5G+XR開(kāi)啟智慧教育新時(shí)代

專(zhuān)題主持人：孫 偉 呂 云

專(zhuān)題策劃人：奚春雁 宋文婷

《計(jì)算機(jī)教育》請(qǐng)我組織一下虛擬現(xiàn)實(shí)（5G+XR）教育專(zhuān)題。正好，從4 年前起，我辭去做了13 年的北京航空航天大學(xué)軟件學(xué)院院長(zhǎng)職務(wù)以后，就一直從事把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到義務(wù)教育、職業(yè)教育和高等教育之中的工作。更為重要的是5G 的出現(xiàn)，5G 與VR 互相賦能，給我們帶來(lái)了無(wú)限的想象力空間。能夠在這個(gè)領(lǐng)域?yàn)檫@個(gè)社區(qū)做一些工作非常符合《計(jì)算機(jī)教育》雜志和我的想法與愿望。

VR（全稱(chēng)Virtual Reality）應(yīng)當(dāng)包含更為廣義的AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）和MR（混合現(xiàn)實(shí)）。在許多情況下，人們把它們統(tǒng)稱(chēng)為XR。VR 技術(shù)近年來(lái)高速發(fā)展，是這幾年科技圈最火的名詞之一，和大數(shù)據(jù)、人工智能等一起構(gòu)成了世界前沿科技。聽(tīng)聞VR，人們通常首先想到的是游戲，但隨著VR 技術(shù)在社會(huì)眾多領(lǐng)域的普及應(yīng)用，人們開(kāi)始逐步知曉VR 的技術(shù)原理，理解其沉浸性、互動(dòng)性和情境性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。在VR 眾多應(yīng)用場(chǎng)景中，教育領(lǐng)域是目前被大家公認(rèn)的最主要的應(yīng)用場(chǎng)景。Burdea G和Philippe Coiffet 在1994 年提出了虛擬現(xiàn)實(shí)的3 個(gè)基本特征：想象性（Imagination）、交互性（Interaction）和沉浸性（Immersion），即虛擬現(xiàn)實(shí)的3I 特征。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠顛覆傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境中與教學(xué)內(nèi)容互動(dòng)，解決傳統(tǒng)課堂中互動(dòng)性、情境性、沉浸性不強(qiáng)的問(wèn)題，在教學(xué)實(shí)踐中擁有廣闊的應(yīng)用前景。隨著國(guó)家教育信息化時(shí)代的到來(lái)，VR 教育帶來(lái)的已不僅僅是教育形式和學(xué)習(xí)方式的改變，更重要的是它將對(duì)傳統(tǒng)教育的理念、內(nèi)容、手段、方法等各個(gè)方面帶來(lái)顛覆性的變革 。VR 技術(shù)所帶來(lái)的沉浸式教學(xué)和實(shí)訓(xùn)超越了所有其他的教育手段。我們將在以后的文章中逐步報(bào)告出各種VR 教學(xué)有效性的研究結(jié)果。加之我國(guó)5G 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，5G 和VR 互相賦能，5G 所帶來(lái)的多路高清視頻和云端實(shí)時(shí)渲染的能力讓VR 教育擁有了更為廣闊的發(fā)展前景和發(fā)展空間。跨越千里的老師和學(xué)生，可以同處一個(gè)虛擬空間進(jìn)行互動(dòng)交流，共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。這還為解決我國(guó)當(dāng)下突出的教育不均衡問(wèn)題提供了一種極富成效的手段。

西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于VR 教育的研究可以追溯到20 世紀(jì)80 年代；相較而言，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究最近才起步，但是趕超的勢(shì)頭猛烈。這個(gè)5G+XR 專(zhuān)題的建立希望成為一個(gè)教師、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界VR 教育交流的場(chǎng)所，幫助我國(guó)在VR 教育領(lǐng)域引領(lǐng)潮流。

本期收錄的3 篇文章分別報(bào)告作者們?cè)诹x務(wù)教育和高等教育階段VR 教育應(yīng)用以及在好萊塢電影工業(yè)領(lǐng)域的探索。張莉和路虹劍老師研討在國(guó)家小學(xué)科學(xué)新課標(biāo)提出以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的情況下，如何利用VR 技術(shù)為學(xué)生的探究活動(dòng)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)中難以實(shí)現(xiàn)或達(dá)到的情境目的，從而幫助一線(xiàn)科學(xué)教師。他們的研究發(fā)現(xiàn)，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在豐富教學(xué)資源、拓寬教學(xué)形式、支持學(xué)生探究、提高課堂效率等方面都有顯著優(yōu)勢(shì)。呂云、洪玉潔、孫偉介紹將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到義務(wù)教育領(lǐng)域里的幾個(gè)實(shí)踐案例，簡(jiǎn)要描述與中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)共同創(chuàng)新研制的5G+XR 智慧教育解決方案，說(shuō)明如何把一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)智慧教育解決方案部署到800 多萬(wàn)人口的遵義市的中小學(xué)和如何幫助高等院校利用5G+XR 技術(shù)建設(shè)虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目，通過(guò)優(yōu)質(zhì)教育資源共享，推動(dòng)優(yōu)質(zhì)教育均衡發(fā)展。來(lái)自好萊塢電影后期制作產(chǎn)業(yè)界的Norman Wang 博士則向我們介紹VR 虛擬制作技術(shù)是如何在影視拍攝中節(jié)省大量成本和時(shí)間。虛擬制作技術(shù)是一種使用虛擬攝像機(jī)捕獲虛擬場(chǎng)景中虛擬演員的虛擬表演的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)由著名導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆（James Cameron）的“阿凡達(dá)”（Avatar）率先采用，如今已被電影業(yè)廣泛采用，事實(shí)上目前正在孕育著一場(chǎng)革命。