話題3　虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育的哪些領(lǐng)域？

話題3虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育的哪些領(lǐng)域？

今年2月份，權(quán)威機(jī)構(gòu)高盛集團(tuán)發(fā)布了《VR/ AR：下一個(gè)通用計(jì)算平臺(tái)》的詳細(xì)報(bào)告，其中列舉了最有可能率先實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的九大領(lǐng)域，教育作為其中之一，在結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行探索的道路上展現(xiàn)出了巨大的潛力。目前關(guān)于VR+教育的構(gòu)想和實(shí)現(xiàn)，國內(nèi)外均有不少機(jī)構(gòu)與企業(yè)正在嘗試，VR的介入做到了過去很多不可能做到的事情。

虛擬現(xiàn)實(shí)在教育方面的應(yīng)用究竟如何呢？結(jié)合國內(nèi)外的新聞，可以發(fā)現(xiàn)，教育方面的應(yīng)用雖然已經(jīng)陸續(xù)得到關(guān)注了，但是相對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)在游戲等方面的應(yīng)用，教育方面的應(yīng)用仍然太少了。

將電子游戲用于教育有很大的潛力。知名模擬和教學(xué)游戲，例如《模擬城市》和Math Blaster已被應(yīng)用于美國的小學(xué)教育。

國際上虛擬現(xiàn)實(shí)的教育應(yīng)用

首先，從國際上來看，科技公司盯上教育市場不是一天兩天的事情了。Google 和蘋果都在努力往學(xué)校賣設(shè)備和軟件，Google 推便宜的 Chromebook 筆記本，蘋果在賣硬件的同時(shí)曾經(jīng)還想用 iBooks 取代教科書。不僅如此，去年，Google宣布了Expeditions Pioneer項(xiàng)目，向老師們提供所需的全部設(shè)備，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶領(lǐng)學(xué)生們展開各種各樣的冒險(xiǎn)之旅，例如進(jìn)入海底或外太空等；隨后又與加州頂尖公立學(xué)校合作，免費(fèi)推廣虛擬現(xiàn)實(shí)的教室系統(tǒng)。

日本某地小學(xué)則與三星合作，利用Gear VR免費(fèi)為學(xué)生提供禮儀教學(xué)，在日本國內(nèi)引起虛擬現(xiàn)實(shí)教育的熱議。

當(dāng)前，將電子游戲用于教育有很大的潛力。知名模擬和教學(xué)游戲，例如《模擬城市》和Math Blaster已被應(yīng)用于美國的小學(xué)教育。又比如，近期，微軟除了給教師配置的教育工具類應(yīng)用外，同時(shí)，增加了一項(xiàng)新的玩具——沙盒游戲 Minecraft 的教育版本，希望讓學(xué)生們上課玩游戲。以MindcraftEdu為例，這款工具通過三維環(huán)境幫助學(xué)生們探索吉薩大金字塔，以及理解最基本的電子工程原理。

相對(duì)于以往的給教師的教育工具，對(duì)于微軟來說，用游戲來做教育是新的方法。在美國，人們對(duì)于能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的游戲的觀念正在改變，教育界也有不少人看好 Minecraft 給學(xué)生補(bǔ)充知識(shí)的能力，而微軟也想借助這款游戲?qū)⒂嗛喎?wù) Office 365 Edition 做起來。

此外，美國zSpace公司也是一家為VR教育提供解決方案的典型公司。zSpace由一臺(tái)單獨(dú)電腦和VR顯示器組成，并配備有觸控筆，幫助學(xué)生操縱虛擬3D物體，加強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

在這場教育VR+的盛宴里，連“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)鼻祖”也摩拳擦掌。比如，全球第一款VR顯示設(shè)備的發(fā)明者Tom Furness，近日啟動(dòng)了事業(yè)新階段——VR教育。Furness目前正在借助AR/VR應(yīng)用交流社區(qū)Virtual World Society建立VR內(nèi)容創(chuàng)造者和金融支持聯(lián)盟，把大眾的客廳變成教室。通過Virtual World Society訂閱用戶的支持，F(xiàn)urness希望建立基礎(chǔ)設(shè)施，以支持教育虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。

那么，我們用虛擬現(xiàn)實(shí)能帶來怎樣的感受呢？署名為“IT之家”的作者撰文寫到，“通過某些UGC(用戶制作內(nèi)容)平臺(tái)，我們可以初步看到，虛擬現(xiàn)實(shí)能帶來什么樣的教育體驗(yàn)。這些平臺(tái)支持除游戲以外，其他能帶來沉浸感的體驗(yàn)。在新平臺(tái)上，內(nèi)容制作者可以幫助學(xué)生了解，小鳥如何在自己的生態(tài)環(huán)境中生存(Bird Simulator)，以及管理一家餐廳有多么復(fù)雜(Work at a Pizza Place)。數(shù)百家教學(xué)機(jī)構(gòu)利用Second Life向?qū)W生提供機(jī)會(huì)，在虛擬環(huán)境中參觀大學(xué)、訪問名勝古跡?！?/p>

有部分國外院校開始使用VR技術(shù)。比如，國外一些高校利用VR技術(shù)吸引生源，推廣校園文化。位于美國佐治亞州的Savannah藝術(shù)設(shè)計(jì)院校成為第一個(gè)大規(guī)模使用VR技術(shù)的高校，錄制好校園介紹并寄給已被錄取但尚未入學(xué)的學(xué)生。

此外，位于加州圣何塞的科格斯韋爾大學(xué)（The Cogswell College）已經(jīng)正式開辦VR和AR專業(yè)，該學(xué)校也成為全球首家創(chuàng)辦VR和AR行業(yè)人才認(rèn)證的高校。

高校的一些課程也加入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。據(jù)近期的新聞報(bào)道，一群來自加州大學(xué)戴維斯分校和洛杉磯分校的研究人員發(fā)明了一種可以應(yīng)用在教育領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過3D立體的方式展示地形圖沙盤。而這種基于“增大化現(xiàn)實(shí)”技術(shù)的沙盤甚至還可以讓參觀者用雙手來移動(dòng)山丘。

據(jù)悉，這套增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)沙盤的想法來自于想要給本科生進(jìn)行時(shí)間學(xué)習(xí)科學(xué)的目的，然后加州大學(xué)戴維斯分校的研究人員就開發(fā)出了這種基于“增大化現(xiàn)實(shí)”技術(shù)的沙盤，隨后洛杉磯分校負(fù)責(zé)建立模型和教育示范實(shí)驗(yàn)室，將這項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)化為了成品。而這種方法可以讓學(xué)生們自己塑造景觀，團(tuán)隊(duì)希望可以利用這種沙盤讓學(xué)生更好地理解各種地形地貌，而不用親自到戶外去。

國內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)的教育運(yùn)用

目前，我國形成了以北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、工業(yè)和信息化部電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、浙江大學(xué)等各大高校、研究院所和高科技公司聯(lián)合研究開發(fā)制作，產(chǎn)學(xué)研密切結(jié)合的發(fā)展局面。

VR視頻所帶來的沉浸感能夠讓那里的民眾更好地觀看并感知視頻內(nèi)容。

從國內(nèi)的企業(yè)來看，目前國內(nèi)提出把VR技術(shù)應(yīng)用在教育領(lǐng)域的公司包括：新東方、百度、安妮股份、廈門創(chuàng)壹軟件等。其中，新東方和樂視在2015年已達(dá)成初步合作意向，雙方將在英語課堂實(shí)現(xiàn)VR教學(xué)；安妮股份也啟動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)兒童教育產(chǎn)品；百度則計(jì)劃2017年在貧困山區(qū)的學(xué)校構(gòu)建一些VR教室。

同時(shí)，許多高校都在積極研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用，并相繼建起了虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真的研究室，將科研成果迅速轉(zhuǎn)化實(shí)用技術(shù)，如北京航空航天大學(xué)在分布式飛行模擬方面的應(yīng)用；浙江大學(xué)在建筑方面進(jìn)行虛擬規(guī)劃、虛擬設(shè)計(jì)的應(yīng)用；清華大學(xué)對(duì)臨場感的研究等都頗具特色；哈爾濱工業(yè)大學(xué)在人機(jī)交互方面的應(yīng)用。

從虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)來看，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，如地理、物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)室等等，擁有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室難以比擬的優(yōu)勢(shì)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起來的虛擬實(shí)訓(xùn)基地，其“設(shè)備”與“部件”多是虛擬的，可以根據(jù)隨時(shí)生成新的設(shè)備。教學(xué)內(nèi)容可以不斷更新，使實(shí)踐訓(xùn)練及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)生提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結(jié)構(gòu)顯示等，在廣泛的科目領(lǐng)域提供無限的虛擬體驗(yàn)，從而加速和鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過程。虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，非常有利于學(xué)生的技能訓(xùn)練。包括軍事作戰(zhàn)技能、外科手術(shù)技能、教學(xué)技能、體育技能、汽車駕駛技能、果樹栽培技能、電器維修技能等各種職業(yè)技能的訓(xùn)練。

據(jù)媒體綜合報(bào)道，清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)等高等學(xué)府已在校內(nèi)建立了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，主要從事VR的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)。清華大學(xué)在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中，還增加了虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)的內(nèi)容。清華大學(xué)利用虛擬儀器構(gòu)建了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)；北京師范大學(xué)教育部虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工程研究中心就主要從事這項(xiàng)技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護(hù)和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，先后開發(fā)了北京胡同虛擬現(xiàn)實(shí)游覽交互系統(tǒng)、秦兵馬俑陣列運(yùn)動(dòng)模擬、虛擬內(nèi)窺鏡等程序；華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院工程檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室將其虛擬實(shí)驗(yàn)室成果在網(wǎng)上公開展示，供遠(yuǎn)程教育使用；復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、廣州暨南大學(xué)等一批高校也開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于教學(xué)和科研。由上可知，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)雖然在國內(nèi)外的教育教學(xué)中有所應(yīng)用，但在我國教育中的使用僅局限于高校的研究性和探索性教學(xué)當(dāng)中，而對(duì)廣大普通大、中、小學(xué)生的普及則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

虛擬現(xiàn)實(shí)的三大頭戴顯示器

Oculus

它在2012年的8月就登陸了眾籌網(wǎng)站，開啟了消費(fèi)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)的先河。2014年，Oculus被美國社交網(wǎng)站Facebook收購，并借助著Facebook的資源支持，Oculus所構(gòu)建的VR游戲、外接設(shè)備、游戲手柄等已初具規(guī)模。

HTC Vive

這是一款基于PC平臺(tái)的虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴顯示器，其背后大樹則為游戲巨頭Valve，在游戲資源方面更具實(shí)力。HTC Vive突出更逼真的臨場感，對(duì)于使用環(huán)境有一定要求，至少需要5平方米的空間，需要在房屋墻壁上安裝追蹤映射裝置。

索尼Playstation VR

索尼在幾年前曾經(jīng)推出過一系列的HMT頭戴顯示器，之后索尼停止了HMT，開始了名為PlayStation VR的項(xiàng)目，更加明確了頭戴設(shè)備會(huì)作為PlayStation系列主機(jī)的配件的位置。

未來展望

高盛曾作出預(yù)測(cè)，截至2025年，VR教育產(chǎn)值有望達(dá)到7億美元。并將覆蓋K-12和教學(xué)軟件領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)正在向商品化邁進(jìn)，圍繞VR眼鏡、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）設(shè)備的商業(yè)潛能。專家認(rèn)為，VR技術(shù)很快能讓化學(xué)家們進(jìn)入微觀世界，浸沒在分子世界里。如此一來，從中學(xué)教學(xué)到藥物設(shè)計(jì)各方面都會(huì)受到影響。

進(jìn)入VR眼鏡時(shí)代，化學(xué)家不用再在電腦上對(duì)著二維屏幕設(shè)想三維結(jié)構(gòu)。虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，如Oculus Rift和HTC Vive的眼鏡，能通過立體顯示和頭部跟蹤技術(shù)，帶來直觀的全景畫面：由計(jì)算機(jī)生成的虛擬分子隨著人們頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，自然地進(jìn)入視野。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中能生成半浸沒式環(huán)境，將計(jì)算機(jī)圖像重疊顯示在用戶未被擋住的視域。

據(jù)技術(shù)咨詢公司CCS Insight預(yù)測(cè)，虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡只是剛開始銷售，預(yù)計(jì)到2016年底達(dá)到近10億美元。這是第一代眼鏡，售價(jià)并不便宜：Oculus Rift是599美元，HTC Vive要799美元。按預(yù)測(cè)的勢(shì)頭，到2020年VR眼鏡和AR設(shè)備的出貨量將達(dá)到9600萬套。研究人員認(rèn)為，這是輪到VR眼鏡出場的時(shí)代。

美國伊利諾伊大學(xué)理論與計(jì)算生物物理學(xué)集團(tuán)高級(jí)研究程序員約翰·E.斯通的團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)分子可視化程序，他預(yù)測(cè)這波即將來到消費(fèi)市場的VR眼鏡浪潮是個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，就像第一批大量生產(chǎn)的汽車。

今后，化學(xué)家們?cè)谀硞€(gè)報(bào)告會(huì)上戴著VR眼鏡查看分子結(jié)構(gòu)，這一場景不難想象。斯通說：“將要發(fā)生的是，我們從最初只用它來看東西，發(fā)展到用它來完成特定任務(wù)。”

對(duì)于今后虛擬現(xiàn)實(shí)的教育領(lǐng)域的應(yīng)用，比爾·蓋茨在峰會(huì)上發(fā)表主題演講稱，“VR視頻所帶來的沉浸感能夠讓那里的民眾更好地觀看并感知視頻內(nèi)容”。而這些“處于萌芽階段的內(nèi)容”讓他發(fā)現(xiàn)，VR很適合教育領(lǐng)域?！皩W(xué)校能夠激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在潛力和動(dòng)力，”蓋茨稱：“如果我們可以借助（VR）實(shí)現(xiàn)引人入勝，那將是非常有價(jià)值的。”

蓋茨認(rèn)為，VR將在教學(xué)設(shè)計(jì)和內(nèi)容研發(fā)等方面發(fā)揮重要作用?！癡R可以讓教學(xué)更具吸引力，”他說：“虛擬現(xiàn)實(shí)可以增強(qiáng)帶入感，VR將在很多領(lǐng)域扮演重要角色，并且能抓住很多人的眼球?！?/p>

盡管蓋茨對(duì)VR的未來很樂觀，但他也指出，并非所有的科目都適合轉(zhuǎn)化成VR內(nèi)容。蓋茨表示，數(shù)學(xué)和科學(xué)課程的“教學(xué)法”不會(huì)因?yàn)槿藗儼阉旁谝粋€(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)框架中而發(fā)生改變。如果教學(xué)內(nèi)容的動(dòng)畫元素過多，或者畫質(zhì)太過鮮艷，很可能會(huì)喧賓奪主，影響教學(xué)效果。

蓋茨相信，像谷歌Cardboard這樣的“低端”VR產(chǎn)品在普及方面能發(fā)揮重要的作用，因?yàn)槿藗儭盁o需漫長的等待就能夠接觸和感受VR，”但他也強(qiáng)調(diào)，“像學(xué)校這樣的很多場所都需要共享的高端設(shè)備?！?/p>