在線教育利用虛擬現(xiàn)實(shí)的現(xiàn)狀和未來(lái)

劉春林

上圖是2018年秋季學(xué)期，一群人類學(xué)專業(yè)的學(xué)生正全神貫注地研究埃及開(kāi)羅城外吉薩高原上一座墳?zāi)股狭什莸墓虐＜胺?hào)，但是與以往不同的是，他們當(dāng)中的一些人在美國(guó)馬薩諸塞州劍橋市的課堂，其他人在中國(guó)東部的教室里，沒(méi)有一個(gè)學(xué)生在北非附近。

在虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）社交軟件rumii的幫助下，這些學(xué)生（一半在哈佛大學(xué)學(xué)習(xí)，一半在浙江大學(xué)學(xué)習(xí)）在配備VR的教室里通過(guò)虛擬化身聚在一起開(kāi)展研究工作：這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的每個(gè)人都套上了Oculus Go VR頭戴設(shè)備，通過(guò)rumii這個(gè)“虛擬的橋梁”連接在一起。他們的教授啟動(dòng)了實(shí)驗(yàn)室，并加載了獅身人面像和其中一座墳?zāi)沟?D模型，團(tuán)隊(duì)可以在虛擬學(xué)習(xí)空間中進(jìn)行抓取和移動(dòng)，其他功能還包括實(shí)時(shí)高清視頻流和屏幕共享等。

中美學(xué)生立即行動(dòng)起來(lái)并開(kāi)始互相交談。他們自然地分成了幾個(gè)小組，開(kāi)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(xué)生們?cè)谔摂M教室體驗(yàn)后不久就去了吉薩高原，但那個(gè)初次的聚會(huì)已經(jīng)提前引發(fā)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(duì)話和沉浸式的互動(dòng)讓他們的埃及之旅變得更有價(jià)值，因?yàn)楫?dāng)他們?cè)谀抢锏臅r(shí)候，他們可以更切實(shí)地開(kāi)展合作和研究。

● 更接近現(xiàn)實(shí)世界的虛擬學(xué)習(xí)工具

1.獲取更直接的體驗(yàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)社交軟件rumii由西雅圖Doghead仿真公司設(shè)計(jì)。兩位聯(lián)合創(chuàng)始人（Chance Glasco和Mat Chacon）對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用前景有著相似的理念。

Glasco曾是知名游戲公司Infinity Ward的聯(lián)合創(chuàng)始人，最終他厭倦了游戲行業(yè)，決意離開(kāi)。就在那段時(shí)間他體驗(yàn)到了Oculus Rift——一款開(kāi)創(chuàng)性的VR游戲設(shè)備，這讓他感到震撼。離開(kāi)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(xiàn)實(shí)設(shè)備還有其他什么應(yīng)用前景?；氐桨臀骱螅珿lasco發(fā)現(xiàn)當(dāng)他與美國(guó)的朋友聯(lián)系時(shí)，相比視頻會(huì)議技術(shù)，VR提供了更可靠和更互動(dòng)的與人聯(lián)系的體驗(yàn)。

至于Chacon，他覺(jué)得虛擬現(xiàn)實(shí)可能是強(qiáng)大的課堂工具。他的直覺(jué)是基于美國(guó)教育家埃德加·戴爾（Edgar Dale）著名的但有爭(zhēng)議的理論——經(jīng)驗(yàn)之塔（Cone of Experience）。該理論認(rèn)為，人們通過(guò)直接體驗(yàn)對(duì)某件事物的記憶要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于僅僅閱讀、看到或聽(tīng)到它。早期的研究表明，Chacon關(guān)于VR的直覺(jué)是正確的。美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，使用沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)完成任務(wù)的速度比使用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)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(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序讓用戶以虛擬化身參與到可視化（類似于真實(shí)面對(duì)面而非通過(guò)文字溝通）的交流環(huán)境中，可以幫助參與遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的學(xué)生感受到更多的聯(lián)系和更少的孤立，從而幫助解決在線課程極高輟學(xué)率的挑戰(zhàn)。2018年，Doghead與Full Sail University合作，在學(xué)校游戲研究項(xiàng)目的在線課程中使用rumii，并計(jì)劃擴(kuò)展到所有課程。

Glasco特別看好虛擬現(xiàn)實(shí)在這方面的前景，他堅(jiān)信有一天傳統(tǒng)在線課程會(huì)被虛擬現(xiàn)實(shí)所取代。“沒(méi)有人還會(huì)懷念傳統(tǒng)在線課程，”他說(shuō)，“這只是把數(shù)據(jù)以最無(wú)聊的方式輸入你的大腦?！?/p>

另外，虛擬現(xiàn)實(shí)教室讓學(xué)生有機(jī)會(huì)舉手以自然的方式提問(wèn)，感覺(jué)能更直接地投入到課堂中——這完全不同于傳統(tǒng)在線課程的隨時(shí)會(huì)“跳出”課堂那種平淡乏味的體驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境除了拉近距離以及為遠(yuǎn)程學(xué)生提供更像真實(shí)教室的體驗(yàn)之外，還提供了另一個(gè)優(yōu)勢(shì)：虛擬角色的半匿名性讓人感覺(jué)更加舒適。這就涉及所謂的變形效應(yīng)（Proteus Effect），即環(huán)境會(huì)塑造人的行為，對(duì)于虛擬環(huán)境中個(gè)人的角色會(huì)塑造他們的行為，或者虛擬現(xiàn)實(shí)用戶的行為可能會(huì)受到其虛擬化身特征的微妙影響等。不過(guò)，Doghead公司聲稱這些改變?cè)趓umii中是積極的。

例如，Doghead公司最近利用虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)幫助美國(guó)佛羅里達(dá)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(huì)工作者配對(duì)的人談到了在這個(gè)空間里感到更安全和更快的敞開(kāi)心扉：

“他們并不覺(jué)得這是一次尷尬的談話。就像你在視頻會(huì)議中一樣。你感到和某人在一起很舒服，因?yàn)槟愀杏X(jué)和他們?cè)谝黄?。與此同時(shí)，在虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔后面，在這個(gè)代表你身體語(yǔ)言和聲音的化身后面，你會(huì)感到安全——因?yàn)槠渌瞬荒芸吹侥愕拿娌糠磻?yīng)，所以他們對(duì)你減少了很多主觀評(píng)判?！?/p>

● 更成熟的虛擬現(xiàn)實(shí)教育內(nèi)容

在最近公布的對(duì)900多名在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域工作的開(kāi)發(fā)人員的調(diào)查中，三分之一的人回答說(shuō)，教育是他們當(dāng)前或潛在工作的重點(diǎn)。除了游戲和非游戲類娛樂(lè)，虛擬現(xiàn)實(shí)在課外輔導(dǎo)、STEM學(xué)習(xí)、實(shí)地考察和在線學(xué)習(xí)等教育方面的應(yīng)用比訓(xùn)練、醫(yī)療保健、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和任何其他非娛樂(lè)性應(yīng)用得分都高。顯然教育比游戲、娛樂(lè)以外的任何其他行業(yè)都更能推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)的未來(lái)。

下面推薦一些領(lǐng)先的虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用。

1.虛擬的實(shí)地考察

“利用虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行實(shí)地考察是一項(xiàng)需要正確構(gòu)建且龐雜的任務(wù)，”斯坦福大學(xué)虛擬人類互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)始主任Jeremy Bailenson在他2018年出版的關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)教育的《按需體驗(yàn)》一書中寫道，“好消息是，一旦建成，它們就可以大規(guī)模分發(fā)。”

事實(shí)上，Discovery Education公司已經(jīng)通過(guò)其虛擬的實(shí)地考察吸引了數(shù)百萬(wàn)學(xué)生，其內(nèi)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(xiàn)實(shí)驅(qū)動(dòng)的阿片類藥物成癮背后的科學(xué)觀察）、技術(shù)（關(guān)于農(nóng)業(yè)科技公司agtech的系列體驗(yàn)）等。除了“谷歌探險(xiǎn)”這個(gè)擁有超過(guò)1000次教育旅行的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用外，Discovery Education是在教育中利用虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行實(shí)地考察的主要內(nèi)容提供商。

盡管虛擬現(xiàn)實(shí)是否比其他沉浸式媒體學(xué)習(xí)工具更有效尚無(wú)科學(xué)定論，但它正在顯示出真正的教學(xué)前景。美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員（包括Jeremy Bailenson）最近的一項(xiàng)研究，考察了在虛擬現(xiàn)實(shí)中有關(guān)氣候變化的實(shí)地考察活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)“探索更多虛擬空間的參與者與科學(xué)內(nèi)容形成了更深層次的認(rèn)知聯(lián)系，并且能夠比那些沒(méi)有探索水下世界的參與者更好地學(xué)習(xí)、回憶和保留海洋酸化的原因和影響”。

2.藝術(shù)教育

抽象表現(xiàn)主義先驅(qū)Helen Frankenthaler于1966年創(chuàng)作的《藍(lán)色秋天》被收藏在密爾沃基藝術(shù)博物館的永久藏品中，但你不必跋涉到威斯康星州去體驗(yàn)它。任何虛擬現(xiàn)實(shí)用戶都可以放大Frankenthaler大膽的鈷顏料畫作來(lái)細(xì)看，甚至聽(tīng)作家Neil Gaiman對(duì)藝術(shù)歷史背景和細(xì)節(jié)的講解來(lái)細(xì)品。

Neil Gaiman是紐約藝術(shù)教育虛擬現(xiàn)實(shí)公司Boulevard的顧問(wèn)委員會(huì)成員，該公司將博物館和畫廊體驗(yàn)帶入虛擬現(xiàn)實(shí)。其中包括當(dāng)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(jiǎng)（歐洲最重要和最有威信的視覺(jué)藝術(shù)大獎(jiǎng)）獲得者Grayson Perry的畫作。藝術(shù)體驗(yàn)日益虛擬化的另一個(gè)顯著例子是克雷默博物館（The Kremer Museum），它在一個(gè)虛擬畫廊中擺放了荷蘭各知名大師的畫作。

3.在線輔導(dǎo)

虛擬現(xiàn)實(shí)還有助于更好地將導(dǎo)師與需要額外指導(dǎo)的學(xué)生聯(lián)系起來(lái)。UniVRsity（即將改名為Universe）是一家位于美國(guó)紐約州伊薩卡市的初創(chuàng)公司，由兩名康奈爾大學(xué)的學(xué)生創(chuàng)立。他們將6至12年級(jí)學(xué)生與合格的輔導(dǎo)教師配對(duì)，在輔導(dǎo)期間，他們給學(xué)生配備了Oculus頭戴設(shè)備。該公司專攻計(jì)算機(jī)科學(xué)課程，也與化學(xué)、生物學(xué)和SAT預(yù)科課程的學(xué)生合作。輔導(dǎo)教師在公司設(shè)計(jì)的虛擬教室中上課，在那里他們可以調(diào)出文件并在虛擬白板上板書。

進(jìn)一步地，這方式將被引入到全班教學(xué)。而且公司與紐約和佛羅里達(dá)州的學(xué)校合作，共同創(chuàng)始人Nicolas Barone將用VR設(shè)備為高中學(xué)生開(kāi)設(shè)AP計(jì)算機(jī)科學(xué)課程。

4.虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境

根據(jù)美國(guó)勞工統(tǒng)計(jì)局的預(yù)測(cè)，從2016年到2026年，美國(guó)的STEM類職業(yè)數(shù)量將增長(zhǎng)近11%，這比非STEM工作的增長(zhǎng)率高出3.5%以上。

但是，大學(xué)開(kāi)展需要頻繁動(dòng)手操作的STEM學(xué)習(xí)需要最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室，建設(shè)和使用成本都很高。Labster為30種不同的虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境實(shí)現(xiàn)了流程大眾化，這些實(shí)驗(yàn)室可以在Daydreams（由Labster合作伙伴Google制造的VR穿戴設(shè)備）上進(jìn)行訪問(wèn)，允許學(xué)生實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)細(xì)菌、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中跟蹤細(xì)胞的呼吸，甚至對(duì)準(zhǔn)媽媽進(jìn)行超聲波檢查等與真實(shí)相當(dāng)?shù)牟僮?。目前?50多家機(jī)構(gòu)使用該技術(shù)。

5.STEM教學(xué)

K-12的STEM教育是大學(xué)的STEM虛擬實(shí)驗(yàn)室的準(zhǔn)備階段。為此，Lifeliqe提供了數(shù)百種面向核心標(biāo)準(zhǔn)的通用課程模型，涵蓋了面向K-12學(xué)習(xí)者的化學(xué)、生物、物理和其他科學(xué)課程，所有課程均提供交互式3D或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。該公司還與VR系統(tǒng)制造商HTC Vive合作，提供了全息透鏡擴(kuò)展功能，如允許解剖學(xué)專業(yè)的學(xué)生打開(kāi)、旋轉(zhuǎn)和放大3D器官模型。該公司開(kāi)發(fā)的交互式VR博物館應(yīng)用程序能讓學(xué)生沉浸在從史前自然場(chǎng)景到外太空的各種環(huán)境中。

● 更期待的未來(lái)挑戰(zhàn)

盡管虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)足夠先進(jìn)，可以成為一個(gè)強(qiáng)大的教育工具，且在教育領(lǐng)域的足跡范圍也不斷擴(kuò)大，但一些挑戰(zhàn)依然存在。

首先，教育內(nèi)容還不夠豐富。為教育開(kāi)發(fā)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容需要大量的資金支撐，也需要足夠長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間。因此，這需要更多開(kāi)發(fā)者和教師加入進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)共建共享。這樣的網(wǎng)絡(luò)社區(qū)正在出現(xiàn)，如Sketchfab，在那里人們可以上傳和分享3D、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的素材。

其次，虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備的價(jià)格是制約其大規(guī)模進(jìn)入教育領(lǐng)域的一個(gè)因素。市面上雖然有便宜的設(shè)備，但用于教育的功能強(qiáng)大且易用的設(shè)備價(jià)格較高，讓學(xué)校無(wú)法大規(guī)模采用。這需要增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有更大的突破。

不過(guò)，數(shù)字光場(chǎng)技術(shù)的飛躍正在將虛擬現(xiàn)實(shí)帶向一個(gè)類似全息甲板的未來(lái)場(chǎng)景，到時(shí)候?qū)W生不需要笨重的可穿戴設(shè)備就能輕松開(kāi)展學(xué)習(xí)。

這似乎是很遙遠(yuǎn)的未來(lái)，但它已經(jīng)發(fā)生了。