在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進程中，以互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新興數(shù)字技術(shù)不斷改變著教育領(lǐng)域，賦予教學(xué)模式新的內(nèi)涵和意蘊。尤其是自新冠大流行以來，網(wǎng)絡(luò)課堂等在線教育方式被世界各國普遍接受。在此背景下，可以大幅度增強學(xué)習(xí)效果和課堂互動體驗的增強和虛擬現(xiàn)實技術(shù)（AR/VR）也逐漸受到廣泛關(guān)注。
增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)本質(zhì)上是傳感器和顯示器的集合。計算機和可穿戴設(shè)備協(xié)同工作，為用戶創(chuàng)造身臨其境的體驗。AR/VR技術(shù)令教學(xué)內(nèi)容制作更加靈活便捷，賦能教師制作更為優(yōu)質(zhì)的互動教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生帶來全方位沉浸式體驗和多樣化的學(xué)習(xí)方式，激發(fā)強烈的學(xué)習(xí)興趣和熱情。與此同時，AR/VR技術(shù)和產(chǎn)品經(jīng)過多輪升級迭代，生態(tài)不斷完善，產(chǎn)業(yè)正逐步邁入成熟期，從2020年起迎來了消費和應(yīng)用的新拐點，給未來教育變革打開了更加廣闊的前景。
今年8月30日，美國信息技術(shù)和創(chuàng)新基金會（ITIF）發(fā)布了題為《沉浸式學(xué)習(xí)前景：增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實在教育領(lǐng)域的潛力》（The Promise of Immersive Learning： Augmented and Virtual Reality’s Potential in Education）的研究報告。報告作者ITIF政策分析師艾利斯·迪克（Ellysse Dick），闡述了AR/VR技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域的顯著優(yōu)勢和未來趨勢，并展示了多個應(yīng)用案例。她主張美國政府和教育部門應(yīng)大力支持開發(fā)、推廣AR/VR教育解決方案，并提供了相關(guān)政策和行動建議。
艾利斯·迪克（Ellysse Dick）認為，AR/VR技術(shù)能夠創(chuàng)造超越物理距離和時空阻隔的多維沉浸式學(xué)習(xí)體驗。無論是對于基礎(chǔ)教育、高等教育、職業(yè)教育或?qū)I(yè)培訓(xùn)，只要在確保安全的前提下使用，就會形成優(yōu)于二維在線教學(xué)方式的知識傳授效率，實現(xiàn)更全面的教育價值。例如，學(xué)生只需使用穿戴式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，即可身臨其境地參觀遠古遺址，近距離觀察和觸摸微生物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，直觀感受各種物理、化學(xué)原理和現(xiàn)象。不僅如此，學(xué)生還可以置身具體場景中，與虛擬事物進行互動，例如開展科學(xué)實驗、醫(yī)療操作、模擬辯論和商業(yè)談判等活動，從而更加安全、低成本地習(xí)得諸多實際操作流程和經(jīng)驗。除此以外，AR/VR技術(shù)帶來的沉浸式體驗還能夠減輕學(xué)生的認知負荷，改善對復(fù)雜和抽象知識的理解與記憶，而其數(shù)據(jù)收集功能也能及時向師生提供學(xué)習(xí)反饋，以進一步優(yōu)化教學(xué)方案。同時，AR/VR能有效輔助患有自閉癥、身體殘疾、多動癥、閱讀障礙等疾病的特殊學(xué)生群體的學(xué)習(xí)，實現(xiàn)更大的教育公平和包容。隨著AR/VR技術(shù)應(yīng)用的不斷鋪開，以及實踐案例的累積，傳統(tǒng)的教育模式或?qū)⒈恢鸩筋嵏病?/P>
為此，艾利斯·迪克（Ellysse Dick）在報告中羅列了AR/VR技術(shù)在當(dāng)前美國K-12基礎(chǔ)教育、STEM教育、高等教育、職業(yè)教育、教師培訓(xùn)等領(lǐng)域的數(shù)十個應(yīng)用案例，以展現(xiàn)該項技術(shù)的廣泛適用性和創(chuàng)新潛力。
對于K-12教育來說，以AR/VR為支撐的沉浸式學(xué)習(xí)可以為兒童和青少年創(chuàng)造更具吸引力和更公平的學(xué)習(xí)環(huán)境。目前已有的應(yīng)用方案包括適齡圖書館、博物館等沉浸式內(nèi)容庫，可視化、可模擬操作的學(xué)科特色知識集成，以及為支持有學(xué)習(xí)障礙的學(xué)生而開發(fā)的輔助教學(xué)工具等。例如，美國史密森尼學(xué)會開發(fā)了一個博物館展覽內(nèi)容三維模型庫，允許學(xué)生在移動設(shè)備上使用AR技術(shù)，以隨時近距離觀賞數(shù)十家博物館的豐富藏品，幫助學(xué)習(xí)美國歷史、自然等科目。“Kinfolk”應(yīng)用程序則能讓學(xué)生與美國歷史名人的AR模型進行互動對話，觀摩他們的數(shù)字“紀念碑”，撰寫相關(guān)學(xué)習(xí)心得。美國國家航空航天局（NASA）提供的沉浸式教育資源可以帶領(lǐng)學(xué)生們“親臨”國際空間站，或“探訪”外星球，而老師們只需要通過電腦終端的集中管理系統(tǒng)就可以掌控教學(xué)內(nèi)容和進度。此外，患有各種學(xué)習(xí)障礙的學(xué)生可以選擇“Floreo”等基于VR的社交和生活技能訓(xùn)練程序，通過類似互動游戲的方式來練習(xí)與人對話和情緒調(diào)節(jié)技巧等。教師和監(jiān)護人使用手機、平板電腦等移動設(shè)備即可開展教學(xué)指導(dǎo)。
在高等教育和STEM教育領(lǐng)域，AR/VR解決方案適用的場景則更加多樣。除了常見的視頻會議、線上師生互動等用途，該項技術(shù)還特別有助于將復(fù)雜和抽象的科學(xué)理論具象化，且比傳統(tǒng)的二維信息展示方式更加生動、易懂。例如，美國空軍學(xué)院通過“HoloChem”平臺將AR/VR方案整合到化學(xué)課程中，學(xué)生可虛擬開展高難度化學(xué)實驗，不僅安全系數(shù)高，也便于多次重復(fù)練習(xí)。部分美國大學(xué)的醫(yī)學(xué)院則將AR/VR技術(shù)用于解剖、護理等課程的學(xué)習(xí)，方便學(xué)生直觀了解人體系統(tǒng)，開展實踐操作。
AR/VR解決方案亦適用于教師培訓(xùn)、社交軟技能培養(yǎng)和職業(yè)技術(shù)教育等領(lǐng)域。以“zSpace”應(yīng)用為例，它可以提供保健、制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、運輸業(yè)等多種行業(yè)技能的模擬環(huán)境和沉浸式學(xué)習(xí)。學(xué)員還能通過完成“zSpace”課程取得30多類技能證書，為未來職業(yè)發(fā)展做好準備。
鑒于AR/VR技術(shù)及其支撐的沉浸式學(xué)習(xí)前景所展現(xiàn)的巨大潛力和市場價值，艾利斯·迪克（Ellysse Dick）建議美國政府和教育部門全面理解該技術(shù)的重要性，支持相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。具體的政策和行動建議包括：第一，教育部門應(yīng)更多地投資于AR/VR教育解決方案相關(guān)的研發(fā)和創(chuàng)新，特別是要發(fā)掘提高學(xué)習(xí)成效的應(yīng)用模式，以及降低設(shè)備成本的有效途徑；第二，重點確保AR/VR技術(shù)對兒童健康和安全的影響可控，包括改進技術(shù)以克服暈動癥、視力疲勞、混淆虛擬和現(xiàn)實環(huán)境的心理問題等，并為沉浸式學(xué)習(xí)制定適齡參數(shù)和實施準則；第三，幫助教育工作者和學(xué)生群體共同提高數(shù)字素養(yǎng)，普及掌握基于AR/VR開展學(xué)習(xí)和創(chuàng)建教學(xué)資源的基本技能與安全保護措施等；第四，擴充教育領(lǐng)域的AR/VR內(nèi)容生產(chǎn)，推動開發(fā)高質(zhì)量的適齡產(chǎn)品，激勵與技術(shù)適配的內(nèi)容和產(chǎn)品創(chuàng)新；第五，增加對低收入學(xué)區(qū)的專項資金扶持和技術(shù)培訓(xùn)，確保教育公平。
當(dāng)前，全球已步入數(shù)字時代，不可逆的數(shù)字化浪潮成為當(dāng)前社會的基本面。以AR/VR技術(shù)為支撐的沉浸式教育產(chǎn)業(yè)正處于上升階段，今后將出現(xiàn)更多的技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新，也必將對未來教育變革產(chǎn)生重要影響。政府和教育部門的公共服務(wù)思路也需要因時而變，提前布局，將數(shù)字技術(shù)妥善融入未來教育生態(tài)中，打造以學(xué)習(xí)主體為中心的全時空連接，滿足新時代的學(xué)習(xí)需求。
