話題3　虛擬現(xiàn)實應用于教育的哪些領域？

話題3虛擬現(xiàn)實應用于教育的哪些領域？

今年2月份，權威機構高盛集團發(fā)布了《VR/ AR：下一個通用計算平臺》的詳細報告，其中列舉了最有可能率先實現(xiàn)應用的九大領域，教育作為其中之一，在結合虛擬現(xiàn)實技術進行探索的道路上展現(xiàn)出了巨大的潛力。目前關于VR+教育的構想和實現(xiàn)，國內(nèi)外均有不少機構與企業(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)實在教育方面的應用究竟如何呢？結合國內(nèi)外的新聞，可以發(fā)現(xiàn)，教育方面的應用雖然已經(jīng)陸續(xù)得到關注了，但是相對虛擬現(xiàn)實在游戲等方面的應用，教育方面的應用仍然太少了。

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

國際上虛擬現(xiàn)實的教育應用

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校賣設備和軟件，Google 推便宜的 Chromebook 筆記本，蘋果在賣硬件的同時曾經(jīng)還想用 iBooks 取代教科書。不僅如此，去年，Google宣布了Expeditions Pioneer項目，向老師們提供所需的全部設備，利用虛擬現(xiàn)實技術帶領學生們展開各種各樣的冒險之旅，例如進入海底或外太空等；隨后又與加州頂尖公立學校合作，免費推廣虛擬現(xiàn)實的教室系統(tǒng)。

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

當前，將電子游戲用于教育有很大的潛力。知名模擬和教學游戲，例如《模擬城市》和Math Blaster已被應用于美國的小學教育。又比如，近期，微軟除了給教師配置的教育工具類應用外，同時，增加了一項新的玩具——沙盒游戲 Minecraft 的教育版本，希望讓學生們上課玩游戲。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。

相對于以往的給教師的教育工具，對于微軟來說，用游戲來做教育是新的方法。在美國，人們對于能幫助學生學習的游戲的觀念正在改變，教育界也有不少人看好 Minecraft 給學生補充知識的能力，而微軟也想借助這款游戲?qū)⒂嗛喎?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由一臺單獨電腦和VR顯示器組成，并配備有觸控筆，幫助學生操縱虛擬3D物體，加強學習體驗。

在這場教育VR+的盛宴里，連“虛擬現(xiàn)實技術鼻祖”也摩拳擦掌。比如，全球第一款VR顯示設備的發(fā)明者Tom Furness，近日啟動了事業(yè)新階段——VR教育。Furness目前正在借助AR/VR應用交流社區(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希望建立基礎設施，以支持教育虛擬現(xiàn)實體驗。

那么，我們用虛擬現(xiàn)實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，我們可以初步看到，虛擬現(xiàn)實能帶來什么樣的教育體驗。這些平臺支持除游戲以外，其他能帶來沉浸感的體驗。在新平臺上，內(nèi)容制作者可以幫助學生了解，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雜(Work at a Pizza Place)。數(shù)百家教學機構利用Second Life向?qū)W生提供機會，在虛擬環(huán)境中參觀大學、訪問名勝古跡。”

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

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

高校的一些課程也加入虛擬現(xiàn)實技術。據(jù)近期的新聞報道，一群來自加州大學戴維斯分校和洛杉磯分校的研究人員發(fā)明了一種可以應用在教育領域的虛擬現(xiàn)實技術，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”技術的沙盤甚至還可以讓參觀者用雙手來移動山丘。

據(jù)悉，這套增強現(xiàn)實沙盤的想法來自于想要給本科生進行時間學習科學的目的，然后加州大學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”技術的沙盤，隨后洛杉磯分校負責建立模型和教育示范實驗室，將這項技術轉(zhuǎn)化為了成品。而這種方法可以讓學生們自己塑造景觀，團隊希望可以利用這種沙盤讓學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)實的教育運用

目前，我國形成了以北京航空航天大學、清華大學、工業(yè)和信息化部電子工業(yè)標準化研究院、浙江大學等各大高校、研究院所和高科技公司聯(lián)合研究開發(fā)制作，產(chǎn)學研密切結合的發(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技術應用在教育領域的公司包括：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年已達成初步合作意向，雙方將在英語課堂實現(xiàn)VR教學；安妮股份也啟動了虛擬現(xiàn)實項目，以虛擬現(xiàn)實技術開發(fā)兒童教育產(chǎn)品；百度則計劃2017年在貧困山區(qū)的學校構建一些VR教室。

同時，許多高校都在積極研究虛擬現(xiàn)實技術及其應用，并相繼建起了虛擬現(xiàn)實與系統(tǒng)仿真的研究室，將科研成果迅速轉(zhuǎn)化實用技術，如北京航空航天大學在分布式飛行模擬方面的應用；浙江大學在建筑方面進行虛擬規(guī)劃、虛擬設計的應用；清華大學對臨場感的研究等都頗具特色；哈爾濱工業(yè)大學在人機交互方面的應用。

從虛擬現(xiàn)實的體驗來看，利用虛擬現(xiàn)實技術，可以建立各種虛擬實驗室，如地理、物理、化學、生物實驗室等等，擁有傳統(tǒng)實驗室難以比擬的優(yōu)勢。利用虛擬現(xiàn)實技術建立起來的虛擬實訓基地，其“設備”與“部件”多是虛擬的，可以根據(jù)隨時生成新的設備。教學內(nèi)容可以不斷更新，使實踐訓練及時跟上技術的發(fā)展。同時，虛擬現(xiàn)實技術能夠為學生提供生動、逼真的學習環(huán)境，如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結構顯示等，在廣泛的科目領域提供無限的虛擬體驗，從而加速和鞏固學生學習知識的過程。虛擬現(xiàn)實的沉浸性和交互性，非常有利于學生的技能訓練。包括軍事作戰(zhàn)技能、外科手術技能、教學技能、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)技能的訓練。

據(jù)媒體綜合報道，清華大學、北京航空航天大學、上海交通大學等高等學府已在校內(nèi)建立了虛擬現(xiàn)實技術實驗室，主要從事VR的科學研究和技術開發(fā)。清華大學在計算機基礎課程中，還增加了虛擬現(xiàn)實相關的內(nèi)容。清華大學利用虛擬儀器構建了汽車發(fā)動機檢測系統(tǒng)；北京師范大學教育部虛擬現(xiàn)實應用工程研究中心就主要從事這項技術在文化遺產(chǎn)保護和醫(yī)學上的應用，先后開發(fā)了北京胡同虛擬現(xiàn)實游覽交互系統(tǒng)、秦兵馬俑陣列運動模擬、虛擬內(nèi)窺鏡等程序；華中理工大學機械學院工程檢測實驗室將其虛擬實驗室成果在網(wǎng)上公開展示，供遠程教育使用；復旦大學、上海交通大學、廣州暨南大學等一批高校也開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于教學和科研。由上可知，虛擬現(xiàn)實技術雖然在國內(nèi)外的教育教學中有所應用，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當中，而對廣大普通大、中、小學生的普及則遠遠不夠。

虛擬現(xiàn)實的三大頭戴顯示器

Oculus

它在2012年的8月就登陸了眾籌網(wǎng)站，開啟了消費級虛擬現(xiàn)實的先河。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所構建的VR游戲、外接設備、游戲手柄等已初具規(guī)模。

HTC Vive

這是一款基于PC平臺的虛擬現(xiàn)實頭戴顯示器，其背后大樹則為游戲巨頭Valve，在游戲資源方面更具實力。HTC Vive突出更逼真的臨場感，對于使用環(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的項目，更加明確了頭戴設備會作為PlayStation系列主機的配件的位置。

未來展望

高盛曾作出預測，截至2025年，VR教育產(chǎn)值有望達到7億美元。并將覆蓋K-12和教學軟件領域。虛擬現(xiàn)實（VR）技術正在向商品化邁進，圍繞VR眼鏡、增強現(xiàn)實（AR）設備的商業(yè)潛能。專家認為，VR技術很快能讓化學家們進入微觀世界，浸沒在分子世界里。如此一來，從中學教學到藥物設計各方面都會受到影響。

進入VR眼鏡時代，化學家不用再在電腦上對著二維屏幕設想三維結構。虛擬現(xiàn)實設備，如Oculus Rift和HTC Vive的眼鏡，能通過立體顯示和頭部跟蹤技術，帶來直觀的全景畫面：由計算機生成的虛擬分子隨著人們頭部轉(zhuǎn)動，自然地進入視野。在增強現(xiàn)實中能生成半浸沒式環(huán)境，將計算機圖像重疊顯示在用戶未被擋住的視域。

據(jù)技術咨詢公司CCS Insight預測，虛擬現(xiàn)實眼鏡只是剛開始銷售，預計到2016年底達到近10億美元。這是第一代眼鏡，售價并不便宜：Oculus Rift是599美元，HTC Vive要799美元。按預測的勢頭，到2020年VR眼鏡和AR設備的出貨量將達到9600萬套。研究人員認為，這是輪到VR眼鏡出場的時代。

美國伊利諾伊大學理論與計算生物物理學集團高級研究程序員約翰·E.斯通的團隊正在開發(fā)分子可視化程序，他預測這波即將來到消費市場的VR眼鏡浪潮是個轉(zhuǎn)折點，就像第一批大量生產(chǎn)的汽車。

今后，化學家們在某個報告會上戴著VR眼鏡查看分子結構，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。”

對于今后虛擬現(xiàn)實的教育領域的應用，比爾·蓋茨在峰會上發(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很適合教育領域。“學校能夠激發(fā)學生的內(nèi)在潛力和動力，”蓋茨稱：“如果我們可以借助（VR）實現(xiàn)引人入勝，那將是非常有價值的。”

蓋茨認為，VR將在教學設計和內(nèi)容研發(fā)等方面發(fā)揮重要作用。“VR可以讓教學更具吸引力，”他說：“虛擬現(xiàn)實可以增強帶入感，VR將在很多領域扮演重要角色，并且能抓住很多人的眼球。”

盡管蓋茨對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)學和科學課程的“教學法”不會因為人們把它放在一個虛擬現(xiàn)實框架中而發(fā)生改變。如果教學內(nèi)容的動畫元素過多，或者畫質(zhì)太過鮮艷，很可能會喧賓奪主，影響教學效果。

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，因為人們“無需漫長的等待就能夠接觸和感受VR，”但他也強調(diào)，“像學校這樣的很多場所都需要共享的高端設備。”