5G+XR开启智慧教育新时代

专题主持人：孙 伟 吕 云

专题策划人：奚春雁 宋文婷

《计算机教育》请我组织一下虚拟现实（5G+XR）教育专题。正好，从4 年前起，我辞去做了13 年的北京航空航天大学软件学院院长职务以后，就一直从事把虚拟现实技术应用到义务教育、职业教育和高等教育之中的工作。更为重要的是5G 的出现，5G 与VR 互相赋能，给我们带来了无限的想象力空间。能够在这个领域为这个社区做一些工作非常符合《计算机教育》杂志和我的想法与愿望。

VR（全称Virtual Reality）应当包含更为广义的AR（增强现实）和MR（混合现实）。在许多情况下，人们把它们统称为XR。VR 技术近年来高速发展，是这几年科技圈最火的名词之一，和大数据、人工智能等一起构成了世界前沿科技。听闻VR，人们通常首先想到的是游戏，但随着VR 技术在社会众多领域的普及应用，人们开始逐步知晓VR 的技术原理，理解其沉浸性、互动性和情境性强的优势。在VR 众多应用场景中，教育领域是目前被大家公认的最主要的应用场景。Burdea G和Philippe Coiffet 在1994 年提出了虚拟现实的3 个基本特征：想象性（Imagination）、交互性（Interaction）和沉浸性（Immersion），即虚拟现实的3I 特征。虚拟现实技术能够颠覆传统教学内容的学习方式，让学生在虚拟的环境中与教学内容互动，解决传统课堂中互动性、情境性、沉浸性不强的问题，在教学实践中拥有广阔的应用前景。随着国家教育信息化时代的到来，VR 教育带来的已不仅仅是教育形式和学习方式的改变，更重要的是它将对传统教育的理念、内容、手段、方法等各个方面带来颠覆性的变革 。VR 技术所带来的沉浸式教学和实训超越了所有其他的教育手段。我们将在以后的文章中逐步报告出各种VR 教学有效性的研究结果。加之我国5G 移动通信技术的发展，5G 和VR 互相赋能，5G 所带来的多路高清视频和云端实时渲染的能力让VR 教育拥有了更为广阔的发展前景和发展空间。跨越千里的老师和学生，可以同处一个虚拟空间进行互动交流，共享优质教学资源。这还为解决我国当下突出的教育不均衡问题提供了一种极富成效的手段。

西方发达国家对于VR 教育的研究可以追溯到20 世纪80 年代；相较而言，国内的相关研究最近才起步，但是赶超的势头猛烈。这个5G+XR 专题的建立希望成为一个教师、学术界和工业界VR 教育交流的场所，帮助我国在VR 教育领域引领潮流。

本期收录的3 篇文章分别报告作者们在义务教育和高等教育阶段VR 教育应用以及在好莱坞电影工业领域的探索。张莉和路虹剑老师研讨在国家小学科学新课标提出以培养学生科学素养为宗旨的情况下，如何利用VR 技术为学生的探究活动创设真实情境以实现传统教学中难以实现或达到的情境目的，从而帮助一线科学教师。他们的研究发现，沉浸式虚拟现实技术在丰富教学资源、拓宽教学形式、支持学生探究、提高课堂效率等方面都有显著优势。吕云、洪玉洁、孙伟介绍将虚拟现实技术应用到义务教育领域里的几个实践案例，简要描述与中国移动集团共同创新研制的5G+XR 智慧教育解决方案，说明如何把一个虚拟现实智慧教育解决方案部署到800 多万人口的遵义市的中小学和如何帮助高等院校利用5G+XR 技术建设虚拟仿真教学项目，通过优质教育资源共享，推动优质教育均衡发展。来自好莱坞电影后期制作产业界的Norman Wang 博士则向我们介绍VR 虚拟制作技术是如何在影视拍摄中节省大量成本和时间。虚拟制作技术是一种使用虚拟摄像机捕获虚拟场景中虚拟演员的虚拟表演的技术。这个技术由著名导演詹姆斯·卡梅隆（James Cameron）的“阿凡达”（Avatar）率先采用，如今已被电影业广泛采用，事实上目前正在孕育着一场革命。