在線教育利用虛擬現實的現狀和未來

劉春林

上圖是2018年秋季學期，一群人類學專業的學生正全神貫注地研究埃及開羅城外吉薩高原上一座墳墓上潦草的古埃及符號，但是與以往不同的是，他們當中的一些人在美國馬薩諸塞州劍橋市的課堂，其他人在中國東部的教室里，沒有一個學生在北非附近。

在虛擬現實（VR）社交軟件rumii的幫助下，這些學生（一半在哈佛大學學習，一半在浙江大學學習）在配備VR的教室里通過虛擬化身聚在一起開展研究工作：這兩個團隊的每個人都套上了Oculus Go VR頭戴設備，通過rumii這個“虛擬的橋梁”連接在一起。他們的教授啟動了實驗室，并加載了獅身人面像和其中一座墳墓的3D模型，團隊可以在虛擬學習空間中進行抓取和移動，其他功能還包括實時高清視頻流和屏幕共享等。

中美學生立即行動起來并開始互相交談。他們自然地分成了幾個小組，開始使用rumii軟件提供的繪圖小工具圈出他們將在埃及研究的象形文字。

雖然學生們在虛擬教室體驗后不久就去了吉薩高原，但那個初次的聚會已經提前引發了有意義的合作，盡管他們之間相隔了7000多英里。

正是這種自然的對話和沉浸式的互動讓他們的埃及之旅變得更有價值，因為當他們在那里的時候，他們可以更切實地開展合作和研究。

● 更接近現實世界的虛擬學習工具

1.獲取更直接的體驗

虛擬現實社交軟件rumii由西雅圖Doghead仿真公司設計。兩位聯合創始人（Chance Glasco和Mat Chacon）對虛擬現實的應用前景有著相似的理念。

Glasco曾是知名游戲公司Infinity Ward的聯合創始人，最終他厭倦了游戲行業，決意離開。就在那段時間他體驗到了Oculus Rift——一款開創性的VR游戲設備，這讓他感到震撼。離開游戲公司后，他一直在思考：除了游戲外，這種最新且成熟的虛擬現實設備還有其他什么應用前景。回到巴西后，Glasco發現當他與美國的朋友聯系時，相比視頻會議技術，VR提供了更可靠和更互動的與人聯系的體驗。

至于Chacon，他覺得虛擬現實可能是強大的課堂工具。他的直覺是基于美國教育家埃德加·戴爾（Edgar Dale）著名的但有爭議的理論——經驗之塔（Cone of Experience）。該理論認為，人們通過直接體驗對某件事物的記憶要遠遠多于僅僅閱讀、看到或聽到它。早期的研究表明，Chacon關于VR的直覺是正確的。美國賓夕法尼亞州立大學的一項研究發現，使用沉浸式虛擬現實來完成任務的速度比使用傳統計算機程序的速度快兩倍多。

2.幫助更自然的交流

像rumii這樣的社交虛擬現實應用程序讓用戶以虛擬化身參與到可視化（類似于真實面對面而非通過文字溝通）的交流環境中，可以幫助參與遠程學習的學生感受到更多的聯系和更少的孤立，從而幫助解決在線課程極高輟學率的挑戰。2018年，Doghead與Full Sail University合作，在學校游戲研究項目的在線課程中使用rumii，并計劃擴展到所有課程。

Glasco特別看好虛擬現實在這方面的前景，他堅信有一天傳統在線課程會被虛擬現實所取代。“沒有人還會懷念傳統在線課程，”他說，“這只是把數據以最無聊的方式輸入你的大腦。”

另外，虛擬現實教室讓學生有機會舉手以自然的方式提問，感覺能更直接地投入到課堂中——這完全不同于傳統在線課程的隨時會“跳出”課堂那種平淡乏味的體驗。

虛擬現實環境除了拉近距離以及為遠程學生提供更像真實教室的體驗之外，還提供了另一個優勢：虛擬角色的半匿名性讓人感覺更加舒適。這就涉及所謂的變形效應（Proteus Effect），即環境會塑造人的行為，對于虛擬環境中個人的角色會塑造他們的行為，或者虛擬現實用戶的行為可能會受到其虛擬化身特征的微妙影響等。不過，Doghead公司聲稱這些改變在rumii中是積極的。

例如，Doghead公司最近利用虛擬現實來幫助美國佛羅里達州南部的人口販賣受害者。獲得的反饋是，那些在rumii虛擬空間里與社會工作者配對的人談到了在這個空間里感到更安全和更快的敞開心扉：

“他們并不覺得這是一次尷尬的談話。就像你在視頻會議中一樣。你感到和某人在一起很舒服，因為你感覺和他們在一起。與此同時，在虛擬現實頭盔后面，在這個代表你身體語言和聲音的化身后面，你會感到安全——因為其他人不能看到你的面部反應，所以他們對你減少了很多主觀評判。”

● 更成熟的虛擬現實教育內容

在最近公布的對900多名在增強現實、虛擬現實和混合現實領域工作的開發人員的調查中，三分之一的人回答說，教育是他們當前或潛在工作的重點。除了游戲和非游戲類娛樂，虛擬現實在課外輔導、STEM學習、實地考察和在線學習等教育方面的應用比訓練、醫療保健、產品設計和任何其他非娛樂性應用得分都高。顯然教育比游戲、娛樂以外的任何其他行業都更能推動虛擬現實的未來。

下面推薦一些領先的虛擬現實教育應用。

1.虛擬的實地考察

“利用虛擬現實進行實地考察是一項需要正確構建且龐雜的任務，”斯坦福大學虛擬人類互動實驗室創始主任Jeremy Bailenson在他2018年出版的關于虛擬現實教育的《按需體驗》一書中寫道，“好消息是，一旦建成，它們就可以大規模分發。”

事實上，Discovery Education公司已經通過其虛擬的實地考察吸引了數百萬學生，其內容主要包括航空航天（約翰遜航天中心的虛擬幕后之旅）、健康（虛擬現實驅動的阿片類藥物成癮背后的科學觀察）、技術（關于農業科技公司agtech的系列體驗）等。除了“谷歌探險”這個擁有超過1000次教育旅行的虛擬現實應用外，Discovery Education是在教育中利用虛擬現實進行實地考察的主要內容提供商。

盡管虛擬現實是否比其他沉浸式媒體學習工具更有效尚無科學定論，但它正在顯示出真正的教學前景。美國斯坦福大學研究人員（包括Jeremy Bailenson）最近的一項研究，考察了在虛擬現實中有關氣候變化的實地考察活動，發現“探索更多虛擬空間的參與者與科學內容形成了更深層次的認知聯系，并且能夠比那些沒有探索水下世界的參與者更好地學習、回憶和保留海洋酸化的原因和影響”。

2.藝術教育

抽象表現主義先驅Helen Frankenthaler于1966年創作的《藍色秋天》被收藏在密爾沃基藝術博物館的永久藏品中，但你不必跋涉到威斯康星州去體驗它。任何虛擬現實用戶都可以放大Frankenthaler大膽的鈷顏料畫作來細看，甚至聽作家Neil Gaiman對藝術歷史背景和細節的講解來細品。

Neil Gaiman是紐約藝術教育虛擬現實公司Boulevard的顧問委員會成員，該公司將博物館和畫廊體驗帶入虛擬現實。其中包括當代多位知名畫家的畫作，如拉斐爾前派畫家Dante Gabriel Rossetti，以及特納獎（歐洲最重要和最有威信的視覺藝術大獎）獲得者Grayson Perry的畫作。藝術體驗日益虛擬化的另一個顯著例子是克雷默博物館（The Kremer Museum），它在一個虛擬畫廊中擺放了荷蘭各知名大師的畫作。

3.在線輔導

虛擬現實還有助于更好地將導師與需要額外指導的學生聯系起來。UniVRsity（即將改名為Universe）是一家位于美國紐約州伊薩卡市的初創公司，由兩名康奈爾大學的學生創立。他們將6至12年級學生與合格的輔導教師配對，在輔導期間，他們給學生配備了Oculus頭戴設備。該公司專攻計算機科學課程，也與化學、生物學和SAT預科課程的學生合作。輔導教師在公司設計的虛擬教室中上課，在那里他們可以調出文件并在虛擬白板上板書。

進一步地，這方式將被引入到全班教學。而且公司與紐約和佛羅里達州的學校合作，共同創始人Nicolas Barone將用VR設備為高中學生開設AP計算機科學課程。

4.虛擬實驗室環境

根據美國勞工統計局的預測，從2016年到2026年，美國的STEM類職業數量將增長近11%，這比非STEM工作的增長率高出3.5%以上。

但是，大學開展需要頻繁動手操作的STEM學習需要最先進的實驗室，建設和使用成本都很高。Labster為30種不同的虛擬實驗室環境實現了流程大眾化，這些實驗室可以在Daydreams（由Labster合作伙伴Google制造的VR穿戴設備）上進行訪問，允許學生實現培養細菌、在實驗過程中跟蹤細胞的呼吸，甚至對準媽媽進行超聲波檢查等與真實相當的操作。目前有250多家機構使用該技術。

5.STEM教學

K-12的STEM教育是大學的STEM虛擬實驗室的準備階段。為此，Lifeliqe提供了數百種面向核心標準的通用課程模型，涵蓋了面向K-12學習者的化學、生物、物理和其他科學課程，所有課程均提供交互式3D或增強現實技術。該公司還與VR系統制造商HTC Vive合作，提供了全息透鏡擴展功能，如允許解剖學專業的學生打開、旋轉和放大3D器官模型。該公司開發的交互式VR博物館應用程序能讓學生沉浸在從史前自然場景到外太空的各種環境中。

● 更期待的未來挑戰

盡管虛擬現實技術已經足夠先進，可以成為一個強大的教育工具，且在教育領域的足跡范圍也不斷擴大，但一些挑戰依然存在。

首先，教育內容還不夠豐富。為教育開發完整的虛擬現實內容需要大量的資金支撐，也需要足夠長的開發時間。因此，這需要更多開發者和教師加入進來，實現共建共享。這樣的網絡社區正在出現，如Sketchfab，在那里人們可以上傳和分享3D、增強現實和虛擬現實的素材。

其次，虛擬現實硬件設備的價格是制約其大規模進入教育領域的一個因素。市面上雖然有便宜的設備，但用于教育的功能強大且易用的設備價格較高，讓學校無法大規模采用。這需要增強現實和虛擬現實技術有更大的突破。

不過，數字光場技術的飛躍正在將虛擬現實帶向一個類似全息甲板的未來場景，到時候學生不需要笨重的可穿戴設備就能輕松開展學習。

這似乎是很遙遠的未來，但它已經發生了。