混合現(xiàn)實在未來教育中的應(yīng)用展望

王江漢+劉修軍

摘 要 本文通過對當(dāng)前科技最前沿的“混合現(xiàn)實”技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析總結(jié)，結(jié)合未來教育教學(xué)應(yīng)用的需求，展現(xiàn)了“混合現(xiàn)實”技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)合點。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實 增強現(xiàn)實 混合現(xiàn)實 教育教學(xué)

中圖分類號：G40 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，以及互聯(lián)網(wǎng)+產(chǎn)業(yè)概念的深入，在教育發(fā)展方面，人們逐漸認(rèn)識到教育與前沿科技的結(jié)合。然而，在虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實以及混合現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用方面，與傳統(tǒng)教育的結(jié)合，自然而然成為移動互聯(lián)網(wǎng)時代新的展望方向，同時也是教育領(lǐng)域?qū)萍紕?chuàng)新提出的新的需求點。

1 混合現(xiàn)實技術(shù)

混合現(xiàn)實（MR）是一組技術(shù)組合，它是繼虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)發(fā)展而來，不僅提供新的觀看方法，還提供新的輸入方法，而且所有方法相互結(jié)合，從而推動創(chuàng)新 。輸入和輸出的結(jié)合對中小型企業(yè)而言是關(guān)鍵的差異化優(yōu)勢。這樣，混合現(xiàn)實就可以直接影響您的工作流程，幫助您和您的員工提高工作效率和創(chuàng)新能力。讓我們來看一些可行的方案，了解其工作原理和對有何助益。

混合現(xiàn)實技術(shù)（MR）是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)通過在現(xiàn)實場景呈現(xiàn)虛擬場景信息，在現(xiàn)實世界、虛擬世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強用戶體驗的真實感。

2 混合現(xiàn)實與教育教學(xué)應(yīng)用

2.1 教學(xué)資源虛擬化

混合現(xiàn)實的最大優(yōu)勢在于把現(xiàn)實的東西虛擬化，這樣一來，以前比較稀缺的現(xiàn)實資源就會很容易實現(xiàn)虛擬資源的共享，而且還可以還原到現(xiàn)實場景當(dāng)中來，從而取得更好的實際動手效果。這種教育教學(xué)新理念，其實在當(dāng)前美國教育中已經(jīng)看到了一絲影子，即STEAM。STEAM是這五個單詞的縮寫：Science（科學(xué)），Technology（技術(shù)）， Egineering（工程），Arts（藝術(shù)）， Maths（數(shù)學(xué)）。有人稱這個STEAM教育打破學(xué)科界限很好玩，比如技術(shù)和工程結(jié)合，藝術(shù)和數(shù)學(xué)結(jié)合，科學(xué)和工程結(jié)合，STEAM是一種教育理念，有別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、重書本知識的教育方式。STEAM是一種重實踐的超學(xué)科教育概念。任何事情的成功都不僅僅依靠某一種能力的實現(xiàn)，而是需要借于多種能力之間，比如高科技電子產(chǎn)品的建造過程中，不但需要科學(xué)技術(shù)，運用高科技手段創(chuàng)新產(chǎn)品功能，還需要好看的外觀，也就是藝術(shù)等方面的綜合才能，所以單一技能的運用已經(jīng)無法支撐未來人才的發(fā)展，未來，我們需要的是多方面的綜合型人才。從而探索出STEAM教育理念。這種新的結(jié)合方式正是未來混合現(xiàn)實技術(shù)與教育領(lǐng)域結(jié)合的趨勢。

有了混合現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生可以通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備來到“真實”的火箭發(fā)射場地親手組裝一臺火箭，如果一切順利，可以點火升空。稍有差錯，火箭可能墜毀，或是爆炸。不必?fù)?dān)心，一切都是虛擬的，重復(fù)操作，也完全不用擔(dān)心設(shè)備成本或是損耗的問題。所以，在未來無論是航天、醫(yī)學(xué)，還是本文討論的教育領(lǐng)域，這種虛擬化的動手實驗教育必會成為主流。

2.2 教育遠(yuǎn)程指導(dǎo)

有了混合現(xiàn)實技術(shù)作為遠(yuǎn)程協(xié)作的工具，那么遠(yuǎn)程協(xié)作工作將變得更加逼真、更加準(zhǔn)確。

在教育領(lǐng)域，這種技術(shù)應(yīng)用在一些對專業(yè)能力和動手能力要求很高的專業(yè)學(xué)習(xí)上。專家在進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)作指導(dǎo)過程中，通過混合現(xiàn)實技術(shù)，既能夠清楚地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，又能夠逼真地向?qū)W生展示實際操作過程。甚至可以成為一名指揮很多人的多面手。比如，在汽車維修專業(yè)教育中，真正地專家通過現(xiàn)場演示，學(xué)生圍觀的教學(xué)方式得到的效果并不理想，因為這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式讓學(xué)習(xí)和實踐在 時間跨度上的割裂的關(guān)系，要解決這個問題，只能是讓專業(yè)老師手把手地、一對一地教學(xué)實踐，很顯然，這種教學(xué)方式并不現(xiàn)實。

有了混合現(xiàn)實技術(shù)，以上的教學(xué)瓶頸問題迎刃而解。老師和學(xué)生同時進(jìn)入混合現(xiàn)實場景，學(xué)生可以和老師同時進(jìn)行設(shè)備的操作，老師可以隨時觀察學(xué)生操作的規(guī)范性。同時，誰都不用擔(dān)心設(shè)備損壞帶來的成本問題。

此外，不僅在教育領(lǐng)域，還有維修、市政、電力水管維護(hù)應(yīng)用中，往往需要很多人深入一些作業(yè)，工作往往又臟又苦又累。如果想要找到足夠多的技術(shù)水平又很高的專業(yè)技術(shù)人員去做，顯然很困難。但是讓初級技術(shù)人員去做又缺乏足夠的工作能力，這就給混合現(xiàn)實技術(shù)帶來了新的機遇。

3 混合現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用瓶頸

一方面，用戶輸入技術(shù)難題，虛擬現(xiàn)實更大的挑戰(zhàn)也許是如何在虛擬世界中與目標(biāo)進(jìn)行互動。Oculus Rift只是對用戶的頭部進(jìn)行跟蹤，但是并不能追蹤身體的其它部位。比如玩家的手部動作現(xiàn)在就無法真正模擬。“輸入是能夠給用戶帶來最重要和明顯的體驗，如果不能模擬動作，用戶總會找不到自己的手在哪里?！盠uckey表示。

虛擬現(xiàn)實如何輸入是游戲開發(fā)者和硬件制造商目前非常大的困擾。雖然現(xiàn)在Xbox的手柄已經(jīng)可以成為PC的控制器，但是在實際應(yīng)用中還缺乏一些經(jīng)驗。其它控制裝置，比如Razer Hydra和STEM系統(tǒng)，雖然都給出了很多承諾，但是依然還是不能模擬使用者的雙手。

目前還沒有明確的方法來知道如何具體的實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在手勢上的追蹤。“我們都知道有些事物不太對勁，他們已經(jīng)妨礙了我們與虛擬世界之間的溝通。”Luckey說。Oculus似乎依然在開發(fā)屬于自己的輸入設(shè)備，但是目前還沒有太大的成果。

“有些人在采取措施，但是目前大家都不知道自己要做的是什么。雖然有控制器、還有槍，但是我們需要的是一種專門為虛擬現(xiàn)實設(shè)備開發(fā)的專用輸入設(shè)備，并且會成為主流。它不一定很完美，但是必須要超越一把劍、一支槍甚至是一雙手。這是非常困難的，不過模擬一只手要比槍難度更大?！彼硎尽?/p>

另一方面體現(xiàn)在帶寬要求上，特別是在移動通信領(lǐng)域，混合現(xiàn)實技術(shù)提出100MB/S以上的帶寬需求，這對當(dāng)前的LTE網(wǎng)絡(luò)來說是不太現(xiàn)實的。隨著5G技術(shù)的全面推進(jìn)，相信在未來3年之內(nèi)，速率問題將得到根本性地解決。

參考文獻(xiàn)

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