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【芥末翻·VIEW】AR、VR、MR,新兴科技在教学中的应用

作者:尔瑞 发布时间:

【芥末翻·VIEW】AR、VR、MR,新兴科技在教学中的应用

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摘要:AR/VR我懂,MR是个什么鬼?

【芥末翻·VIEW】是芥末翻在周三推出的全新版块,旨在向读者推出最新的全球热点教育资讯、教育相关人士的重要观点。VIEW全球教育,体验精彩视野!

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本文编写:尔瑞;zSpace案例翻译:Diana Qi;审校:Zoe.

近日,微软与教育部合作,正式启动高校及中高职院校VR实验室建设项目,早前微软也宣布会和 Pearson 等教育公司合作开发更多使用 MR 辅助教学的课程。而略显遗憾的是AR/VR在现实生活中的运用因为技术壁垒和场景需求并未得到很好落地,只是形成一种概念。VR+游戏的模式也在探索中。然而VR/AR在教育的运用中崭露头角,微软在教育行业的布局将AR/VR在实际教育情境中的落地再次放进人们视野中。

首先让我们来简单回顾一下什么是VR、AR以及MR。

VR英文全称Virtual Reality,意指虚拟现实。从字面意思来讲,眼睛通过VR眼镜等头显设备看见的情景是完全虚拟的,视觉与现实环境相隔离。比如带上眼镜即可立即体验坐过山车的视觉感受,并随着逼真的场景发出啊啊的尖叫声。

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图片来源:百度图片

AR英文全称Augmented Reality,意指增强现实。它在真实物理世界的基础上通过设备增加虚拟数字画面,但这个虚拟的画面在真实世界并不存在,因此你无法通过走近或离远来感知这个虚拟画面变大或变小。虚拟数字画面不仅可以是二维信息,也可以是3D立体的(如微软HoloLens全息眼镜设备)。之前火爆的Pokemon Go游戏让成群结队的年轻人在大街上竞相追逐皮卡丘,就是AR的应用之一。

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图片来源:百度图片

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▲ 小编用Microsoft Surface自带的“混合现实查看器”(这里感觉就是AR)试了只3D鸭子,远观时发现鸭子相较于旁边的南方黑芝麻糊竟然变大了。说明AR的虚拟数字信息并不随着距离远近被感知大小。

稍显陌生的概念应属MR。MR的全称有两种,一种是Mixed Reality(混合现实),一种是Mediated Reality(介导现实)。“混合现实”可当作是和AR/VR同一层级的概念,“包括增强现实和增强虚拟,指的是合并现实和虚拟世界而产生新的可视化环境。在新的可视化环境里物理和数字对象共存,并实时互动”。它将AR和VR的优点结合,避免AR的视觉受限(透过设备屏幕看见画面的范围小),以及弥补VR不能与真实世界互动的遗憾。如之前炫酷的体育馆观鲸,采用3D全息投影技术,不用戴头显设备,借助投影设备即可裸眼看到巨像。虚拟却存在于物理世界,可裸眼判断远近。

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图片来源:互动百科

不过制作此视频的Magic Leap公司在获谷歌和高通投资后并未公开展示自己的技术,坊间传闻此条视频可能有电影特效参与,这也说明真正实现Mixed Reality还有段路要走,不过AR/VR的发展会不断趋向对Mixed Reality的探索。

Mediated Reality(介导现实)是相对于AR/VR、Mixed Reality(混合现实)更上位抽象的概念,它是一个连接物理现实和虚拟现实的介导连续体,在这个连续体上,物理现实和虚拟现实所占比例各不相同。根据虚拟现实的轻重程度,连续体的中间部分可分为轻量级AR(通过某软件拍照,画面上显现时间地点)、中量级AR(类似微软HoloLens智能眼镜)和重量级AR.

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AR、VR和介导现实的关系(图片来源:知乎《VR、AR和MR的区别》)

小结:一句话说清AR、VR 与 MR 的区别: 

  • AR 增强现实 (Augmented Reality) :在使用者的现实世界叠加数字创建的内容。

  • VR 虚拟现实 (Virtual Reality):阻挡现实世界,为使用者创建一个全数字化、身临其境的体验。

  • MR 混合现实 (Mixed Reality):在使用者的现实世界叠加您可以与之互动的数字创建内容。 

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中量级AR应用:Microsoft HoloLens (图片来源:知乎《VR、AR和MR的区别》)

接下来让我们来看看最新的用于教学的AR/VR技术。

AR、VR、MR 在教育训练方面的应用可分成三大块:

  • 教育 (Education): 传授知识,包含学校教育及职场教育。

  • 训练 (Training): 职能或技能训练,包含学校及职场。

  • 效能支持 (Performance Support): 在需要的时刻提供相关重要资讯,以协助完成工作,通常可以与前项搭配运用。

具体案例研究: AR/VR技术助力STEM教学

工具:zSpace(中量级AR应用)

前沿:AR/VR技术的发展与应用是近些年来的热门话题。关于AR/VR技术如何应用于教育领域,不少的公司已经进行了相应的尝试,本文将以美国zSpace公司为例介绍AR/VR技术在STEM教育中的应用。在实际的教学中,学校往往面临实验室空间不足,实验材料和实验成本过高的挑战,AR/VR技术基础上建立的STEM实验室不失为一种可能的解决方式。学生们可以两两一组在使用AR技术的设备上进行实验,成本低且无危险性。

美国zSpace是一家为学校和教育机构提供AR硬件和终端以及配备的软件、课件的公司,目前已经在全球多个国家和地区的学校提供服务,其中包括中国的三所中小学。此外,zSpace还成立了专门的STEM实验室,每实验室标配12名学生一位老师,帮助学生更好地学习数学、物理和生物等课程。

纽约Plainview-Old Bethpage中央学区引入了zSpace公司的技术,该技术允许学生在广阔并可交互的虚拟世界创造、测试和实验。在2014-2015学年期间,学生们在zSpace的STEM实验室学习了各种科学概念。实验室由一系列AR / VR系统组成,每个系统都配备了一套单独的电脑和VR显示器,并配备有触控笔,帮助学生操纵虚拟3D物体,加强学习体验。软件内容涵盖生命科学、物理学和工程学。

目前,在使用技术第一学年的最后阶段,老师和教学管理者认可zSpace带给学生们前所未有的学习热情,这促进了学生们更深入、更专注地学习STEM课程。

“我喜欢zSpace的部分在于它的合作学习方式,” 课程和指导助理总监Jill Gierasch说,“两位学生,一位手持手写笔,一位戴上眼镜设备,就可以一起上课来解决问题。使用这样的设备来学习研究技能是前所未有的。”

而且,相比以往的一般课堂学习,虚拟实验尽可能地带来了更加先进的学习方式。

比如,六年级学生使用一种叫做“富兰克林实验室”的zSpace软件,进行电路板相关的实验。然后,他们把实验中获得的技能转换到现实中,在学校里的科技商店设计了自己的电路板。 学生随后返回zSpace,进一步提升他们的设计。若在现实生活中进行实验,他们所使用的技术和材料成本极高,甚至充满危险。

一位美国大学预修物理课程老师Jordan Pekor,能够与他的高中学生一起进行实验。在过去,他没有时间去做这件事。 “你可以在42分钟内完成更多的课堂学习内容。在传统时间框架内,很多实验是不可能完成的 。然而,现在你可以在zSpace软件上设置,学生们进来就可以直接开始实验。”

学生们能进行深度参与和研究,而且时间和经费都大大缩减,这改变了Plainview学生的学习方式。正如一位学生所说:“能够亲眼看到哪些有效,哪些无效。每个人都在学习,并且能一起学习。”


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文章参考:

  1. 知乎《VR、AR和MR的区别?》

  2. 知乎《最近疯传的那个谷歌裸眼3D鲸鱼究竟是什么?AR还是VR?》

  3. 互动百科:MR[混合现实]

  4. zSpace案例译自:Accelerating Education by Providing More for STEM Classes with AR/VR Technology.

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