了虛擬現(xiàn)實的魅力，虛擬現(xiàn)實改變教育的第一步已經(jīng)邁出。

● 嘗鮮者

雖然高端的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)還很昂貴，但一些學區(qū)已經(jīng)迫不及待地開始采購和應用。在美國佐治亞州的海恩斯維爾市，有近一萬名學生的利伯蒂縣學區(qū)花費了50萬美元為六所學校建立了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)實驗室。

其技術允許學生與仿真虛擬環(huán)境中的對象展開交互。每個實驗室的典型配置包括：每兩個學生一個虛擬現(xiàn)實工作站，以及一個教師工作站，每人配備追蹤眼鏡和交互式電子筆。虛擬全息圖像可以從屏幕上升起，立體地展示，學生可用電子筆來對其進行操作。例如，學生操控虛擬心臟，可以看到它泵血的過程，并聽到和感覺到它的跳動。

“當我頭戴虛擬現(xiàn)實眼鏡時，我感到觸覺得到了延伸。我們認為這超越了學生們平常會接觸到的事物，極大地拓寬了他們的視野。”學區(qū)主管Valya Lee說，這套虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)內(nèi)置了很多課程計劃和學習支持，正好適合學區(qū)倡導的個性化學習。1998年的“虛擬現(xiàn)實技術在教育界的應用”的研究也為虛擬技術更適合學生的個性化學習提供了依據(jù)。該研究在多項試驗中讓來自不同背景、年齡的學生都通過虛擬現(xiàn)實獲得了更好的體驗。

除了新事物帶來的新鮮感增強了學生的參與度，Valya Lee還深信這套虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能促進學生學業(yè)表現(xiàn)的改善。她認為衡量單一變化帶來的影響不靠譜，必須要思考建立包含虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在內(nèi)的一套全面的數(shù)字學習體驗框架。盡管價格聽起來很沉重，她補充道：“一旦推廣普及到更多的學校，隨著時間的推移，我們認為這將得到更為豐厚的回報?！?/p>

● 改良者

如果說高端的虛擬現(xiàn)實頭盔過于超前和昂貴，那么這里有另外一套方案供學校選擇。

亞當·紐曼是紐約地區(qū)的一位副校長，同時也是一家增強現(xiàn)實App公司Aug That的CEO。教師或學生在智能移動設備上通過增強現(xiàn)實App掃描一張圖片，即可觸發(fā)后續(xù)動作，讓圖片在屏幕上“活過來”。例如，掃描發(fā)動機的圖紙，屏幕呈現(xiàn)發(fā)動機3D模型；掃描課堂照片，屏幕出現(xiàn)課堂的360度虛擬環(huán)境；掃描雜志上的新聞人物照片，屏幕出現(xiàn)該人物的演講視頻?！拔仪宄摂M現(xiàn)實的魅力，但該技術還不完善，使用時間長了學生會感覺到眩暈和惡心。我覺得增強現(xiàn)實對學校更有成本效益，將會成為主流的教學技術?！庇辛藥啄甑脑鰪姮F(xiàn)實解決方案在商業(yè)領域的應用經(jīng)驗，紐曼決定推出針對K12的增強現(xiàn)實App。

在紐曼看來，增強現(xiàn)實的易用性比虛擬現(xiàn)實更好。“作為一個教育工作者，我最關注的是教師對新技術的接受度。如果教師能在教室里自如地使用技術，那么就能增加學生的參與度。”紐曼說，“如果它太復雜，教師則不會使用它?！?/p>

大多數(shù)教師面臨時間的約束，不會過多地花時間來利用這些新興技術；但如果容易上手，教師們就會推薦給學生。據(jù)紐曼介紹，增強現(xiàn)實受到了師生的歡迎，且還看到高中生們創(chuàng)建了可帶回家繼續(xù)探究的虛擬實驗室。

科林·布魯克斯是一位小學體育教師，他所在的學校每位學生都有一臺iPad。學生們正在利用Daqri公司提供的增強現(xiàn)實4D解剖學App學習人體結構。利用軟件公司提供的工作站，教師可以設計自己的課程。教師所要做的就是設計打印與課程內(nèi)容匹配的目標圖片，然后讓學生通過特定的App來觀看。通過iPad上的增強現(xiàn)實App掃描教師打印的圖片，學生可以看到人體的4D模型和各種生理系統(tǒng)的視圖。

布魯克斯說他非常喜歡這套技術帶給學生如此豐富的學習體驗。在學習時，學生利用增強現(xiàn)實提供的極其強大的視覺來研究人體的不同器官和組件。學生只需按動模型中的開/關按鈕即可隔離出肌肉、骨骼、血液循環(huán)等各類系統(tǒng)，觀察每個細節(jié)以及了解其是如何協(xié)同運作的。“特別是動態(tài)的4D心臟，提供了很棒的視覺效果，激發(fā)了學生參與學習的積極性?！?/p>

● 創(chuàng)造者

毋庸置疑，不管是虛擬現(xiàn)實還是增強現(xiàn)實，其在學校中的教育價值正在逐漸地展現(xiàn)。不過相關技術的普及除了價格帶來的資金壓力，還有一個門檻就是對應課程內(nèi)容的缺乏。美國圖片社區(qū)500px的CEO安迪·楊（Andy Yang）評論道：“虛擬現(xiàn)實當前面臨的主要挑戰(zhàn)在于，內(nèi)容制作成本很高。因此，簡化內(nèi)容制作技術，確保對用戶而言虛擬現(xiàn)實內(nèi)容觸手可及，這是推廣虛擬現(xiàn)實技術的關鍵?！?/p>

目前，一些教育初創(chuàng)公司已經(jīng)看到了這一需求前景，相關的內(nèi)容創(chuàng)造工具正在被開發(fā)出來。例如，服務于虛擬現(xiàn)實的平臺Hashplay，面向所有人開放。作為一個虛擬現(xiàn)實內(nèi)容的制作云平臺，它允許任何人創(chuàng)建基于位置的360度交互式體驗，并與他人分享。一家名為WakingAPP的以色列公司推出了一款名為ENTiTi Creator的工具軟件，讓那些毫無編程基礎的人也能創(chuàng)作出VR/AR內(nèi)容。

非盈利組織虛擬現(xiàn)實探索者（Virtual Reality Education Pathfinders）是由曾經(jīng)擔任過高中校長的雷克斯·科扎克創(chuàng)建的。這個組織目前與多個州近80所學校合作，幫助學區(qū)和教師們在課堂上實施虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術。該組織還激勵學生們利用開源的三維建模軟件Blender，研究和設計自己的虛擬項目，并創(chuàng)建2D和3D成像，然后轉換成立體顯示以創(chuàng)造身臨其境的虛擬環(huán)境。

科扎克說，這個項目的核心是引導學生按照自己的興趣去發(fā)揮想象、學習編程、在創(chuàng)造中學習，而不僅是獲取和存儲。

（相關文章鏈接：https：//thejournal.com/Articles/2016/06/15/Augmented-and-Virtual-Reality-Where-Is-the-Educational-Value.aspx https：//techcrunch.com/2016/01/23/when-virtual-reality-meets-education/）