创客空间2.0：VR主题的创客空间建设

管雪沨 吴俊杰

创客教育具有典型的装备驱动的特征，但它又不是装备竞赛，更不是有装备就万事大吉了，在从创客空间1.0到创客空间2.0的发展过程中，相对于开源机器人、人工智能而言，VR（虚拟现实）设备可能是需要新投入的一大块预算。之前我们努力地推动各级各类创客嘉年华和竞赛活动，推动创客教育普惠课程的开源课程建设，实际上都是为了让硬件能够充分地用起来，能够有更好的教育产出。本期，关于创客教育2.0核心技术的“三板斧”已经到了尾声，“编筐编篓，重在收口”，我们来看一看VR主题的创客空间建设又有哪些切实的问题需要解决。后续我们还将从学术的角度继续探讨创客空间2.0时代的教与学的变化及其对社会的发展可能带来的积极影响。

管雪沨

江苏省常州市北郊小学校长、党支部副书记。江苏省教育信息化专家组成员、省教育科研先进工作者，江苏省网络名师、常州市名教师工作室领衔人、高級教师，中国系统仿真学会3D教育与装备专业委员会副主任委员。从事教育信息化工作二十余年，组织大批教师参与信息化建设与应用，多次承担“国培计划”讲师、全国教育信息化活动专家工作。曾担任全国中小学生电脑制作活动创客项目裁判长，受邀出席首届世界教育信息化大会作“创客教育”主题发言。

吴俊杰

北京景山学校信息技术教师及物理教师，STEM教育研究者，研究方向为创客教育的普及课程和教师专业发展。在创新创业领域，致力于从教育的角度推动可持续发展理念下的模块可重用的设计，推进电子、家电、家具、建筑行业的可重用设计的理念和消费行为。

吴俊杰：管老师，我们其实已经很熟悉了，相信很多人之前更多地了解您是一位创客教育和教育信息化名师，但以后可能更多的人会对您的另外两个身份更加熟悉，其一是常州市天宁区北郊小学的校长，负责学校的全面工作，其二是中国系统仿真学会3D教育与装备专业委员会副主任委员，具体对接中小学创客教育和虚拟现实、3D建模一类的仿真技术的教育应用。所以，此次创客空间2.0的相关讨论中，对于如何建设虚拟现实主题的创客空间，促进VR技术的落地和3D建模技术的升级，我们也一起调研了很多学校和企业，从不同的角度给出一个系统化的呈现。

首先，我们需要回顾一下VR技术的发展历史，它与人工智能技术可能有着类似的背景，我不是很清楚在VR和虚拟现实或者更大范围内的虚实结合领域，在人类的技术发展史上是不是也有一些起伏，或者有一些标志性的事件在影响着我们对该技术的认知，虚拟现实技术这一轮的发展，主要的促进动力来自哪里？

管雪沨：虚拟现实技术从历史的发展角度来说，已经有60多年的发展史了，其实它发展的背景也很简单，最初的研究动力就是如何用计算机在二维的平面上去显示一个三维物体。我们今天能看到的三维游戏、3D视频和大量三维建模软件都在这条技术的发展路线上，这其实也是创客空间2.0的代表性技术VR和创客空间1.0时代的代表性技术3D打印的一个衔接。

这一轮虚拟现实技术的发展，实际上一开始它背后的推动力，主要是在硬件上有了一个巨大的提升，就是大家常常能够在商场看到有人展示和体验的VR头显设备。这种基于双目显示的沉浸式虚拟现实硬件，在科研院所的实验室里一直都是有的，但是价格常常让学校和家庭无法承担，因此这种设备只能应用于科学实验和技术探索，不能走进普通家庭和基础教育。与开源硬件降低了物联网和机器人的开发及应用价格一样，随着液晶技术、图形芯片技术、传感器技术的发展，我们把虚拟现实的硬件设备小型化、轻便化、民用化，把它的价格降到家用计算机和手机的水平。

开源硬件是在2007年兴起的，创客运动是在2011年左右兴起的，VR技术的快速发展也是在这个时期，而且它的故事很“创客”，最开始也是源自众筹，这体现了创客平台除了普及创客技能之外的“孵化优秀企业”这一特征。但虚拟现实其实是一个大的领域，教育只是其中的一个应用场景，从国内的角度来看，虚拟现实技术现在可能没有2017—2018年那样红火了，但是从整个行业的发展来看，虚拟现实技术正处在一个稳步发展的状态。在技术创新领域有一句话叫“我们常常高估一个技术在五年内的发展，却低估它在十年后的发展”。目前，虚拟现实设备的分辨率、移动性和便捷性都在不断地提升，其交互的简易程度也在提高。在今年全球电子产品都因受到新冠肺炎疫情影响而下滑的情况下，游戏用途的VR头盔上半年销量又提升了一个量级。可以设想，就像电视、投影仪对教育的影响一样，在未来的五年，VR显示设备对教育的综合影响也将会凸显出来，而校园创客空间可能是一个最好的测试各种教学模式的场所。

吴俊杰：其实一直以来，创客空间就承担着一个功能，就是技术民主化，或者说让极客阶段的技术能够比较容易地进入到普通公众的生活当中这样一个角色，这也是国内的创客教育承担的一个很重要的功能。据我了解，在已经建设好的创客空间中，有一些预算比较高的学校，已经配置了部分VR设备，还有很多学校也建设了专门的VR教室。估计在这一轮创作空间2.0的迭代更新中，会有更多的学校将采购VR设备放在预算范围内。那么这些设备怎样才能在学校场景中有一个更好的应用，这些应用的方式如何才能够更好地让学生真正地去驾驭虚拟现实技术，是创客教师、学科教师和校长都需要共同面对的问题。

管雪沨：虚拟现实可以分为几类应用场景，其中一类应用场景是知识的传授。VR最早的应用就是从这里开始的，但这也是目前体验最差的一个场景。因为在知识传授的场景下，我们有很多性价比更高的方式，如PPT、视频、传统的互联网和现在的直播一系列技术。这就是我们调研下来，发现很多试图用VR课程资源来辅助讲解物理课、化学课的“VR播放展厅”式的VR教室，师生在其中上课的体验并不很好的一个原因。产生这样的结果的原因有很多，但最主要的还是与教师只是用别人设计好的“VR版PPT”，不能自主开发自己的教学资源有关。

另一个场景是技能教育或者说劳动体验。在技能型的场景下，我们其实已经能看到很多的VR技术落地应用，如应急演练、消防演练、技能实操等，在这些行业中，VR技术已经逐渐地生根、发芽和渗透。然而，在技术教育的场景中，教师要处理好教学目标，用来培训飞行员的VR教学系统和用来让小学生感受垃圾分类的VR教学系统，其实效性要求和仿真程度一定是不一样的，虽然VR技术的沉浸性和切实的教学效果，已经被要求更高的技术领域所认可，但这需要专门领域的很大投入，且在基础教育领域其合理性存疑。

接下来就是创客空间中的VR应用是什么样的，我认为创客空间是一个非常特殊的空间，对于技术而言，它承担的是一个去魅的过程，即探索技术的本源是什么。所以我们会看到在创客空间中融合了大量的技术，但这些技术都是以技术本源的形态出现的，如开源硬件更多出现的是裸露的单片机，而不是现成的乐高一类的产品;传感器更多的是以元器件的形态出现的;机械结构的教学是以原始建模加激光切割的形式去建构的。这也是为什么说在创客空间2.0中，开源机器人比产品化的机器人更锻炼学生的能力。对于VR技术也是这样，让学生以一个创作者的心态，而非一个使用者的心态去看待它，是创客空间中的VR技术应用最核心的部分，这一点和创客文化是一以贯之的关系。这对于部分喜欢更具诱惑的VR游戏的学生而言也是一个脱敏的过程，进而帮助他们更好地处理虚实关系。

所以我认为虚拟现实技术在教育中的应用，可以分不同的空间属性。在创客空间里的应用，更应该把虚拟现实技术最本源的东西、最核心本质性的东西呈现给孩子，让孩子们能够了解这个技术，并基于这样的初级工具进行一些最基本的创作和最基本的作品展示。我认为在创客空间2.0建设中，这样的虚拟现实技术教学场景是一个更务实的选择，也是一个落地实操性更强的选择。

吴俊杰：我自己认识虚拟现实技术也经历了一个发展过程，如最早的时候由于学校创客空间的预算比较高，所以就配置了VR设备。但是在电教部门的教师问我是配一套还是配二十套时，企业给我的方案基本上是玩一个VR环境的过山车游戏或者看一段恐龙历险的影片。我就询问他们，能不能对游戏进行修改，自己制作VR场景，他们说不能够修改。这样我就觉得可能只需要让学生感受一下就可以，没有必要配置更多的这种设备。直到最近，我开始发现，有能够把3D建模、编程以及VR场景的搭建和应用结合在一起的平台，并且可以从计算机到手机VR到头显VR进行不同配置的文件，这时，“玩VR而不是被VR玩”的教学热情才被激发出来。例如，我可以制作一个简单的三维游戏，或者是建立一个学校的3D校史馆，也可以制作一些简单的三维课件。这时，我才发现有必要开始在创客空间中系统地进行VR应用的教学。

教学的过程首先是三维建模的教学，如我们要建立一所学校的虚拟的校史館，需要建立一个3D模型，这些模型有房屋的入口，还有展示墙的设计，这就需要把图片以贴图的方式放在展示墙上。接下来，我们将进入软件，把立体模型导入，并通过编程设计交互效果。交互效果可以是鼠标的操作或者是用开源硬件MaKey MaKey、Arduino leonardo模拟的鼠标键盘操作，也可以是手机VR中的三轴加速度传感器以及注视悬停一类的交互操作，还可以是头显VR手柄中更加复杂的交互体验。甚至使用虚谷号一类的高性能可投屏的开源硬件自制VR头显，这样一个过程就有了创客空间中不同层次的VR学习体验，让学生像专业的VR工程师一样工作。

当然，对于一个综合项目而言，学生需要考虑交互效果、三维模型的设计以及编程。这体现了创客空间2.0阶段的教学综合化的特点。一段很短的VR场景的搭建，可能比一些简单的3D模型设计要消耗多出几十倍的时间，但这个过程也正是VR本身的价值所在，考虑到教学时间的限制，我们仍需要优选出一个合适的教学顺序，甄选相应的教学案例。

管雪沨：其实就VR产业而言，大家可以从更传统的一个产业来看，它本质上是媒体产业，与印刷术、广播、电视机、互联网、移动互联网在媒体领域的不断进步和迭代是一样的。当我们定义清楚了VR产业的媒体属性之后，我们就知道VR产业的发展一定是由于一种VR的硬件载体的广泛应用和发展带来的VR内容，也就是媒体内容的应用和发展，进而再带动它周边的各种各样的应用朝着一个确定的路径发展。

在国外，我们已经看到了这样一种明确的趋势，超过百万量级的VR硬件设备销售与VR视频、VR游戏相互配合，形成了正向的反馈过程。有的游戏平台上已经获得了千万美金以上的营收，这样的产业循环雏形已经建立。我们可以看到，这样的一个雏形的建立给国内VR产业带来了很大的压力，虽然作为世界工厂，我们仍然承担着VR硬件的代工，但是在VR产业价值链的上游，政策性的失言则是更为危险的问题，因为这直接影响着国际产业的竞争力特别是新一轮文化软实力的竞争。

如果我们把眼光放得更长远一点，放在未来十年、十五年新兴媒体空间下的话语权争夺上，那么我们今天应该为这件事做出非常多的准备。VR内容能够产生极其强大的共情能力，深刻影响使用者的行为，如果我们不能理解VR技术会对社会带来的变革，那可能不能为十年或者十五年之后，技术可能给社会带来的冲击，做一个良好的反馈和应对。

吴俊杰：那我觉得技术人才的储备就显得非常关键了，我们常说普及编程是让学生重新学会写字的一个过程，那么普及VR技术，可能就是让学生重新学会画画。让教育滋养创客，让创客丰富教育，仍然是创客空间2.0阶段需要执行的一贯的原则。国际上更多的做法是用消费带动市场的做法，但作为一个涉及精神文明和价值观的领域，VR相关技术在我国的推广可能会像三十年前推广计算机一样，将校园应用视作一个重要的渠道，而创客教育这些年在国内的发展正好提供了这样的一个舞台。这有助于在虚拟现实的关键技术领域实现一个动态、灵活、充满生机、风险可控的大市场。VR领域充满想象力，它代表着精神生活的极大丰富和感官的无限可能，但虚实关系的基本矛盾处理不好的话，也存在着成为精神鸦片的风险。在未来，脑机接口，会像嗅觉、触觉一类的更为复杂的人类感官的模拟，仍然很有希望成为创客空间的热门选题。所以从VR切入的创客空间2.0建设，仍具有很大的想象空间。

科幻片《未来学大会》中描绘了一个人被虚拟化的过程，一位过气的大明星为了救治自己的孩子，出卖了自己的3D影像，让其替自己完成后续的电影作品。影片营造了一个虚实融合的世界，但离开眼前的迷障后，现实世界却是一片污水横流的贫民窟。所以，虚拟现实技术可能成为一个创富机会，但人类应永远在其面前保持“物质决定意识”的唯物主义定力。

与此同时，我们也应当看到虚拟现实技术在远程协作、交互式设计领域的重要价值，我们也可以设想不同的创客空间通过类似VRchat的虚拟场景，使用虚拟人物面对面交谈的场景。这个过程，可能比我们料想的在知识传授中全面使用VR技术还要快。

管雪沨：从2000年到2010年，我们用十年的时间让每位教师基本可以熟练地操作计算机，制作演示文稿。我相信有了教师可以自己制作VR资源的工具，VR资源也会从创客空间中走出来，走向教育信息化这个更大的领域。教学是情感与情感的交流，当VR资源中流淌出来的是学生自己的老师的声音的时候，显然更容易产生共情和沉浸的学习体验。从学校校长和一位教育信息化老兵的角度出发，发动全校的教师学习制作VR资源也是一个很好的提高创客空间设备使用实效的办法。在这个过程中，需要大量的学科3D教育资源，也需要做相应的教育装备研究。如果从2020年到2030年，我们再用十年甚至不到十年的时间，让每一位教师都可以制作VR资源的话，这对于我们畅想2035年的中国教育、2049年的中国教育都有重要的启发意义。所以，我很看好VR主题的创客空间建设在创客空间2.0总体建设当中的独特价值。

（感谢山东临沂的武玉柱老师和VRSchool团队的杨威老师对文中数据调研工作的贡献）