AR/VR/MR 分清楚!

虚拟现实(VR),是把人的意识代入一个虚拟的世界。

各项研究表明,在教育领域运用虚拟现实技术,可以开发出各种创新的教学和学习活动。专门研究3D教育的专家迪基(Dickey)指出,虚拟现实技术可以让学生通过化身与虚拟环境进行交互,从而使建构主义教学得以实现。这些教育活动不会产生人们在现实世界中不希望看到的影响或后果,学生能够通过一种安全的方式“在实践中学习”,沉浸在一种类似于现实的环境中。

根据用途的不同,虚拟现实教育主要可分为三类:交际空间、模拟空间和实验空间。

交际空间的重点是通过化身来实现通信,无论是通过口头方式(使用文本聊天和语音聊天)还是非口头方式,或者通过化身的外观,或者通过化身的姿势和手势。

模拟空间的重点是对大学、图书馆和剧院等场馆的虚拟显示,在这个空间里化身可以与其他人并互相交流和互动。

实验空间的重点是“边做边学”,与3D虚拟对象进行交互或探索虚拟世界。

在虚拟世界中可进行多种教育活动,例如:探索活动(模拟图书馆、学校和教堂,与模拟场所中的物体互动);“角色扮演”活动,给每个学生分配不同的角色;玩严肃的游戏,在游戏过程中学生得以通过有趣的方式进行学习。

和大多数事物一样,在教育界全面采用这些科技的最大障碍是成本。虽然Google Cardboard和Samsung Gear VR等手机VR产品是取代全套VR设备的好选择,但目前市面上的VR应用仍然相当有限。

从长期来看,AR更有可能向学校提供可以与相关应用配套、让内容在课堂中栩栩如生的、相对划算的解决方案。

AR教育,就是将AR(增强现实)技术应用于教育领域所产生的新型教育形式和内容

1、三维直观的教学内容和教学方式

因为AR呈现的内容全部是3D立体的,非常生动、直观、形象,有助于学生理解和记忆。借助AR技术,学生们的课堂体验从2D跃升到3D,不再是图书或黑板呈现出的平面内容,而是栩栩如生的三维内容。对动物、植物、日常用品等那些原本就是现实中可见的三维物体,学生们不需要再从平面2D形象中脑补3D形象;对于电波、磁场、原子、几何等那些抽象或肉眼不可见的内容,AR可以形象可视化的展示出来,有助于提升认知和理解。

2、互动性和参与性强

当学生们用AR技术去学习的时候,他们不再是死记硬背,而是去体验学习内容,去亲自参与到教学中。在这个过程中,学生们可以联想起之前自己的相关经历,和以前学到的知识建立更深度的联系。AR教育非常符合“学习是一种真实情境的体验”的建构主义学习理论,让学生们亲自用眼看、用耳听、动手做然后自然的开动大脑去想。这就会充分调动学生的学习热情,从“要我学”变成“我要学”。

3、游戏化教学

国内外很多研究已经证明:在很多学习情景下,游戏是一种快速有效的学习方式,是非常有效的。而AR的可视化、互动性可以自然的设计出非常吸引人的游戏化教学内容,寓教于乐,从而大幅度提升学生们的学习意愿、激发学习兴趣,提高学习效果。

4、减少教学中的风险

化学、物理等学科在教学过程中需要做实验,具有一定的危险性。借助AR技术,完全可以进行虚拟的实验,同时获得同样的效果。这样,教学中的风险就大大降低了。

5、促进教育资源平等化

AR可以让不同地区的老师、学生聚集在一个虚拟课堂中上课,并且达到真实、实时的互动。因此,很多北上广深的优质教育资源就能以非常低的成本倾斜到三四线、农村等教育欠发达地区,让偏远的山区小学也能享受到名师的亲自指点。AR课程可打破地域限制,将千里之外的优秀师资力量通过AR技术引进到各个地方。

正因为AR教育以上的优势和特点,所以AR教育可以显著提升教学效率、提高学习效果。国内外的研究已经证明这一点。国内2015年一篇论文《基于增强现实的学前儿童识字教育系统及实验研究》在经过系统研究后发现,将增强现实技术应用于学前儿童教育,能够提高学前儿童的生字认知能力,提升记忆效果。其教学效果明显优于常规学习方式。

AR教育既适用于需要空间思维、想象能力和动手能力的数学物理生物化学,也适用于有大量可视化内容的历史地理。

第三种MR,是将 AR 与 VR 混合为一,不仅让 AR 的运用更上一层楼 (互动),也让 VR 的应用能更融入日常工作及生活中。“混合现实”可以被定义为将真实世界和虚拟世界合并在一起的一个空间。

MR简单来说就是将现实生活和虚拟世界进行混合,有时被形容为介于VR和AR之间,或者被称为增强虚拟(AV)。

Microsoft HoloLens的高级主管沃克登(Roger Walkden)表示,如今人们对如何能通过3D学习的兴趣相当浓烈。“传统的学习方法是通过书本,这显然是一种2D的方法,也不一定是所有人都喜欢的方法。”

混合现实应用最适合的领域之一也许是几何学教育。这也是我们在2018年将要扬帆远航的方向。

有人提出了一个混合现实系统,并且已经在中学进行了测试。该系统利用虚拟环境创建一些3D对象和一个触觉手套,使学生可以与虚拟几何对象交互。通过几个问卷调查获得的结果显示,这是解决几何问题的有效方法。

混合现实技术能够为教育、教学提供更多与国际师资面对面交流、学习的机会。 

沉浸式的教学将有效解决学生注意力不集中,效率和兴趣低下的难题,帮助教师掌控虚拟课堂,监督学生的学习状态,让所需知识也能有所实际应用。学生借此可以在自己喜欢的环境下进行学习,而课本知识也将以更具趣味性的可视化形式展现出来。 

MR技术让教育更好地回归本质。相比传统课堂,MR技术实则是一个“加强教育”的过程,帮助所学知识在更为开放的虚拟空间中所学可以得到有所用。

总而言之,从价格和设置来看最容易采购的是移动VR设备,但它的“体验”十分有限——不仅仅是市场上的应用有限,学生能达到的互动水平也很有限。而AR和MR可能会成为最早试水的学校的下一个尝试目标。

对于教学的启示

AR比VR更容易应用到课堂中。AR无缝融合了虚拟数字世界和现实世界。AR的使用可以将学习体验从2D时代提升到3D时代,尤其是图像、地图和地球仪这类。AR对于那些在空间认知方面将2D概念转化为3D有困难的学生,尤其有用。另外一项AR功能,就是使用过程中的存在感和实体感。这可以帮助学生回想以前有亲身经历的体验,和之前学到的知识建立更深的联系。最后,教师需要强大的支持才能将AR技术整合进课程设计和教学计划。AR在教育领域的应用会有一个非常陡峭但是令人兴奋的学习曲线

教育的新时代正在到来, 通过我们的AR教学装备将有效打破传统远程教育障碍,为培养更加卓越的人才打下坚实基础,让来自国内的学生有更多机会,在科技创新的大背景下与世界各地的教师实现面对面的交流。

通过我们未来的MR技术,可对教学提供更开放性、远距离的持续教育。结合视听动手的学习方式,模拟场景提供更立体真切的探索研究,这一切都会让教育教学行为不再枯燥寂寞。相信未来,很多困扰教育依旧的难题将因VR/AR/MR技术迎刃而解, 体验式的教学方式也将开启教育领域的新篇章。


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