混合现实在未来教育中的应用展望

王江汉+刘修军

摘 要 本文通过对当前科技最前沿的“混合现实”技术应用进行分析总结，结合未来教育教学应用的需求，展现了“混合现实”技术在教育领域的应用结合点。

关键词 虚拟现实 增强现实 混合现实 教育教学

中图分类号：G40 文献标识码：A

随着移动互联网的飞速发展，以及互联网+产业概念的深入，在教育发展方面，人们逐渐认识到教育与前沿科技的结合。然而，在虚拟现实、增强现实以及混合现实技术应用方面，与传统教育的结合，自然而然成为移动互联网时代新的展望方向，同时也是教育领域对科技创新提出的新的需求点。

1 混合现实技术

混合现实（MR）是一组技术组合，它是继虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术发展而来，不仅提供新的观看方法，还提供新的输入方法，而且所有方法相互结合，从而推动创新 。输入和输出的结合对中小型企业而言是关键的差异化优势。这样，混合现实就可以直接影响您的工作流程，帮助您和您的员工提高工作效率和创新能力。让我们来看一些可行的方案，了解其工作原理和对有何助益。

混合现实技术（MR）是虚拟现实技术的进一步发展，该技术通过在现实场景呈现虚拟场景信息，在现实世界、虚拟世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。

2 混合现实与教育教学应用

2.1 教学资源虚拟化

混合现实的最大优势在于把现实的东西虚拟化，这样一来，以前比较稀缺的现实资源就会很容易实现虚拟资源的共享，而且还可以还原到现实场景当中来，从而取得更好的实际动手效果。这种教育教学新理念，其实在当前美国教育中已经看到了一丝影子，即STEAM。STEAM是这五个单词的缩写：Science（科学），Technology（技术）， Egineering（工程），Arts（艺术）， Maths（数学）。有人称这个STEAM教育打破学科界限很好玩，比如技术和工程结合，艺术和数学结合，科学和工程结合，STEAM是一种教育理念，有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式。STEAM是一种重实践的超学科教育概念。任何事情的成功都不仅仅依靠某一种能力的实现，而是需要借于多种能力之间，比如高科技电子产品的建造过程中，不但需要科学技术，运用高科技手段創新产品功能，还需要好看的外观，也就是艺术等方面的综合才能，所以单一技能的运用已经无法支撑未来人才的发展，未来，我们需要的是多方面的综合型人才。从而探索出STEAM教育理念。这种新的结合方式正是未来混合现实技术与教育领域结合的趋势。

有了混合现实技术，学生可以通过虚拟现实设备来到“真实”的火箭发射场地亲手组装一台火箭，如果一切顺利，可以点火升空。稍有差错，火箭可能坠毁，或是爆炸。不必担心，一切都是虚拟的，重复操作，也完全不用担心设备成本或是损耗的问题。所以，在未来无论是航天、医学，还是本文讨论的教育领域，这种虚拟化的动手实验教育必会成为主流。

2.2 教育远程指导

有了混合现实技术作为远程协作的工具，那么远程协作工作将变得更加逼真、更加准确。

在教育领域，这种技术应用在一些对专业能力和动手能力要求很高的专业学习上。专家在进行远程协作指导过程中，通过混合现实技术，既能够清楚地掌握学生学习状态，又能够逼真地向学生展示实际操作过程。甚至可以成为一名指挥很多人的多面手。比如，在汽车维修专业教育中，真正地专家通过现场演示，学生围观的教学方式得到的效果并不理想，因为这种传统的教学方式让学习和实践在 时间跨度上的割裂的关系，要解决这个问题，只能是让专业老师手把手地、一对一地教学实践，很显然，这种教学方式并不现实。

有了混合现实技术，以上的教学瓶颈问题迎刃而解。老师和学生同时进入混合现实场景，学生可以和老师同时进行设备的操作，老师可以随时观察学生操作的规范性。同时，谁都不用担心设备损坏带来的成本问题。

此外，不仅在教育领域，还有维修、市政、电力水管维护应用中，往往需要很多人深入一些作业，工作往往又脏又苦又累。如果想要找到足够多的技术水平又很高的专业技术人员去做，显然很困难。但是让初级技术人员去做又缺乏足够的工作能力，这就给混合现实技术带来了新的机遇。

3 混合现实技术应用瓶颈

一方面，用户输入技术难题，虚拟现实更大的挑战也许是如何在虚拟世界中与目标进行互动。Oculus Rift只是对用户的头部进行跟踪，但是并不能追踪身体的其它部位。比如玩家的手部动作现在就无法真正模拟。“输入是能够给用户带来最重要和明显的体验，如果不能模拟动作，用户总会找不到自己的手在哪里。”Luckey表示。

虚拟现实如何输入是游戏开发者和硬件制造商目前非常大的困扰。虽然现在Xbox的手柄已经可以成为PC的控制器，但是在实际应用中还缺乏一些经验。其它控制装置，比如Razer Hydra和STEM系统，虽然都给出了很多承诺，但是依然还是不能模拟使用者的双手。

目前还没有明确的方法来知道如何具体的实现虚拟现实技术在手势上的追踪。“我们都知道有些事物不太对劲，他们已经妨碍了我们与虚拟世界之间的沟通。”Luckey说。Oculus似乎依然在开发属于自己的输入设备，但是目前还没有太大的成果。

“有些人在采取措施，但是目前大家都不知道自己要做的是什么。虽然有控制器、还有枪，但是我们需要的是一种专门为虚拟现实设备开发的专用输入设备，并且会成为主流。它不一定很完美，但是必须要超越一把剑、一支枪甚至是一双手。这是非常困难的，不过模拟一只手要比枪难度更大。”他表示。

另一方面体现在带宽要求上，特别是在移动通信领域，混合现实技术提出100MB/S以上的带宽需求，这对当前的LTE网络来说是不太现实的。随着5G技术的全面推进，相信在未来3年之内，速率问题将得到根本性地解决。

参考文献

[1] 什么是真正的STEAM教育[J].个人图书馆，2016.

[2] 张秀梅.虚拟现实技术想要成主流还需跨越五个障碍[J].腾讯数码，2014.

[3] 尹火娇.数字科技馆中混合现实技术的应用[J].无线互联科技，2016（09）：135-136.

[4] 李峰.混合现实技术在科普展示中的应用[J].科技创新导报，2011（08）：246-248.endprint