在线教育利用虚拟现实的现状和未来
刘春林
上图是2018年秋季学期，一群人类学专业的学生正全神贯注地研究埃及开罗城外吉萨高原上一座坟墓上潦草的古埃及符号，但是与以往不同的是，他们当中的一些人在美国马萨诸塞州剑桥市的课堂，其他人在中国东部的教室里，没有一个学生在北非附近。
在虚拟现实（VR）社交软件rumii的帮助下，这些学生（一半在哈佛大学学习，一半在浙江大学学习）在配备VR的教室里通过虚拟化身聚在一起开展研究工作：这两个团队的每个人都套上了Oculus Go VR头戴设备，通过rumii这个“虚拟的桥梁”连接在一起。他们的教授启动了实验室，并加载了狮身人面像和其中一座坟墓的3D模型，团队可以在虚拟学习空间中进行抓取和移动，其他功能还包括实时高清视频流和屏幕共享等。
中美学生立即行动起来并开始互相交谈。他们自然地分成了几个小组，开始使用rumii软件提供的绘图小工具圈出他们将在埃及研究的象形文字。
虽然学生们在虚拟教室体验后不久就去了吉萨高原，但那个初次的聚会已经提前引发了有意义的合作，尽管他们之间相隔了7000多英里。
正是这种自然的对话和沉浸式的互动让他们的埃及之旅变得更有价值，因为当他们在那里的时候，他们可以更切实地开展合作和研究。
● 更接近现实世界的虚拟学习工具
1.获取更直接的体验
虚拟现实社交软件rumii由西雅图Doghead仿真公司设计。两位联合创始人（Chance Glasco和Mat Chacon）对虚拟现实的应用前景有着相似的理念。
Glasco曾是知名游戏公司Infinity Ward的联合创始人，最终他厌倦了游戏行业，决意离开。就在那段时间他体验到了Oculus Rift——一款开创性的VR游戏设备，这让他感到震撼。离开游戏公司后，他一直在思考：除了游戏外，这种最新且成熟的虚拟现实设备还有其他什么应用前景。回到巴西后，Glasco发现当他与美国的朋友联系时，相比视频会议技术，VR提供了更可靠和更互动的与人联系的体验。
至于Chacon，他觉得虚拟现实可能是强大的课堂工具。他的直觉是基于美国教育家埃德加·戴尔（Edgar Dale）著名的但有争议的理论——经验之塔（Cone of Experience）。该理论认为，人们通过直接体验对某件事物的记忆要远远多于仅仅阅读、看到或听到它。早期的研究表明，Chacon关于VR的直觉是正确的。美国宾夕法尼亚州立大学的一项研究发现，使用沉浸式虚拟现实来完成任务的速度比使用传统计算机程序的速度快两倍多。
2.帮助更自然的交流
像rumii这样的社交虚拟现实应用程序让用户以虚拟化身参与到可视化（类似于真实面对面而非通过文字沟通）的交流环境中，可以帮助参与远程学习的学生感受到更多的联系和更少的孤立，从而帮助解决在线课程极高辍学率的挑战。2018年，Doghead与Full Sail University合作，在学校游戏研究项目的在线课程中使用rumii，并计划扩展到所有课程。
Glasco特别看好虚拟现实在这方面的前景，他坚信有一天传统在线课程会被虚拟现实所取代。“没有人还会怀念传统在线课程，”他说，“这只是把数据以最无聊的方式输入你的大脑。”
另外，虚拟现实教室让学生有机会举手以自然的方式提问，感觉能更直接地投入到课堂中——这完全不同于传统在线课程的隨时会“跳出”课堂那种平淡乏味的体验。
虚拟现实环境除了拉近距离以及为远程学生提供更像真实教室的体验之外，还提供了另一个优势：虚拟角色的半匿名性让人感觉更加舒适。这就涉及所谓的变形效应（Proteus Effect），即环境会塑造人的行为，对于虚拟环境中个人的角色会塑造他们的行为，或者虚拟现实用户的行为可能会受到其虚拟化身特征的微妙影响等。不过，Doghead公司声称这些改变在rumii中是积极的。
例如，Doghead公司最近利用虚拟现实来帮助美国佛罗里达州南部的人口贩卖受害者。获得的反馈是，那些在rumii虚拟空间里与社会工作者配对的人谈到了在这个空间里感到更安全和更快的敞开心扉：
“他们并不觉得这是一次尴尬的谈话。就像你在视频会议中一样。你感到和某人在一起很舒服，因为你感觉和他们在一起。与此同时，在虚拟现实头盔后面，在这个代表你身体语言和声音的化身后面，你会感到安全——因为其他人不能看到你的面部反应，所以他们对你减少了很多主观评判。”
● 更成熟的虚拟现实教育内容
在最近公布的对900多名在增强现实、虚拟现实和混合现实领域工作的开发人员的调查中，三分之一的人回答说，教育是他们当前或潜在工作的重点。除了游戏和非游戏类娱乐，虚拟现实在课外辅导、STEM学习、实地考察和在线学习等教育方面的应用比训练、医疗保健、产品设计和任何其他非娱乐性应用得分都高。显然教育比游戏、娱乐以外的任何其他行业都更能推动虚拟现实的未来。
下面推荐一些领先的虚拟现实教育应用。
1.虚拟的实地考察
“利用虚拟现实进行实地考察是一项需要正确构建且庞杂的任务，”斯坦福大学虚拟人类互动实验室创始主任Jeremy Bailenson在他2018年出版的关于虚拟现实教育的《按需体验》一书中写道，“好消息是，一旦建成，它们就可以大规模分发。”
事实上，Discovery Education公司已经通过其虚拟的实地考察吸引了数百万学生，其内容主要包括航空航天（约翰逊航天中心的虚拟幕后之旅）、健康（虚拟现实驱动的阿片类药物成瘾背后的科学观察）、技术（关于农业科技公司agtech的系列体验）等。除了“谷歌探险”这个拥有超过1000次教育旅行的虚拟现实应用外，Discovery Education是在教育中利用虚拟现实进行实地考察的主要内容提供商。
尽管虚拟现实是否比其他沉浸式媒体学习工具更有效尚无科学定论，但它正在显示出真正的教学前景。美国斯坦福大学研究人员（包括Jeremy Bailenson）最近的一项研究，考察了在虚拟现实中有关气候变化的实地考察活动，发现“探索更多虚拟空间的参与者与科学内容形成了更深层次的认知联系，并且能够比那些没有探索水下世界的参与者更好地学习、回忆和保留海洋酸化的原因和影响”。
2.艺术教育
抽象表现主义先驱Helen Frankenthaler于1966年创作的《蓝色秋天》被收藏在密尔沃基艺术博物馆的永久藏品中，但你不必跋涉到威斯康星州去体验它。任何虚拟现实用户都可以放大Frankenthaler大胆的钴颜料画作来细看，甚至听作家Neil Gaiman对艺术历史背景和细节的讲解来细品。
Neil Gaiman是纽约艺术教育虚拟现实公司Boulevard的顾问委员会成员，该公司将博物馆和画廊体验带入虚拟现实。其中包括当代多位知名画家的画作，如拉斐尔前派画家Dante Gabriel Rossetti，以及特纳奖（欧洲最重要和最有威信的视觉艺术大奖）获得者Grayson Perry的画作。艺术体验日益虚拟化的另一个显著例子是克雷默博物馆（The Kremer Museum），它在一个虚拟画廊中摆放了荷兰各知名大师的画作。
3.在线辅导
虚拟现实还有助于更好地将导师与需要额外指导的学生联系起来。UniVRsity（即将改名为Universe）是一家位于美国纽约州伊萨卡市的初创公司，由两名康奈尔大学的学生创立。他们将6至12年级学生与合格的辅导教师配对，在辅导期间，他们给学生配备了Oculus头戴设备。该公司专攻计算机科学课程，也与化学、生物学和SAT预科课程的学生合作。辅导教师在公司设计的虚拟教室中上课，在那里他们可以调出文件并在虚拟白板上板书。
进一步地，这方式将被引入到全班教学。而且公司与纽约和佛罗里达州的学校合作，共同创始人Nicolas Barone将用VR设备为高中学生开设AP计算机科学课程。
4.虚拟实验室环境
根据美国劳工统计局的预测，从2016年到2026年，美国的STEM类职业数量将增长近11%，这比非STEM工作的增长率高出3.5%以上。
但是，大学开展需要频繁动手操作的STEM学习需要最先进的实验室，建设和使用成本都很高。Labster为30种不同的虚拟实验室环境实现了流程大众化，这些实验室可以在Daydreams（由Labster合作伙伴Google制造的VR穿戴设备）上进行访问，允许学生实现培养细菌、在实验过程中跟踪细胞的呼吸，甚至对准妈妈进行超声波检查等与真实相当的操作。目前有250多家机构使用该技术。
5.STEM教学
K-12的STEM教育是大学的STEM虚拟实验室的准备阶段。为此，Lifeliqe提供了数百种面向核心标准的通用课程模型，涵盖了面向K-12学习者的化学、生物、物理和其他科学课程，所有课程均提供交互式3D或增强现实技术。该公司还与VR系统制造商HTC Vive合作，提供了全息透镜扩展功能，如允许解剖学专业的学生打开、旋转和放大3D器官模型。该公司开发的交互式VR博物馆应用程序能让学生沉浸在从史前自然场景到外太空的各种环境中。
● 更期待的未来挑战
尽管虚拟现实技术已经足够先进，可以成为一个强大的教育工具，且在教育领域的足迹范围也不断扩大，但一些挑战依然存在。
首先，教育内容还不够丰富。为教育开发完整的虚拟现实内容需要大量的资金支撑，也需要足够长的开发时间。因此，这需要更多开发者和教师加入进来，实现共建共享。这样的网络社区正在出现，如Sketchfab，在那里人们可以上传和分享3D、增强现实和虚拟现实的素材。
其次，虚拟现实硬件设备的价格是制约其大规模进入教育领域的一个因素。市面上虽然有便宜的设备，但用于教育的功能强大且易用的设备价格较高，让学校无法大规模采用。这需要增强现实和虚拟现实技术有更大的突破。
不過，数字光场技术的飞跃正在将虚拟现实带向一个类似全息甲板的未来场景，到时候学生不需要笨重的可穿戴设备就能轻松开展学习。
这似乎是很遥远的未来，但它已经发生了。
