从实现“观察”到体验“互动”:高校课堂VR应用的新进展

英国教育周刊2017-03-20 09:331138

大多数介绍地质学概论的教授都会通过布置阅读作业、展示地质构造板块和断层线图表来教授学生地震的知识。


但洛(Paul Low)却与众不同。“你们可以随意去任何想去的地方,”他告诉学生们,“我打算去震中地区感受一下。”


“飞越地心”的虚拟旅行


他正在引导学生进行一次关于地球内部构造的虚拟旅行,位置就在新西兰的南岛下面,这里在去年11月份刚刚经历过一场7.8级的地震。学生们都佩戴着头罩和操控手柄,可以绕着地震温床“飞行”,穿梭在地球表面的不同层面之间。


洛给本科生教授地质学和环境科学,他如今是华盛顿与李大学(Washingtonand Lee University)的助理研究员。他也是有教学背景的技术专家小组的一员,该小组正在试验高等教育中的虚拟现实应用。



早期的虚拟现实程序通过像是谷歌的纸板眼罩等低成本设备来向学生展示卢浮宫或者古罗马等地点。但最新的科技则更近一步,可以创造出从小到原子内大到太阳系的整个环境,都可以让学生进行操控。


洛和在其他校区的同事正尝试将虚拟现实教学内容从“让学生观看”变成可以让学生进行互动。


为了增加乐趣,洛在带领学生参观震中时的虚拟形象还带着一顶风暴战士的头盔。


更为深入的VR内容资源


和其他相对新的科技一样,该如何在学术领域采用虚拟现实(VR)并没有清楚的方法。戴维森学院(Davidson College)的创新系统工程师米尔斯(JD Mills)表示,这基本上就是一个没人涉足过的领域。


他曾经参与过各类VR项目,包括打造Pokemon Go的校园之旅和为物理系学生创造强子对撞机数据的3D模型。



从课本中获得虚拟世界的教学内容首先需要3D内容。洛表示,他会从像是Protein Data Bank等地方下载模型,并将这些模型带入虚拟环境中去。


学生可以通过VR头罩探索氨基酸和氢键的结构。洛表示,重要的是学会如何利用那些可以获得的材料,他们感兴趣的是可以将自己的新奇内容转化成为VR内容。


他还创造出过可以通过使用手持扫描仪获得对象精准尺寸的模型,可以用在像是考古文物或者人体组成部分上。例如网站Sketchfab就展示了很多已经被扫描并建立VR模型的物品。


在获得了3D模型后,教授们可以使用游戏开发引擎来将模型带入虚拟环境。洛和米尔斯更喜欢使用Unity,这是一个很多流行电子游戏都会使用的平台,可以将3D模型组合成为一个有情节的故事。



洛最近为“地质101”班创造了一个虚拟的家庭作业。他从American Mineralogist Crystal Structure数据库中下载了透明的结构模型,使用Unity来增加VR中的互动组件。


学生们可以使用包括头罩和控制手柄的HTC Vive系统以线性的方式参与一系列活动,这和玩电子游戏不断晋级很类似。完成所有活动也意味着他们完成了作业。


自主研发还是购买现成?


华盛顿与李大学和戴维森学院这两所院校都投资购买了HTC Vive系统,加上手柄和其他配件的价格在800-1500美元之间。目前同等价位的系统还有很多,比如Oculus Rift。


虽然像是维吉尼亚理工学院(Virginia Tech)和斯坦福大学(Stanford)这样的学校选择从头开始打造了自己的VR系统,但洛和米尔斯都坚定地认为消费级别的VR科技的相对低价和易用性将会有更好的应用前景。



洛表示,他们团队的专业知识事实上来自于几位观看了很多YouTube教学视频、阅读留言板、仔细分析样本项目和偶尔提出原创想法的专业人士。


除了资金,这些系统还需要有现实中的空间让学生移动和探索虚拟世界。洛表示,即使能获得资金购买一打头罩,也需要足够的空间可以让学生自由移动,而学校的空间往往都很紧张。目前华盛顿与李大学的学生会在计算机房和另一间教室中使用这些设备。


“待开发的金矿”


Unity把学者们尝试通过虚拟现实进行教学看做是一座待开发的金矿。Unity的首席市场营销官唐尼(Clive Downie)表示,公司将这个技术应用的时期称为“先锋时刻”,愿意向这些学者以最容易上手的方式提供最有力的工具。


他表示公司已经在“让这些工具容易被每一个人学习和使用”方面进花了大力气。目前的阶段需要让用户进行试验,创造出可以形成正确方法基础的惯例和过程。如果给他们太多的限制,可能会错失很多东西。


他对于将数据视觉化和VR能让人进入内部探索的潜力感到兴奋。



洛和他的同事普法夫(David Pfaff)正在不断向理工科系以外的教职员工们传播VR的信息。他们曾经在舞蹈系的学生身上装上身体感应器,让他们可以在虚拟世界中走入一间房间,观看自己的骨骼3D模型并进行互动。


洛对于能创造出像是地震学习这样的学生和教职员工在同一个空间中互动的虚拟环境感到兴奋。他表示,对于学习设计师来说,这样的体验更容易做出来,因为他们无需为所有可能会在单人活动中发生的事件结果进行编程,而是由指导老师当场来处理这些互动内容。


在教授或者教学设计师构建好了一条虚拟的断层线或者虚拟现实的考古场景后,“参与的人可以有一辈子的时间在那里和其他人进行互动。”洛表示,这也是学院打造传统课堂时使用的方法——同一个空间可以被一年又一年的班级不断使用。


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