尚俊杰
近年來,隨著圖形圖像技術的快速發展,虛擬現實技術越來越成熟,在教育中的應用價值也越來越引人注意。所謂虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR),指的是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界,提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,讓使用者如同身臨其境一般,觀察三度空間內的事物。虛擬現實最為人熟知的或許就是3D電影了,或者模擬駕駛。
隨著時間推移,增強現實(Augmented Reality,簡稱AR)更加引人注意,它是在虛擬現實的基礎上發展起來的新技術,是通過計算機系統提供的信息增加用戶對現實世界感知的技術,將虛擬的信息應用到真實世界,并將計算機生成的虛擬物體、場景或系統提示信息疊加到真實場景中,從而實現對現實的增強。比如,頭戴頭盔,走在大街上,就可以隨時看到幾十年前的街道景象。
我們在這里不去管技術的細節,也不去區分什么是虛擬現實,什么是增強現實,什么是模擬,什么是仿真,我們只是來思考一下,這些虛擬現實類技術在教育中究竟有什么用?
首先,利用這些技術,可以實現以前無法或者很難實現的教學方式。比如,醫學院的學生需要大量解剖人體,可是尸體很難找,而虛擬解剖就可以部分代替。再如,飛行員必須練習應對被鳥撞、引擎著火等危險情況,可是在正常的飛行練習中很難碰到這些情況,而虛擬實驗可以模仿這樣的危險情況。在中小學的教學中,學生應該做大量的物理、化學實驗,可是在現實中因為各種條件的限制,很多實驗無法進行,而利用虛擬實驗則可以替代。
其次,虛擬現實技術可以人為地增加或減少因素,可以拉長或壓縮實驗過程。很多時候,在完全真實的情境中的學習效果未必就好。比如,如果希望學生了解小麥的生長過程,今年10月種下去,明年5月收割,到時候學生可能早忘了,而虛擬農場可以在短時間內讓學生體驗播種、施肥、澆水、成熟、收割等全過程。
當然,虛擬現實還有很多優點,如相對便宜、比較安全等。所以虛擬現實技術(或增強現實技術)最近幾年在教育中尤其是職業教育中得到了比較廣泛的應用。比如,學生需要學習掌握數字車床的操作技巧,但是數字車床很貴,學校買不起那么多,就可以用虛擬的數字車床來學習。再如,建筑專業的學生可以在虛擬系統中練習打地基、搭桁架等操作技巧。
不過,筆者認為,以上價值雖然重要,但是最重要的是,真實社會正在和虛擬社會不斷融合,在虛擬系統中學到的方法就是將來真實社會中應對實際問題的解決方法。比如,對于微創手術來說,當醫生在病人身上打好洞之后,他不可能用肉眼看著洞做手術,只能看著旁邊的電腦屏幕做手術。在這樣的情況下,如果虛擬解剖系統設計得好,醫生其實很難區分旁邊躺的是真人還是假人,那么醫學院的學生在虛擬解剖系統中學到的方法不就是未來給真的病人做手術的方法嗎?再如農民種地,會不會有一天老農在家里通過平板電腦就可以管理農場了呢?一看小麥的成熟指數到了100%,一點“收割”按鈕,自動駕駛的收割機就去地里將小麥收割回來了。我想這至少在一望無際的東北平原上是很有可能實現的。如果真是那樣,學生在模擬農場中學到的知識是否就是未來在真實農場需要用到的知識呢?
當然,前景雖然美好,但是發展過程可能會很漫長,這有賴于信息技術的全面深入發展。不過,常言道,“站在風口上,豬都能飛起來”。那么站在“互聯網+”這個風口上,再吹上幾年幾十年,難道就不能實現嗎?如果真的實現了,對當前的教育理念會有什么挑戰呢?