在XR技術(shù)助力下，教育領(lǐng)域的質(zhì)變將超出你的認(rèn)知

歐湘慶

視覺效果高度擬真

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）技術(shù)包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)，其正以在教育領(lǐng)域的巨大優(yōu)勢(shì)成為未來教育的重要工具。其中，視覺效果高度擬真是XR技術(shù)在教育中的一項(xiàng)重要優(yōu)點(diǎn)。XR技術(shù)通過模擬虛擬環(huán)境或?qū)⑻摂M元素與真實(shí)場(chǎng)景相結(jié)合，創(chuàng)造出擬真的視覺體驗(yàn)。這使得學(xué)生們能夠以更直觀和沉浸的方式與學(xué)習(xí)內(nèi)容互動(dòng)，從而提高學(xué)習(xí)效果。

首先，XR技術(shù)能夠在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中提供高度擬真的視覺效果，使學(xué)生能夠身臨其境地感受、觀察和探索各種場(chǎng)景。例如，在地理學(xué)科中，學(xué)生可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)參觀各個(gè)國(guó)家的名勝古跡，了解它們的地理位置、歷史背景和文化特點(diǎn)。這種沉浸式的學(xué)習(xí)方式不僅能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，而且能夠提供更為生動(dòng)直觀的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓知識(shí)更加深入人心。

其次，XR技術(shù)可以為學(xué)生提供各種實(shí)踐機(jī)會(huì)，通過模擬真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)踐，提升他們的技能水平。例如，在醫(yī)學(xué)教育中，學(xué)生可以通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬手術(shù)操作訓(xùn)練，從而增強(qiáng)他們的操作技巧和決策能力。這種實(shí)際操作的機(jī)會(huì)能夠幫助學(xué)生更好地理解理論知識(shí)，并培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力。

讓抽象的命題具象化

在傳統(tǒng)教育中，許多概念和命題對(duì)學(xué)生來說往往較為抽象和難以理解。比如，學(xué)習(xí)幾何時(shí)，學(xué)生需要理解各種幾何定理和公式，并將它們應(yīng)用于實(shí)際問題中。而借助XR技術(shù)，學(xué)生可以親身體驗(yàn)和觀察幾何形狀的特性和變化，從而更好地理解抽象概念。他們可以通過AR技術(shù)在真實(shí)環(huán)境中放置虛擬的幾何形狀，然后通過VR眼鏡進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)世界，以各種不同的角度觀察和探索這些形狀。這樣一來，學(xué)生可以深入感受到幾何形狀的屬性和變化，從而更加深入地理解幾何學(xué)的概念和原理。

此外，XR技術(shù)還可以將抽象的歷史事件和地理概念轉(zhuǎn)化為具象的場(chǎng)景展示給學(xué)生。比如，在學(xué)習(xí)二戰(zhàn)歷史時(shí)，學(xué)生可以利用AR技術(shù)在教室里觀看虛擬的戰(zhàn)場(chǎng)重現(xiàn)，感受戰(zhàn)爭(zhēng)的殘酷和影響。他們可以“站”在虛擬的戰(zhàn)場(chǎng)上，觀察和了解當(dāng)時(shí)的戰(zhàn)爭(zhēng)布局、戰(zhàn)略決策以及戰(zhàn)爭(zhēng)后果。這種沉浸式的學(xué)習(xí)方式不僅能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，而且能幫助他們更加深入地理解歷史事件的背景和影響。

更及時(shí)地進(jìn)行學(xué)習(xí)反饋

XR技術(shù)可以通過傳感器和攝像頭監(jiān)測(cè)學(xué)生的動(dòng)作和反應(yīng)。例如，在虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生的身體姿勢(shì)和頭部運(yùn)動(dòng)可以被捕捉并分析，從而反映出他們的學(xué)習(xí)狀態(tài)和專注度。這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以幫助教師更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，并根據(jù)需要提供幫助和反饋。

XR技術(shù)可以提供即時(shí)的學(xué)習(xí)評(píng)估。在虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)場(chǎng)景中，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中實(shí)踐和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，并在操作過程中獲得即時(shí)的反饋。這種即時(shí)的反饋可以幫助學(xué)生立即糾正錯(cuò)誤，并加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用。同時(shí)，教師也可以通過觀察學(xué)生在虛擬環(huán)境中的表現(xiàn)來評(píng)估他們的學(xué)習(xí)成果。

XR技術(shù)還可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況提供個(gè)性化的指導(dǎo)和反饋。通過監(jiān)測(cè)學(xué)生在虛擬環(huán)境中的動(dòng)作和行為，系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)生的需求和進(jìn)展調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和難度。例如，在虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)生的回答和反應(yīng)，提供相應(yīng)的反饋和提示，幫助學(xué)生克服困難并更好地理解知識(shí)。

快速消除語言障礙

首先，XR技術(shù)可以創(chuàng)造一個(gè)真實(shí)或虛擬的語言環(huán)境，讓學(xué)生置身其中。通過使用虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔或擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)眼鏡，學(xué)生可以與虛擬場(chǎng)景中的不同語言環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)。無論是學(xué)習(xí)一個(gè)新的語言還是提高語言能力，學(xué)生都可以通過與虛擬人物對(duì)話、參與模擬對(duì)話或解決語言難題來實(shí)踐語言技能。這種沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)可以幫助學(xué)生更好地理解語言的上下文和語言用法，從而提高他們的語言能力。

其次，XR技術(shù)可以提供實(shí)時(shí)翻譯和字幕功能。通過虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔或移動(dòng)設(shè)備上的實(shí)時(shí)翻譯和字幕功能，學(xué)生可以輕松地理解和閱讀不同語言的內(nèi)容。這種功能特別適用于學(xué)生在聽力和閱讀理解方面需要更多支持的情況，可以幫助他們理解教學(xué)材料、演示文稿和講座內(nèi)容。實(shí)時(shí)翻譯和字幕功能的存在可以幫助學(xué)生克服聽力和理解的挑戰(zhàn)，加強(qiáng)他們的語言交流和溝通能力。

虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬實(shí)驗(yàn)室是基于XR技術(shù)的一種教育創(chuàng)新方式，正在教育領(lǐng)域獲得越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。它為學(xué)生提供了身臨其境的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，通過模擬真實(shí)場(chǎng)景和互動(dòng)操作，使學(xué)習(xí)者能夠深入理解復(fù)雜的科學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。虛擬實(shí)驗(yàn)室不僅擴(kuò)展了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的功能，而且解決了實(shí)驗(yàn)條件受限、危險(xiǎn)性高、成本昂貴等問題，成為教育教學(xué)中的一種重要資源。

在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以通過佩戴VR/AR設(shè)備，進(jìn)入一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。他們可以自由地觀察實(shí)驗(yàn)器材、操作設(shè)備，并進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)操作。通過虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以直觀地了解物理、化學(xué)、生物等學(xué)科中復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)操作步驟和原理，可以自主探索、實(shí)踐、觀察，培養(yǎng)科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)技巧。

虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景

虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景是指通過特殊的設(shè)備，如頭戴式顯示器或虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，模擬出真實(shí)且沉浸式的環(huán)境，使用戶可以與其中的元素進(jìn)行互動(dòng)。在教育領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以創(chuàng)造各種學(xué)習(xí)場(chǎng)景，提供一種全新的學(xué)習(xí)方式。虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景在教育中的應(yīng)用可以有很多，以下是其中幾個(gè)重要的方面。

三維可視化：虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景可以將抽象的概念轉(zhuǎn)化為真實(shí)的圖像和場(chǎng)景，在學(xué)習(xí)中提供直觀的感受和理解。例如，在生物學(xué)課程中，學(xué)生可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景觀察和探索細(xì)胞結(jié)構(gòu)，加深對(duì)生物學(xué)原理的理解。

實(shí)地考察：通過虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，學(xué)生可以體驗(yàn)到遠(yuǎn)離自己所在地的實(shí)地考察。無論是參觀古老的建筑物、探索遙遠(yuǎn)的地理環(huán)境，還是觀察生活在深海中的珊瑚礁，虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景都可以將這些普通教室所不能提供的場(chǎng)景帶到學(xué)生眼前。

危險(xiǎn)模擬：在某些行業(yè)，如醫(yī)學(xué)和航空航天工程等領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景可以模擬真實(shí)環(huán)境下的危險(xiǎn)和緊急情況，幫助學(xué)生鍛煉決策能力和處理緊急情況的能力。學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行緊急救援訓(xùn)練、手術(shù)模擬和航空飛行等，提高應(yīng)急反應(yīng)和操作技能。

交互式學(xué)習(xí)

交互式學(xué)習(xí)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是科學(xué)教育。在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)習(xí)科學(xué)常常是通過聽課和實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐來進(jìn)行的。然而，XR技術(shù)的應(yīng)用可以使學(xué)生親身體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，觀察分子運(yùn)動(dòng)、行星軌跡等抽象概念，使學(xué)習(xí)變得更加生動(dòng)、有趣。例如，學(xué)生可以利用VR設(shè)備進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果并與理論知識(shí)相結(jié)合。這種方式不僅可以提高學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解，而且可以鍛煉他們的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新思維能力。

此外，交互式學(xué)習(xí)還可以應(yīng)用于語言教育領(lǐng)域。學(xué)習(xí)一門新的語言通常需要大量的實(shí)踐和交流，而傳統(tǒng)的語言教學(xué)方法往往無法提供充分的機(jī)會(huì)。利用VR/AR技術(shù)，學(xué)生可以沉浸在一個(gè)虛擬的語言環(huán)境中，與虛擬的語言角色進(jìn)行對(duì)話和互動(dòng)。通過這種方式，學(xué)生可以實(shí)踐口語表達(dá)，提高聽力理解能力，并增加對(duì)不同文化背景的了解。

除了科學(xué)和語言教育，交互式學(xué)習(xí)還可以應(yīng)用于其他學(xué)科，如歷史、地理、數(shù)學(xué)等。例如，在歷史教育中，學(xué)生可以通過VR技術(shù)參觀歷史遺址，目睹歷史事件的發(fā)生；在地理教育中，學(xué)生可以利用AR技術(shù)探索地理環(huán)境，了解地理現(xiàn)象的原因和影響；在數(shù)學(xué)教育中，學(xué)生可以通過VR/AR技術(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和可視化學(xué)習(xí)，更好地理解抽象的數(shù)學(xué)概念。

作者單位|廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院