虚拟现实的教育价值

张渝江

在美国费城郊外Methacton学区的一所高中，在海洋地理学课上，学生们参观了澳大利亚的大堡礁；而在西班牙语课上，他们又造访了西班牙和墨西哥的城市。这可不是传统的大屏幕看图片和视频，而是“身临其境”地虚拟实地考察。这得益于该校的师生们参加了谷歌公司的“探险先锋计划”（Google Expeditions Pioneer Program）。该项目允许学生在教师的指导下，360度体验全球地标或者其他有趣的地方，如马丘比丘、外太空、南极等。而所需要的设备则是智能手机、廉价的谷歌纸板（Google Cardboard），以及配套的App所构建的虚拟现实装置。

该地区负责技术集成的克里斯·劳埃德和蕾拉·里昂教师说，这种探险可以为班级正在学习的主题提供一个很好的补充，且相关技术的部署和使用也非常简单。“当我们第一次在培训会上介绍这一概念时，教师们就非常兴奋，”里昂说，“当我们开始实施时，每个教师都想参与进来。”

● 敲门者

虚拟现实设备早已出现，不过并未在公立学校普及。现在更多消费级的虚拟现实产品开始销售，如HTC Vive和Oculus Rift。然而，它们在教室中有一席之地吗？

“早在上个世纪90年代就有廉价的虚拟现实设备，但其质量不尽如人意。”波士顿非营利组织PublicVR的执行总监杰夫·雅各布森说，现在开发的虚拟现实设备包含了头盔显示器，其效果也令人惊叹，但是其价格却高达500～1000美元，“显然这针对的是高端玩家。这样的设备可能对少数学校有意义，但目标并非真正面向K12学校。”PublicVR长期从事教育虚拟现实技术相关研究和软件开发。

雅各布森说：“现在谷歌纸板的价格已经是大多数K12学校负担得起的，不过还需要一个高性能的智能手机。”

风险投资者和科技巨头清楚地看到了虚拟现实的未来。2014年Facebook以20亿美元收购了虚拟现实公司Oculus。2016年，总部在佛罗里达的一家名为Magic Leap的技术公司获得了7.93亿美元的C轮风险投资。该公司正研发某种类型的可穿戴设备，能使虚拟现实具有身临其境的体验。

虚拟现实要进入学校可能还面临着一些障碍，如未来这些高性能的虚拟现实产品会降低到学校可以接受的价格吗？相关厂商会聚焦K12教育应用的开发吗？最关键的问题是，对学校来说，虚拟现实是否还有更多教育价值可以挖掘，而不仅是用于虚拟实地考察。

在过去的几年中，虚拟现实的应用范围已经从军事和航空领域进入到更多主流的专业领域，如经理人、教师、教练和治疗师等行业培训都受益于虚拟现实赋予的身临其境的体验。

虽然K12和大学使用虚拟现实技术的统计数据并未公布，但是致力于为学校课堂提供虚拟现实环境下的教学课程和内容、教师培训和技术工具的公司数量的快速增加，反映出这个市场的价值潜力。同时，许多文章、研究和会议也展示了欧洲和美国的数百间教室中沉浸式虚拟现实技术给教学带来的巨大进步。

早期使用虚拟现实的学习主要集中在硬科学课程——生物、解剖、地质和天文。在这些课程教学中，学生通过虚拟现实技术与三维物件、动物和环境交互使得学习变得丰富、有趣。捷克共和国的一所学校的生物课World of Comenius项目，就采用了三维体感控制器和定制的头戴式虚拟现实设备Oculus Rift DK2。这个项目被誉为是科学学习创新的典范。

在其他学科领域，虚拟现实工具还用来协同构建建筑物模型，探索历史遗迹和自然环境的空间效果。利用虚拟现实技术，有的教师还能提供身临其境的历史演变的时空场景，激发学生对文学、历史和经济等学科主题的学习。有些学生对事物内部有浓厚的兴趣，虚拟现实技术能够让学习者看到原子、磁场甚至发动机内部的运作情况。

不可否认，即便谷歌纸板的相关应用还很简单，但该公司在2015年9月启动的探险先锋计划让虚拟现实技术已经真正地敲开了K12学校的大门。一个20美元的纸盒子加上智能手机构成的虚拟现实设备，让教师们不用驾车送学生们到实体地点，就能够身临其境地参观世界各地的100多个神奇的地方。目前，全球数百万名学生体验到了虚拟现实的魅力，虚拟现实改变教育的第一步已经迈出。

● 尝鲜者

虽然高端的虚拟现实系统还很昂贵，但一些学区已经迫不及待地开始采购和应用。在美国佐治亚州的海恩斯维尔市，有近一万名学生的利伯蒂县学区花费了50万美元为六所学校建立了虚拟现实系统实验室。

其技术允许学生与仿真虚拟环境中的对象展开交互。每个实验室的典型配置包括：每两个学生一个虚拟现实工作站，以及一个教师工作站，每人配备追踪眼镜和交互式电子笔。虚拟全息图像可以从屏幕上升起，立体地展示，学生可用电子笔来对其进行操作。例如，学生操控虚拟心脏，可以看到它泵血的过程，并听到和感觉到它的跳动。

“当我头戴虚拟现实眼镜时，我感到触觉得到了延伸。我们认为这超越了学生们平常会接触到的事物，极大地拓宽了他们的视野。”学区主管Valya Lee说，这套虚拟现实系统内置了很多课程计划和学习支持，正好适合学区倡导的个性化学习。1998年的“虚拟现实技术在教育界的应用”的研究也为虚拟技术更适合学生的个性化学习提供了依据。该研究在多项试验中让来自不同背景、年龄的学生都通过虚拟现实获得了更好的体验。

除了新事物带来的新鲜感增强了学生的参与度，Valya Lee还深信这套虚拟现实系统能促进学生学业表现的改善。她认为衡量单一变化带来的影响不靠谱，必须要思考建立包含虚拟现实系统在内的一套全面的数字学习体验框架。尽管价格听起来很沉重，她补充道：“一旦推广普及到更多的学校，随着时间的推移，我们认为这将得到更为丰厚的回报。”

● 改良者

如果说高端的虚拟现实头盔过于超前和昂贵，那么这里有另外一套方案供学校选择。

亚当·纽曼是纽约地区的一位副校长，同时也是一家增强现实App公司Aug That的CEO。教师或学生在智能移动设备上通过增强现实App扫描一张图片，即可触发后续动作，让图片在屏幕上“活过来”。例如，扫描发动机的图纸，屏幕呈现发动机3D模型；扫描课堂照片，屏幕出现课堂的360度虚拟环境；扫描杂志上的新闻人物照片，屏幕出现该人物的演讲视频。“我清楚虚拟现实的魅力，但该技术还不完善，使用时间长了学生会感觉到眩晕和恶心。我觉得增强现实对学校更有成本效益，将会成为主流的教学技术。”有了几年的增强现实解决方案在商业领域的应用经验，纽曼决定推出针对K12的增强现实App。

在纽曼看来，增强现实的易用性比虚拟现实更好。“作为一个教育工作者，我最关注的是教师对新技术的接受度。如果教师能在教室里自如地使用技术，那么就能增加学生的参与度。”纽曼说，“如果它太复杂，教师则不会使用它。”

大多数教师面临时间的约束，不会过多地花时间来利用这些新兴技术；但如果容易上手，教师们就会推荐给学生。据纽曼介绍，增强现实受到了师生的欢迎，且还看到高中生们创建了可带回家继续探究的虚拟实验室。

科林·布鲁克斯是一位小学体育教师，他所在的学校每位学生都有一台iPad。学生们正在利用Daqri公司提供的增强现实4D解剖学App学习人体结构。利用软件公司提供的工作站，教师可以设计自己的课程。教师所要做的就是设计打印与课程内容匹配的目标图片，然后让学生通过特定的App来观看。通过iPad上的增强现实App扫描教师打印的图片，学生可以看到人体的4D模型和各种生理系统的视图。

布鲁克斯说他非常喜欢这套技术带给学生如此丰富的学习体验。在学习时，学生利用增强现实提供的极其强大的视觉来研究人体的不同器官和组件。学生只需按动模型中的开/关按钮即可隔离出肌肉、骨骼、血液循环等各类系统，观察每个细节以及了解其是如何协同运作的。“特别是动态的4D心脏，提供了很棒的视觉效果，激发了学生参与学习的积极性。”

● 创造者

毋庸置疑，不管是虚拟现实还是增强现实，其在学校中的教育价值正在逐渐地展现。不过相关技术的普及除了价格带来的资金压力，还有一个门槛就是对应课程内容的缺乏。美国图片社区500px的CEO安迪·杨（Andy Yang）评论道：“虚拟现实当前面临的主要挑战在于，内容制作成本很高。因此，简化内容制作技术，确保对用户而言虚拟现实内容触手可及，这是推广虚拟现实技术的关键。”

目前，一些教育初创公司已经看到了这一需求前景，相关的内容创造工具正在被开发出来。例如，服务于虚拟现实的平台Hashplay，面向所有人开放。作为一个虚拟现实内容的制作云平台，它允许任何人创建基于位置的360度交互式体验，并与他人分享。一家名为WakingAPP的以色列公司推出了一款名为ENTiTi Creator的工具软件，让那些毫无编程基础的人也能创作出VR/AR内容。

非盈利组织虚拟现实探索者（Virtual Reality Education Pathfinders）是由曾经担任过高中校长的雷克斯·科扎克创建的。这个组织目前与多个州近80所学校合作，帮助学区和教师们在课堂上实施虚拟现实和增强现实技术。该组织还激励学生们利用开源的三维建模软件Blender，研究和设计自己的虚拟项目，并创建2D和3D成像，然后转换成立体显示以创造身临其境的虚拟环境。

科扎克说，这个项目的核心是引导学生按照自己的兴趣去发挥想象、学习编程、在创造中学习，而不仅是获取和存储。

（相关文章链接：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/）