虚拟现实应用于教育的哪些领域?

虚拟现实应用于教育的哪些领域?
 
来源:中国教育网络
 
  今年2月份,权威机构高盛集团发布了《VR/AR:下一个通用计算平台》的详细报告,其中列举了最有可能率先实现应用的九大领域,教育作为其中之一,在结合虚拟现实技术进行探索的道路上展现出了巨大的潜力。目前关于VR+教育的构想和实现,国内外均有不少机构与企业正在尝试,VR的介入做到了过去很多不可能做到的事情。
  虚拟现实在教育方面的应用究竟如何呢?结合国内外的新闻,可以发现,教育方面的应用虽然已经陆续得到关注了,但是相对虚拟现实在游戏等方面的应用,教育方面的应用仍然太少了。
  国际上虚拟现实的教育应用
  首先,从国际上来看,科技公司盯上教育市场不是一天两天的事情了。Google和苹果都在努力往学校卖设备和软件,Google推便宜的Chromebook笔记本,苹果在卖硬件的同时曾经还想用iBooks取代教科书。不仅如此,去年,Google宣布了Expeditions Pioneer项目,向老师们提供所需的全部设备,利用虚拟现实技术带领学生们展开各种各样的冒险之旅,例如进入海底或外太空等;随后又与加州顶尖公立学校合作,免费推广虚拟现实的教室系统。
  日本某地小学则与三星合作,利用Gear VR免费为学生提供礼仪教学,在日本国内引起虚拟现实教育的热议。
  当前,将电子游戏用于教育有很大的潜力。知名模拟和教学游戏,例如《模拟城市》和Math Blaster已被应用于美国的小学教育。又比如,近期,微软除了给教师配置的教育工具类应用外,同时,增加了一项新的玩具--沙盒游戏Minecraft的教育版本,希望让学生们上课玩游戏。以MindcraftEdu为例,这款工具通过三维环境帮助学生们探索吉萨大金字塔,以及理解最基本的电子工程原理。
  相对于以往的给教师的教育工具,对于微软来说,用游戏来做教育是新的方法。在美国,人们对于能帮助学生学习的游戏的观念正在改变,教育界也有不少人看好Minecraft给学生补充知识的能力,而微软也想借助这款游戏将订阅服务Office 365 Edition做起来。
  此外,美国zSpace公司也是一家为VR教育提供解决方案的典型公司。zSpace由一台单独电脑和VR显示器组成,并配备有触控笔,帮助学生操纵虚拟3D物体,加强学习体验。
  在这场教育VR+的盛宴里,连“虚拟现实技术鼻祖”也摩拳擦掌。比如,全球第一款VR显示设备的发明者Tom Furness,近日启动了事业新阶段--VR教育。Furness目前正在借助AR/VR应用交流社区VirtualWorld Society建立VR内容创造者和金融支持联盟,把大众的客厅变成教室。通过Virtual World Society订阅用户的支持,Furness希望建立基础设施,以支持教育虚拟现实体验。
  那么,我们用虚拟现实能带来怎样的感受呢?署名为“IT之家”的作者撰文写到,“通过某些UGC(用户制作内容)平台,我们可以初步看到,虚拟现实能带来什么样的教育体验。这些平台支持除游戏以外,其他能带来沉浸感的体验。在新平台上,内容制作者可以帮助学生了解,小鸟如何在自己的生态环境中生存(Bird Simulator),以及管理一家餐厅有多么复杂(Workat a Pizza Place)。数百家教学机构利用Second Life向学生提供机会,在虚拟环境中参观大学、访问名胜古迹。”
  有部分国外院校开始使用VR技术。比如,国外一些高校利用VR技术吸引生源,推广校园文化。位于美国佐治亚州的Savannah艺术设计院校成为第一个大规模使用VR技术的高校,录制好校园介绍并寄给已被录取但尚未入学的学生。
  此外,位于加州圣何塞的科格斯韦尔大学(TheCogswell College)已经正式开办VR和AR专业,该学校也成为全球首家创办VR和AR行业人才认证的高校。
  高校的一些课程也加入虚拟现实技术。据近期的新闻报道,一群来自加州大学戴维斯分校和洛杉矶分校的研究人员发明了一种可以应用在教育领域的虚拟现实技术,通过3D立体的方式展示地形图沙盘。而这种基于“增大化现实”技术的沙盘甚至还可以让参观者用双手来移动山丘。
  据悉,这套增强现实沙盘的想法来自于想要给本科生进行时间学习科学的目的,然后加州大学戴维斯分校的研究人员就开发出了这种基于“增大化现实”技术的沙盘,随后洛杉矶分校负责建立模型和教育示范实验室,将这项技术转化为了成品。而这种方法可以让学生们自己塑造景观,团队希望可以利用这种沙盘让学生更好地理解各种地形地貌,而不用亲自到户外去。
  国内虚拟现实的教育运用
  目前,我国形成了以北京航空航天大学、清华大学、工业和信息化部电子工业标准化研究院、浙江大学等各大高校、研究院所和高科技公司联合研究开发制作,产学研密切结合的发展局面。
  从国内的企业来看,目前国内提出把VR技术应用在教育领域的公司包括:新东方、百度、安妮股份、厦门创壹软件等。其中,新东方和乐视在2015年已达成初步合作意向,双方将在英语课堂实现VR教学;安妮股份也启动了虚拟现实项目,以虚拟现实技术开发儿童教育产品;百度则计划2017年在贫困山区的学校构建一些VR教室。
  同时,许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用,并相继建起了虚拟现实与系统仿真的研究室,将科研成果迅速转化实用技术,如北京航空航天大学在分布式飞行模拟方面的应用;浙江大学在建筑方面进行虚拟规划、虚拟设计的应用;清华大学对临场感的研究等都颇具特色;哈尔滨工业大学在人机交互方面的应用。
  从虚拟现实的体验来看,利用虚拟现实技术,可以建立各种虚拟实验室,如地理、物理、化学、生物实验室等等,拥有传统实验室难以比拟的优势。利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地,其“设备”与“部件”多是虚拟的,可以根据随时生成新的设备。教学内容可以不断更新,使实践训练及时跟上技术的发展。同时,虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境,如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构显示等,在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验,从而加速和巩固学生学习知识的过程。虚拟现实的沉浸性和交互性,非常有利于学生的技能训练。包括军事作战技能、外科手术技能、教学技能、体育技能、汽车驾驶技能、果树栽培技能、电器维修技能等各种职业技能的训练。
  据媒体综合报道,清华大学、北京航空航天大学、上海交通大学等高等学府已在校内建立了虚拟现实技术实验室,主要从事VR的科学研究和技术开发。清华大学在计算机基础课程中,还增加了虚拟现实相关的内容。清华大学利用虚拟仪器构建了汽车发动机检测系统;北京师范大学教育部虚拟现实应用工程研究中心就主要从事这项技术在文化遗产保护和医学上的应用,先后开发了北京胡同虚拟现实游览交互系统、秦兵马俑阵列运动模拟、虚拟内窥镜等程序;华中理工大学机械学院工程检测实验室将其虚拟实验室成果在网上公开展示,供远程教育使用;复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学等一批高校也开发了一批新的虚拟仪器系统用于教学和科研。由上可知,虚拟现实技术虽然在国内外的教育教学中有所应用,但在我国教育中的使用仅局限于高校的研究性和探索性教学当中,而对广大普通大、中、小学生的普及则远远不够。
  未来展望
  高盛曾作出预测,截至2025年,VR教育产值有望达到7亿美元。并将覆盖K-12和教学软件领域。虚拟现实(VR)技术正在向商品化迈进,围绕VR 眼镜、增强现实(AR)设备的商业潜能。专家认为,VR技术很快能让化学家们进入微观世界,浸没在分子世界里。如此一来,从中学教学到药物设计各方面都会受到影响。
  进入VR眼镜时代,化学家不用再在电脑上对着二维屏幕设想三维结构。虚拟现实设备,如Oculus Rift和HTC Vive的眼镜,能通过立体显示和头部跟踪技术,带来直观的全景画面:由计算机生成的虚拟分子随着人们头部转动,自然地进入视野。在增强现实中能生成半浸没式环境,将计算机图像重叠显示在用户未被挡住的视域。
  据技术咨询公司CCS Insight预测,虚拟现实眼镜只是刚开始销售,预计到2016年底达到近10亿美元。这是第一代眼镜,售价并不便宜:Oculus Rift是599美元,HTC Vive要799美元。按预测的势头,到2020年VR眼镜和AR设备的出货量将达到9600万套。研究人员认为,这是轮到VR眼镜出场的时代。
  美国伊利诺伊大学理论与计算生物物理学集团高级研究程序员约翰·E.斯通的团队正在开发分子可视化程序,他预测这波即将来到消费市场的VR眼镜浪潮是个转折点,就像第一批大量生产的汽车。
  今后,化学家们在某个报告会上戴着VR眼镜查看分子结构,这一场景不难想象。斯通说:“将要发生的是,我们从最初只用它来看东西,发展到用它来完成特定任务。”
  对于今后虚拟现实的教育领域的应用,比尔·盖茨在峰会上发表主题演讲称,“VR视频所带来的沉浸感能够让那里的民众更好地观看并感知视频内容”。而这些“处于萌芽阶段的内容”让他发现,VR很适合教育领域。“学校能够激发学生的内在潜力和动力,”盖茨称:“如果我们可以借助(VR)实现引人入胜,那将是非常有价值的。”
  盖茨认为,VR将在教学设计和内容研发等方面发挥重要作用。“VR可以让教学更具吸引力,”他说:“虚拟现实可以增强带入感,VR将在很多领域扮演重要角色,并且能抓住很多人的眼球。”
  尽管盖茨对VR的未来很乐观,但他也指出,并非所有的科目都适合转化成VR内容。盖茨表示,数学和科学课程的“教学法”不会因为人们把它放在一个虚拟现实框架中而发生改变。如果教学内容的动画元素过多,或者画质太过鲜艳,很可能会喧宾夺主,影响教学效果。
  盖茨相信,像谷歌Cardboard这样的“低端”VR产品在普及方面能发挥重要的作用,因为人们“无需漫长的等待就能够接触和感受VR,”但他也强调,“像学校这样的很多场所都需要共享的高端设备。”