VR與教育的觸碰

前不久IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）就虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)在各個行業(yè)的未來發(fā)展趨勢進行了一次問卷調(diào)查。當(dāng)被問及“未來哪個行業(yè)將從VR大規(guī)模應(yīng)用中獲益最多”時，竟有36%的受訪者選擇了教育行業(yè)。

受訪者認(rèn)為，各種運用了VR技術(shù)的虛擬課堂及教科書，為教育工作者提供了一種新型授課工具，同時也為學(xué)生的學(xué)習(xí)過程帶來互動沉浸式體驗。

此外受訪者還認(rèn)為該技術(shù)將有利于推動工程建設(shè)（24%）、醫(yī)療（16%）和通信行業(yè)（9%）的發(fā)展。這次調(diào)查表明VR不僅已被很多公眾所了解，還進一步意識到該技術(shù)在教育等其他各行業(yè)的價值，而不僅僅局限在游戲及娛樂領(lǐng)域。

VR讓教育實現(xiàn)不可能

VR是運用計算機對現(xiàn)實世界進行全面仿真的技術(shù)，通過一系列傳感輔助設(shè)施，來達到真實體驗和基于自然技能的人機交互，最終實現(xiàn)一種三維現(xiàn)實。VR技術(shù)讓人有一種置身于虛擬境界之中的感覺，可用頭戴式顯示器或其它設(shè)備，把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，并提供一個新的、虛擬的感覺空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。

真實、互動和情節(jié)化是VR獨特的魅力所在，應(yīng)用在教育上可把益智游戲、情景化學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程教育等多種特性集合在一起，帶來嶄新的教育思維，解決很多以前不可能或無法解決的教育問題。如在表現(xiàn)一些空間立體化的原子、分子的結(jié)構(gòu)、分子的結(jié)合過程、機械的運動時，VR三維的展現(xiàn)形式必然使學(xué)習(xí)過程形象化，學(xué)生更容易接受和掌握；傳統(tǒng)實驗室，有許多實驗是根本不可能做的，如核反應(yīng)實驗，還有些實驗是不能讓學(xué)生做的，如涉及到放射性物質(zhì)或有毒物質(zhì)的部分。

此外許多昂貴的實驗、培訓(xùn)器材，由于受價格的限制而無法普及。利用虛擬技術(shù)，可以有效地解決實驗條件與實驗效果和成本之間的矛盾，這種虛擬實驗既不消耗器材，也不受場地等外界條件限制，可重復(fù)操作，直至得出滿意結(jié)果，同時它還具備絕對的安全性，不會因操作失誤而造成人身事故；在歷史教學(xué)中，以往只能通過教師的描繪來激發(fā)學(xué)生的想象，在學(xué)生的頭腦中創(chuàng)建出這個虛擬的空間來。使用虛擬現(xiàn)實后，學(xué)生可以身臨其境地進入那段歷史，跟隨講解向?qū)г谔摂M世界里漫游，同扮演著各種角色的虛擬演員談話，就像歷史穿越一樣；學(xué)生復(fù)習(xí)功課時，想要回顧知識點，打開自己的虛擬設(shè)備，立刻就會出現(xiàn)一個虛擬形象的老師來講解。

VR讓原來稍顯死板的教學(xué)變得可愛起來，寓教于樂，有效地激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣，同時它還能夠有效地創(chuàng)建學(xué)習(xí)情景、支持合作、促進交流、促進知識表達和應(yīng)用，從而有效地構(gòu)建一個非常優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境。

多方推進

此次IEEE調(diào)查中，如此多的公眾了解VR并看好在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，是與近年來專業(yè)廠商、機構(gòu)、研究機構(gòu)的努力推進密不可分的。如美國zSpace公司早在2012年就推出了面向教育的VR方案，目前在美國本土已有上萬的學(xué)生使用zSpace進行學(xué)習(xí)。zSpace系統(tǒng)由虛擬現(xiàn)實顯示一體機、互動操作筆、3D眼鏡和相關(guān)程序軟件組成。其操控很方便，拿起zSpace操作筆在一體機屏幕上移動，被選中的物體就會隨著你的移動而移動或者旋轉(zhuǎn)。如果你手中的筆遠(yuǎn)離屏幕，物體就會隨之被拉出畫面，仿佛漂浮在空中一樣，如果需要，還可以對物體進行虛擬分解切割操作。有些應(yīng)用程序還提供了多種感知反應(yīng)，比如，學(xué)生操作心臟物體時，可以看到心臟的跳動，聽到心臟跳動的聲音。通過zSpace系統(tǒng)學(xué)生可以很容易地進行操作體驗、錯誤修正和改變，而不用擔(dān)心會有任何物質(zhì)成本消耗或者需要善后的事發(fā)生。通常情況下，學(xué)校都會采購zSpace STEAM實驗室套件，包括12臺學(xué)生使用的虛擬現(xiàn)實工作站和一臺教師使用的工作站，每個工作站都有配備一個互動操作筆和不同的教育軟件。2015年9月zSpace被正式引入中國市場。

從目前來看zSpace的價格還有點小貴，不利于被廣泛接受，那有沒有便宜點的呢？答案是YES！谷歌的Cardboard可以說是為VR普及做出了很大貢獻。Cardboard是一個簡單的平民級VR設(shè)備，外殼是用紙板做的，售價僅幾美元。其基本原理是在橫置的手機上分屏分別顯示左右眼對應(yīng)的畫面，分別通過凸透鏡投射到人眼中，使人所看到的東西呈現(xiàn)出3D立體感。然后通過手機自帶的陀螺儀來捕捉人頭部的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)類似市面上的頭戴式VR設(shè)備的沉浸式體驗。

為了加速普及，谷歌還把制作這個設(shè)備的所有材料和制作圖紙都公開了出來。谷歌的Cardboard設(shè)備在虛擬現(xiàn)實市場是如此深入人心，目前全球出貨量已達到500萬臺。2015年5月谷歌面向教育機構(gòu)推出Expeditions項目，該項目包括VR設(shè)備Cardboard、路由器、智能手機和平板電腦，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)幫助孩子提升課堂體驗。

9月谷歌又推出VR體驗服務(wù)，免費為學(xué)校提供虛擬現(xiàn)實教室系統(tǒng)，并開發(fā)了一個項目叫做谷歌探索，結(jié)合Cardboard和谷歌地圖，將全世界的虛擬環(huán)境呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，如今已有50萬名學(xué)生進行了虛擬現(xiàn)實教育體驗。

不僅國外廠商，國內(nèi)廠商對VR教育也同樣充滿興趣。如樂視去年12月23日發(fā)布了其首款手機式VR頭盔LeVR CooL1，并與新東方建立合作在英語課堂上實行VR全景英語教學(xué)模式。目前通過樂視視頻APP已經(jīng)能看到樂視教育與新東方合作的360°全景視頻內(nèi)容，打開口語課堂視頻就是進行360°觀看，讓用戶有置身課堂之感。可以想見的是，在VR課堂上學(xué)員戴上VR頭盔學(xué)習(xí)，場景式體驗將更為真實，互動性、趣味性、真實性將大大提高在線教育課程的體驗感。

同樣在去年，12月29日鳳凰傳媒在京召開發(fā)布會，宣布旗下鳳凰創(chuàng)壹軟件有限公司研發(fā)的教育云平臺——100維爾教育網(wǎng)正式上線。該教育云平臺采用VR技術(shù)制作各種具有物理屬性的元器件、檢測儀器儀表、實訓(xùn)設(shè)備及三維互動虛擬實驗場景，用戶可根據(jù)實驗要求自主操作，所有元器件、檢測儀器儀表、實訓(xùn)設(shè)備等都會根據(jù)其相應(yīng)的物理屬性產(chǎn)生互動反應(yīng)，達到用戶可身臨其境進行逼真的虛擬仿真實驗?zāi)康摹?/p>

同時用戶還可對所有三維實驗設(shè)備模型或其部件模型任意方向旋轉(zhuǎn)及視點變換，該平臺還提供三維動畫演示與相關(guān)原理文字自動同步顯示和語音解說，方便用戶理解。該平臺目前擁有涵蓋基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育、高等教育、遠(yuǎn)程教育在內(nèi)的500多門課程，300多萬個三維模型資源以及超過百名教學(xué)名師的在線授課資源。

除了廠商，國家和高校對VR教育也很重視。近幾年國內(nèi)一些知名高校陸續(xù)建立了一些VR實驗室，教育部更是在2015年批準(zhǔn)了清華大學(xué)數(shù)字化制造系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學(xué)中心、北京航空航天大學(xué)空天電子信息虛擬仿真實驗教學(xué)中心等100個虛擬仿真實驗教學(xué)中心作為國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心。清華大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程中，還增加了虛擬現(xiàn)實相關(guān)的內(nèi)容，教師通過介紹VR技術(shù)的最新成果，幫助學(xué)生更深入理解VR技術(shù)，并預(yù)測VR未來發(fā)展方向。

事實上，只要是VR產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)廠商企業(yè)或組織機構(gòu)，都會把教育作為VR應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，只是由于在這次VR熱潮中，游戲及娛樂發(fā)展得更快更易被大眾接受而掩蓋了教育應(yīng)用的潛在光芒。

普及的障礙

多方推進及媒體的廣泛宣傳讓VR教育已為不少人所知，但這并意味著可以大規(guī)模普及了，因為還存在一些不足。

首先是價格較高。盡管VR技術(shù)所需的硬件設(shè)備在不斷改進，成本也在逐步降低，但是相對來講，大部分設(shè)備的造價依然很高，不是普通學(xué)校可以接受的。如果降低硬件配置要求，那么用戶體驗將受到影響，會因畫面顆粒感、延遲、眩暈等不佳效果，導(dǎo)致用戶體驗不佳。如被稱作VR先行者的暴風(fēng)魔鏡第一代產(chǎn)品就被用戶吐槽畫質(zhì)粗糙、眩暈感強烈，玩了幾分鐘就堅持不下去了。除了硬件，相應(yīng)軟件的開發(fā)費用也很昂貴，軟件所要達到的效果受到各方面影響，許多算法和相關(guān)理論也都不很完善。

其次，內(nèi)容缺乏。教育教的是內(nèi)容，講究的是質(zhì)量，內(nèi)容是根本，技術(shù)是手段。而目前由于內(nèi)容生態(tài)不完善，真正生產(chǎn)內(nèi)容的廠商數(shù)量并不多，加上很多內(nèi)容制作商并不熟悉VR內(nèi)容制作特性，因此好的就更稀有。此外有的VR設(shè)備因技術(shù)等種種原因，場景單一，內(nèi)容單調(diào)。學(xué)生使用VR得不到想要的知識，體驗不到豐富內(nèi)容，教師使用VR達不到教學(xué)目的，提升不了教學(xué)質(zhì)量，自然就會對使用VR失去興趣。

再次，VR實驗室雖然方便學(xué)生操作，也可以減少危險的發(fā)生，但是各種數(shù)據(jù)都是預(yù)先設(shè)定的，不利于學(xué)生自主創(chuàng)新。每個學(xué)生都有不同的學(xué)習(xí)方法，使用不同的教學(xué)方式，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)平臺不一定能滿足每個學(xué)生不同的需求，所實現(xiàn)的教學(xué)效果也因人而異。

第四，VR的潛在危害。有學(xué)者指出，長時間使用VR設(shè)備會造成昏眩、視覺疲勞，甚至?xí)谰脗σ暳Γ€會出現(xiàn)方向感階段性的迷失、忘記自己是在了虛擬還是現(xiàn)實中。此外佩戴VR虛擬現(xiàn)實眼鏡后，看不到現(xiàn)實周圍情況，可能會造成摔倒或碰傷的危險。Oculus官方也特別聲明，建議13歲以下的兒童不要戴虛擬現(xiàn)實眼鏡，同時Oculus建議成年人也不要長時間佩戴VR設(shè)備。雖然目前還沒有確鑿的證據(jù)顯示VR一定會對人體造成傷害，但仍然值得警惕。

美好未來

應(yīng)該說VR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用目前還停留在初級探索階段，仍存在一些問題需要克服，不過其未來一定是美好的、應(yīng)用前景必然是廣闊的。隨著各種軟硬件和內(nèi)容問題的解決及成本不斷降低，VR一定會在教育領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。相信不久的將來，VR教室、VR實驗、VR校園、VR考場都將會出現(xiàn)，這些新興的教育形式必將在未來教育領(lǐng)域中占有重要的一席之地。