虛擬現實的教育價值

張渝江

在美國費城郊外Methacton學區的一所高中，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所構建的虛擬現實裝置。

該地區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，每個教師都想參與進來。”

● 敲門者

虛擬現實設備早已出現，不過并未在公立學校普及。現在更多消費級的虛擬現實產品開始銷售，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實設備，但其質量不盡如人意。”波士頓非營利組織PublicVR的執行總監杰夫·雅各布森說，現在開發的虛擬現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學校有意義，但目標并非真正面向K12學校。”PublicVR長期從事教育虛擬現實技術相關研究和軟件開發。

雅各布森說：“現在谷歌紙板的價格已經是大多數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實的未來。2014年Facebook以20億美元收購了虛擬現實公司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。該公司正研發某種類型的可穿戴設備，能使虛擬現實具有身臨其境的體驗。

虛擬現實要進入學?？赡苓€面臨著一些障礙，如未來這些高性能的虛擬現實產品會降低到學校可以接受的價格嗎？相關廠商會聚焦K12教育應用的開發嗎？最關鍵的問題是，對學校來說，虛擬現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，虛擬現實的應用范圍已經從軍事和航空領域進入到更多主流的專業領域，如經理人、教師、教練和治療師等行業培訓都受益于虛擬現實賦予的身臨其境的體驗。

雖然K12和大學使用虛擬現實技術的統計數據并未公布，但是致力于為學校課堂提供虛擬現實環境下的教學課程和內容、教師培訓和技術工具的公司數量的快速增加，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百間教室中沉浸式虛擬現實技術給教學帶來的巨大進步。

早期使用虛擬現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，學生通過虛擬現實技術與三維物件、動物和環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實設備Oculus Rift DK2。這個項目被譽為是科學學習創新的典范。

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

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實技術已經真正地敲開了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，全球數百萬名學生體驗到了虛擬現實的魅力，虛擬現實改變教育的第一步已經邁出。

● 嘗鮮者

雖然高端的虛擬現實系統還很昂貴，但一些學區已經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花費了50萬美元為六所學校建立了虛擬現實系統實驗室。

其技術允許學生與仿真虛擬環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?！睂W區主管Valya Lee說，這套虛擬現實系統內置了很多課程計劃和學習支持，正好適合學區倡導的個性化學習。1998年的“虛擬現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。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還深信這套虛擬現實系統能促進學生學業表現的改善。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實系統在內的一套全面的數字學習體驗框架。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·紐曼是紐約地區的一位副校長，同時也是一家增強現實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實App掃描一張圖片，即可觸發后續動作，讓圖片在屏幕上“活過來”。例如，掃描發動機的圖紙，屏幕呈現發動機3D模型；掃描課堂照片，屏幕出現課堂的360度虛擬環境；掃描雜志上的新聞人物照片，屏幕出現該人物的演講視頻?！拔仪宄摂M現實的魅力，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。我覺得增強現實對學校更有成本效益，將會成為主流的教學技術。”有了幾年的增強現實解決方案在商業領域的應用經驗，紐曼決定推出針對K12的增強現實App。

在紐曼看來，增強現實的易用性比虛擬現實更好?！白鳛橐粋€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?！奔~曼說，“如果它太復雜，教師則不會使用它?！?/p>

大多數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。據紐曼介紹，增強現實受到了師生的歡迎，且還看到高中生們創建了可帶回家繼續探究的虛擬實驗室。

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、血液循環等各類系統，觀察每個細節以及了解其是如何協同運作的?！疤貏e是動態的4D心臟，提供了很棒的視覺效果，激發了學生參與學習的積極性?！?/p>

● 創造者

毋庸置疑，不管是虛擬現實還是增強現實，其在學校中的教育價值正在逐漸地展現。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容的缺乏。美國圖片社區500px的CEO安迪·楊（Andy Yang）評論道：“虛擬現實當前面臨的主要挑戰在于，內容制作成本很高。因此，簡化內容制作技術，確保對用戶而言虛擬現實內容觸手可及，這是推廣虛擬現實技術的關鍵?！?/p>

目前，一些教育初創公司已經看到了這一需求前景，相關的內容創造工具正在被開發出來。例如，服務于虛擬現實的平臺Hashplay，面向所有人開放。作為一個虛擬現實內容的制作云平臺，它允許任何人創建基于位置的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作出VR/AR內容。

非盈利組織虛擬現實探索者（Virtual Reality Education Pathfinders）是由曾經擔任過高中校長的雷克斯·科扎克創建的。這個組織目前與多個州近80所學校合作，幫助學區和教師們在課堂上實施虛擬現實和增強現實技術。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，并創建2D和3D成像，然后轉換成立體顯示以創造身臨其境的虛擬環境。

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揮想象、學習編程、在創造中學習，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/）