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【教育信息化中的伪需求】之四:智慧教育中VR是个伪需求吗?
2019-08-29 14:14:34来源:100唯尔

智慧教育中VR是个伪需求吗?

201966日,国家工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电四家运营商发放了5G牌照,并宣布我国正式进入5G商用元年。

随着5G技术逐渐走入国民的生活,人们相信,5G会像其他的技术变革一样,改变着我们生活的方方面面,教育也不例外。有专家预言,未来5G+人工智能的技术对教育产生巨大冲击,并带来翻天覆地的改变!

5G在教育领域的应用,会在哪个场景率先突破?人们纷纷预言:一定是VR教育!

2019年以来,业内关于“5G与智慧教育”的相关分析中,大部分都将5G与智慧教育的应用突破点集中在VR/AR。

在华为公司发布的《智慧教育场景白皮书》中提到,AR/VR与教育结合呈现的全新的教学体验,可极大提升学生学习兴趣及对知识的快速吸收,为师生提供互动化、个性化、沉浸式课堂教学体验。

在中国移动发布的《5G+ 智慧教育白皮书》中则提到,通过建设 AR/VR 云平台,开展 AR/VR 云化应用,包括虚拟实验课、虚拟科普课、虚拟创课等寓教于乐的教学体验,将知识转化为数字化的可以观察和交互的虚拟事物,让学习者可以在现实空间中去深入的了解所要学习的内容,并对数字化内容进行可操作化的系统学习。

在其他一系列铺天盖地的有关“5G+智慧教育”的公开文章中,人们也都把AR/VR视为“智慧教育的主战场”,以及“5G智慧教育的最后一公里”,甚至有人预言“5G+VR将传统教育带入2.0时代!”

VR在教育中真的有这么大的魅力吗?它真的会成为解决中国教育问题的“神器”吗?


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VR的前世

我们知道,VR不是2015年以后的新生事物,而是从上个世纪60-80年代就有了。

1962年,最早的虚拟现实设备诞生,一款名为“Sensorama”的产品问世,它可以让人们坐在椅子上、把头探进去,通过三面显示屏来形成空间感,从而实现虚拟现实体验。随后,头戴式的Sutherland显示器出现,只是碍于技术的限制,体积十分沉重。

1984年,今天被人们称为“虚拟现实之父”的拉尼尔(Jaron Lanier)创建了VPL Research公司,并推出划时代的虚拟现实设备Eyephone——头戴式显示器。

1995年,任天堂针对游戏产业而推出Virtual Boy,引起了不小轰动,但因为设备成本很高、游戏画面低劣、使用故障不断等问题而以失败告终。

此后近20年的时间内,热潮退去,已经没有公司敢于将VR带入商业领域,直到2012年Oculus公司的出现。

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VR的今生

2012年,年轻的洛基(Palmer Luckey)创办了自己的虚拟现实公司Oculus;2014年,Oculus以20亿美元的价格被Facebook收购。Oculus公司的传奇经历,从此引爆了VR设备的热潮。

尽管人们宣传VR的应用领域较广,除了电影,还包括游戏、医疗、旅游、家居、零售等多个领域,但是,迄今为止,我们见证的事实却是:大多数VR产品购买者都有一个较为明确的主流目的——打游戏。

2016年,国内的VR热潮过后,行业也陷入冷思考:为何大多数VR体验仍停留在游戏上?这么炫酷的东西,既然被断言可以“极大提升学生学习兴趣及对知识的快速吸收,为师生提供互动化、个性化、沉浸式课堂教学体验”,为何不能快速地、大规模普及到教育领域中呢?

原因很简单,绝大多数试玩VR游戏的人,虽然都对VR这个新概念叹为观止,并享受试玩体验,然而却没有人想在它身上多花时间,试玩之后最终几乎都转回到观看电视、回归传统主机和PC游戏中,仿佛VR不曾在他们的生活中留下任何么痕迹。VR游戏头显尚且如此进入吃灰期,更遑论大规模进入教育领域呢!

这使得VR可能称得上是最热投资的最冷市场。传小米已解散VR头显Mi VR团队。据VR博客The Ghost Howls报道,小米解散了整个Mi VR/Go开发团队。报道还称,小米解散小米VR团队有几个原因,包括“销售和使用情况令人失望”、硬件利润率相对较低,以及小米VR版本的设备内容相对较少。外媒则称,Oculus Go和Mi VR可以说在这则消息发布之前就已经进入了开发死胡同。

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VR之殇

在此大胆断言一句:凡是热捧VR教育光明前景的人,估计没几个人真的头戴体验过VR。因为戴过这个眼镜的人都知道,当戴上VR眼镜之后,真实的感觉确如传说的那样——难受!

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.晕眩,且无彻底解决方案

凡是使用过VR头盔的人都知道,往往几分钟,就会体验到较为强烈的晕眩感。并且,这种晕眩感从技术上几乎是无解的,至少在目前是如此。

为何这么说呢?这跟我们人体生理系统的内在运转机制有关。

我们人类的身体内,掌握我们身体平衡感的有两大系统——视觉系统和前庭系统。人类之所以在各种高难度的运动中能够做到身体的完美协调,就因为前庭系统(负责身体生理性位置)和视觉系统(负责大脑知觉位置)的指令信号是保持统一和同步的;一旦这两个系统给出的信号不能保持不一致,就会导致身体平衡感出现紊乱,进而引发晕眩。因此,眩晕本质上是一种运动性或位置性幻觉,是与大脑知觉位置的冲突。简单来说,如果你的眼睛告诉脑子你在动,而你的身体告诉它你没动……大脑就会表示“不知所措”。

用VR眼镜体验过山车是一个典型的例证。非常多的人感到晕,就因为你站着,前庭系统感觉你站着不动,而视觉系统所看到的是过山车一会儿上坡一会儿下坡,遂狂晕不止……

想让前庭系统的位移感知与视觉感知实现同步是很大的挑战,目前还没有很好的普适性解决办法。可以说,眩晕感无法彻底解决,是目前虚拟现实最大的技术瓶颈。

晕眩,其实说到底,是大脑的一种自我保护机制,它通过晕眩发出信号——这种导致我们身、脑严重不平衡的事情要尽快终止!否则,我们的大脑千万年来形成的有效自我保护机制就会被触发:轻则眩晕,重则呕吐。

有的技术厂商尝试解决晕眩的问题,例如发明了Virtuix Omni虚拟现实跑步机,就是下面这种玩意儿:

它提供了一个大约1.4平方米的场地,看起来能让你在虚拟现实内的场景中“自由行走”。但很遗憾,用户没法体验到这一点。因为它给人的感受完全不像在现实中跑步,甚至不像在跑步机上跑。根据外媒记者的体验,玩游戏倒是可以很快上手,但从始至终就没有感觉到自然过——依然存在身体的真实感觉和视觉感知不统一的问题。

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.蓝光伤眼睛

除了晕眩感,大多数用户很少去考虑这种虚拟现实影像给眼睛带来的压力与损伤。这一点,几乎被所有VR企业厂商刻意回避了。但依然有良心人士指出——“VR成像里蓝光的危害要比人们用手机或者看电视更大,极端严重情况下可能致人失明。”——3Glasses联合创始人、CTO党少军

我们知道,所谓蓝光,并非指蓝色的光线,而是指可见光谱中波长介于400~450纳米的那一部分,可称为高能短波蓝光。蓝光几乎存在于所有的LED/LCD光源的设备中,包括电视、电脑、手机、平板、VR。

蓝光辐射的危害有多大?在2010年国际光协会年会中,全球顶尖光学专家一致指出:短波蓝光具有极高能量,能够穿透晶状体直达视网膜,蓝光照射视网膜会导致视网膜色素上皮细胞衰亡,进而导致光敏感细胞缺少养分从而引起视力不可逆的损伤。——简单说,就是“蓝光可以对人眼造成无法修复的损伤”

“和其他电子设备相比,VR里的蓝光伤害更加特殊和直接。平常用手机或者看电视的时候,手机尺寸比较小,人的眼睛离屏幕也比较远,在视网膜成像时只占了很小的一部分,但是VR不一样,VR几乎把整个画面投射到视网膜上,距离也非常近,这样蓝光对眼睛的伤害就会成倍增加。”(党少军)

在国家八部委联合发布《综合防控儿童青少年近视实施方案》、举国上下高度重视孩子们视力保护的今天,那些把VR眼镜送进中小学校园,并宣称“开创5G时代智慧教育新风尚”的人,是否有意或无意回避VR伤害视力这一关键问题呢?

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.沉浸,但是孤独的体验

迄今为止,沉浸感是VR的最大卖点,VR的沉浸感是征服使用者的关键特性。在观看几十年平面显示器之后,人们普遍认为,能够真正融入到游戏环境、视频中,这种体验是令人兴奋的。The Blu就是很好的例子,精良制作加上VR震撼的场景,成功将人们置身于深海世界,对于自然科学的学习效果是显而易见的。

但沉浸感的原理,实际上是用电子仪器模拟观感来欺骗大脑。模拟的越仿真,大脑就越觉得这就是世界的真实。因此,很多人认为,这种沉浸感与教育课堂所追求的沉浸感是多么一致啊!尤其是那些课堂上不易实现的教学项目——驾驶、动手操作、危险项目实验上,用这玩意儿岂不是太好了?

我们不否认,在体验操作性教育上,VR会发挥出较大的优势,相比3D教学,VR能够替代现有教育中的部分体验操作性内容,在保证安全性的前提下,让学生更好地训练技能,如军事和航天训练、火灾处置、化学品处理等特定领域。但是这个范围确实不大,只能是特定的操作范围。如美国休斯顿有一所国际工业训练学校,研发了一款VR起重机模拟器,用VR模拟训练学生练习起重机的操作。

然而,我更想说的是,除了虚拟仿真类的实验实训场景,对于其他应用而言,VR的沉浸感确是一把不折不扣的“双刃剑”。一方面,它可以让使用者注意力高度集中,成为强大的技能训练型工具;但另一方面它会让使用者脱离现实,脱离人群,更加沉浸于自我的世界中。

一个人长期不跟人交流,而只是跟一种虚拟的世界、跟机器交流,这种状态是可怕的。当我们人类失去了与同类交往的能力,会变成什么样子呢?

请联想一下日本宅男现象。

2018年11月18日一则《日本职员与初音未来结婚》的新闻发人深省。日本一名35岁男士近藤显彦与一位动漫界非常有名的虚拟人物“初音未来”宣布结婚。并且在日本,与动漫人物结婚,这已经不是首例……

当我们看到这样的画面时,不禁怀疑:技术的发展,难道是为了让人类不断走向自我、孤独、无法与人类交流、只能跟一个虚拟的人物结婚的境界吗?这样的走向无疑是令人悲哀的。一些宅男,因长期活在自我的世界,失去与人交流的能力之后,变得面容丑陋、眼神虚无、表情呆滞,简直令人恐惧。

看一看目前比较流行的VR设备吧,无论是什么VR,基本上就是个盒子,戴上后半个头就被套住了。VR可以为你创造出一种高沉浸度的有限时空,但它却只适合在个人空间使用,对于人与人之间至关重要的交流协作,反而起到“阻断”的负向作用。

反观教育发展的大趋势,现在大学教育所倡导的研讨式教学、启发式教学、互动式教学等等教学范式,哪一个不是增强人与人之间互动的?美国的工程教育专业认证标准中,特意把沟通协作能力定位为未来工程师的一项核心能力。因为人是社会性动物,与人交往,是人类的基本能力之一。

但目前的VR不可避免地会减损人与人之间的这种自然交互关系

看看下面这个画面,你还愿意让你的孩子戴上这东西吗?

这让我们不得不思考:当我们人类学会了与虚拟世界互动,却失去了与真实世界互动的能力,这样的技术,是我们真正需要和正确使用了吗?

虽然裸眼VR的问世看上去解决了头戴设备的弊端,然而由于其技术的不成熟,成本高,可视角度小,不适合多人观看,还远远不能普及,所以在此不对其进行分析。

此外,现阶段,VR应用于教育过程中普遍存在着成本居高不下、内容缺乏、设备便携性差等诸多问题。至少到目前,我还难以对“VR会成为5G时代智慧教育的新趋势”并大规模应用产生出乐观的态度来

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VR的未来

但一切都不是绝对的。

VR在正常人的领域可能无法成为刚需,而在正常人之外的另一个特殊发展空间则可能就是刚需,这个空间就是特殊教育和心理治疗领域

VR脱敏疗法。从上世纪90年代起,虚拟现实就已经开始被运用在治疗一些特定的恐惧症上,例如恐高症、乘坐飞机恐惧症、幽闭恐惧症和蜘蛛恐惧症。恐惧症的治疗传统上是通过教患者应对机制,然后逐渐让他们接触恐惧源头。不过有些人的恐惧源头难以接触,这就有了VR的用武之地帮助人们解决这一困扰。

这是澳大利亚第一个专业VR治疗恐惧症诊所开设的治疗方案之一。

已经有实证案例证明,把VR眼镜应用于孤独症儿童的康复训练,也是非常有效的。

自闭症,在中国称为孤独症。主要表现为不同程度的言语发育障碍、人际交往障碍、兴趣狭窄和行为方式刻板等。目前我国儿童的发病人数保守估计接近1500万,北上广深已经确诊的孤独症儿童是800万。按照不完全统计,目前中国话儿童孤独症发病率是1/100,即——每100个孩子中就有一个就有一个不幸患上此病。

对于孤独症儿童,传统的自闭症方法有应用行为分析疗法(ABA)、孤独症以及相关障碍儿童治疗教育课程(TEACCH)训练等等。这些方法虽然都被广泛使用,但是有些却缺乏着科学依据。

自闭症的患者通常有着最重要的三个障碍:交流能力障碍、互动能力障碍以及想像能力障碍。而这三个障碍恰好可以被虚拟现实的三个特性有针对性地弥合支撑。

2018年年初,上海交通大学医学院附属精神卫生中心、上海交通大学电子信息与电气工程学院以及医微讯所共同研发的“ITA沉浸式孤独症治疗系统”正式登陆了五彩鹿儿童行为矫正中心上海校区。目前,这套设备已经进行了大约1000例左右的前期实验性康复案例,并取得了比较乐观的效果。五彩鹿上海负责人坦言,目前看来VR治疗这条路应该是正确的,而且这样的产品可以让患者在家中接受治疗,这一点对整个自闭症的康复训练来说是非常重要的正向推进。

所以,面对在教育信息化大潮初露头角的VR,我们要始终保持一份冷思考:充分关注和评估它的价值,为其应用和推广探索合适的领域和方式。

当然,一家之言,也不一定对。希望跟各位同行探讨――唯有碰撞,才能有所发现,共同进步!

王涛

【室联网】理论的提出、体系构建和实践者;新维学习空间站、新维教师发展空间站、新维大健康空间站、新维国学空间站、新维孤独症资源空间站、新维社区家育空间站、智慧党员活动室等【室联网】新维系空间站的原创设计、规划和组织实施者;“移动学习”教育部-中国移动联合实验室MOOC研究中心、中国绿发会丝路研究院室联网中心主任;中国食品药品企业质量安全促进会副会长;北京大学教育学院教育经济博士;北京大学国家发展研究院国际工商管理硕士;业界知名有20多万教育专家的MOOC微信公众账号(微信号:openonline,公号名称:MOOC)的发起及运营者。