VR教育的意义究竟在哪里?是通过丰富的沉浸式内容激发学生的兴趣吗?我们都知道,如果仅是如此,所谓的沉浸式教育也只不过是一种噱头,并无可能真正替代传统教育。毕竟,传统教育有其多年发展形成的模式,这一模式也被证明是有效的。现在的VR教育自然不可与传统教育同日而语,但这是它的终点吗?

Lucas Rizzotto是一名XR内容创作者,也是一名关注XR行业的专栏作者。近日,Rizzotto撰写了一篇文章,深入思考了VR教育真正的可能性。不是作为传统教育锦上添花的装饰,也不仅仅是引起学生兴趣的玩具。她认为,纳入人工智能技术的VR教育,将会从基础模式上根本改变教育事业。

Rizzotto认为,结合了眼动追踪、深度学习、沉浸式技术和人工智能的未来教育将能够达成新教育的三个关键要点:个性化学习(personalized learning)、体验化学习(experimental learning)和以学生是否掌握为标准的学习(mastery-based learning)。在文章中,Rizzotto详细解说了这些技术如何结合,并生成何种全新的教育模式。

以下为文章原文:

现在教育系统固化、泛化、对学生个人自我成长关注不足。更糟糕的是,学生往往并不明白,自己为什么要学现在正在学的东西,以至于在他们的个人目标面前,他们所学的东西仿佛只是随意塞给他们的,毫无意义。

我们要怎么做才能解决这些问题,把教育带入一个新的层次?怎样才能使得教育更加振奋人心、富有趣味、并且具有实际意义?我认为,这些问题最终会归结到三个概念,而这三个概念可以通过巧妙地运用技术来实现。

这三个关键概念就是,个性化学习(personalized learning)、体验化学习(experimental learning)和以学生是否掌握为标准的学习(mastery-based learning)。今天这篇文章,我们将探索教育在未来可能的发展路径,结合人工智能和沉浸技术,以及其他一些设计范式,它们将会给教育带来永久性的改变。

沉浸式教育的黎明

在过去的两个世纪中,技术持续不断地为这个社会带来革命性的变化,直到今天也没有一点要停下来的迹象,更准确地说,它正在加速改变着这个世界。我们的工作、学习、娱乐,我们如何与人们交流,这些事情每隔十年就会被重新定义,而这正是由于新的计算平台的不断出现:第一次是个人电脑,然后是智能手机,现在则是沉浸式技术。

我所说的沉浸技术指的是什么呢?虚拟现实(VR)头显,增强现实(AR)眼镜,以及与之相关的技术产品。在我看来,沉浸式技术将会成为下一代大型计算平台,这是毫无疑问的事。它所能做到的是现在的个人电脑无法做到的事,重新定义了人与信息的关系,正如同之前那些革命性的平台一样。突然之间,你可以物理上与信息世界互动、实际地进入到数据世界之中,而不仅仅是在屏幕的限制之内观察它。即使我们现在还在技术发展的早期,这一技术所承诺许多效果也已经可以初步实现了。

最初,沉浸式技术被普遍认为是一种游戏媒体,但随着Oculus Rift将沉浸式技术带入了主流视野,创作者们证明前面这种看法未必正确。今天,我们拥有不计其数的VR应用,它们专注于生产、艺术、数据视觉化和其他领域。类似的增强现实(AR)或者混合现实(MR)技术同样也在迅速发展,给我们带来在现实世界展示信息和与信息互动的全新方式,让它们就像是真实存在于现实世界一样,这是过去难以想象的。

微软的Hololens是这一技术的绝佳案例。尽管已经诞生两年了,Hololens仍然是现有技术中使人印象最深刻的产品之一。它不仅能创造出视觉上高度真实的全息图像,并且它能够理解你所身处的环境;它知道哪里是家具,哪里是墙,其他的东西又是什么,并利用这些信息将数码内容与现实世界无缝结合,将信息混合入你对现实世界的理解之中。

除此之外,其他诸如手部追踪、触觉反馈和深度学习之类的技术也在迅速发展。可以预见,再过几年,我们就能在自己家中把玩全息图像,不用再戴着蠢蠢的头显,设备将会更接近眼镜的形象。这意义重大。

沉浸式技术就本性而言就是体验性的,从一开始,它就是要让人相信,他们所看到的东西是真实的。与此同时,其中的内容又超越了物理法则的限制。这意味着创造者能够以相对低的成本精心安排出“不可能的体验”,比如登上月球,瞬间移动到加利福尼亚的海滩,回到500年前的某座古堡,这一切的成本都是差不多的。对于教育来说,这打开了通往无限的大门。

以生物为例,通常我们都是通过课本、幻灯片和图画来学习生物的。但是,现在有一些初创公司,比如The Body VR,就正在采用沉浸式教育的路径,让你在人体内自由探索,与学习内容互动,而不仅仅是看着课本上的插图。

与此类似的初创公司还有MediVis,它重新定义了解剖学习。通常,医学生不得不通过插图来学习人体解剖结构,竭力把书上的2D图像在脑海中组合在一起,试图搞明白它们在三维世界中是怎样组合的。然而MediVis正在搭建的学习平台能以够3D形式视觉化整具躯体,真人大小,全息展示,精确标出躯体的每一部。再也不需要什么课本、插图或者昂贵的尸体了。

还有Mylab,一个混合现实的化学学习app,可以移动现实一幅全息元素周期表。以及Universe Sandbox,可以让学生亲身漫游宇宙,探索星系,甚至创造自己的星系。

提醒一下,这还只是开始,上面提到的这些项目还仅仅只是一小群人在没有外部资金支持的情况下完成的。现在,只需要制作一个小型3D游戏的工作量,我们就能够带领学生探索任何地方,以崭新的全情参与的方式教给他们任何知识。而且,制作这些体验的成本如此之低,我们将有机会看到设计和互动上的无数创新,创造传统教学中未曾想象过的崭新方法,因为每个人都能利用这一工具带来他们想象中的学习体验。

长期来看,我们希望看到的是,教育不再是老师在课本上划出的一个个重点,而是一个学生在自己的闲暇时间也能自由探索的互动世界,这标志着教学设计上的一个转变,教育对学生来说不再像是被动的义务,而更像是一种娱乐。概念可以成为角色,练习和考试可以成为剧情叙事的一个环节,学生可以真正地探索、沉浸在他们所学习的科目当中。

事情还不仅是这样:从沉浸式体验中收集到的数据是前所未有的实现个性化教育的理想材料。鉴于沉浸式教育带来的创造性可能,以及沉浸式教育对大脑的作用,我相信可以合理推测,未来沉浸式教育将成为新的规范。现在,许多项研究正在评估这种新教学方法的效力,但这一路径最重要的潜力在于:沉浸式教学是视觉化的、社交的,它神奇,充满互动,而且要求学生在情感上投入,与此同时,它给你的大脑留下深刻而真实的记忆。

教育分析的新时代


通过对沉浸式媒体的分析,你能从用户数据中得到海量的信息。因为头显全程都处于追踪状态中,你能知道用户何时正看着什么、看了多久,他们愿意与什么内容互动,甚至可以知道他们有意忽略了哪些内容。

下一代的头显设备预计可能会搭载瞳孔追踪功能,仅这一功能就能为内容创作者提供非常重要的大量信息。你可能听说过,人的瞳孔在看到感兴趣的东西时会放大,但实际上它还能提供更多的信息。

瞳孔扩大不仅仅会在你受到身体吸引时背叛你,并且在精神紧张和情绪波动的时候也会如此。普林斯顿的心理学家Daniel Kahnerman几十年前就证实了瞳孔尺寸会随着人面临的任务难度成比例扩大。计算9乘以13,瞳孔会轻微扩张;计算29乘以13,瞳孔会进一步扩张,并且保持扩张的状态直到试验者得出答案或者放弃计算。Kahneman说,他通过观察试验者的瞳孔收缩就能预测出某人是否打算要放弃计算了。

而一项2010年,由德国马尔堡菲利普大学Wolfgang Einhäuser-Treyer教授领导的研究则发现:“瞳孔扩张甚至可以在一个人正式下决定之前就展露出他的真实意愿。”试验者被要求在十秒钟之内的任意时刻按下一个按钮,而他们的瞳孔尺寸会随着他们做出决定而相应变化。试验者的瞳孔会在他们按下按钮1秒钟之前开始扩张,在按下按钮1到2秒钟后扩张到最大。

这一研究发现对于教育非常有帮助,将所有这些数据与人工智能结合,内容创作者就能获得一个实时更新、高度精确的学生心理侧写,甚至可以预测学生的行为。这些信息如此精确可靠,甚至以后都无需再考试,如果你对学生是否掌握知识的了解程度已经到潜意识的层面,那还需要什么测验呢,也不存在什么作弊的可能了。

这些技术可以为教育软件打下基础,未来的教育软件能够真正理解一个学生。当然,有人会担心这些数据可能被不当使用,在这篇文章里我们只探讨技术的潜力,关于风险我们到下一篇文章再讨论。

总而言之,这意味着我们未来可以实时测量学生在智力和情感上的投入程度,从而实时对教育软件的体验做出调整,自动处理学生学习时遇到的困难,并且通过个性化的体验最大化学生对学习的兴趣。最终,与AI技术相结合的沉浸式教育的潜力,将极大地推动教育的发展升级,创造真正独一无二的互动体验,为全自动的个性化教育、以学生掌握为目标的教育创造条件。

但是,AI到底能走多远呢?未来,AI会成为我们的老师吗?

人工智能与完美教师

到这里,我们讨论了,沉浸式教育在未来会通过“体验”重新定义学习,我们也讨论了如何从这些体验中收集数据,来创造真正个性化的教育,让开发者、老师和内容创作者真正实时了解学生的状态。

让我们再稍微想远一点,想象其他技术是否有可能运用到沉浸式教育当中——就从人工智能技术开始。

人工智能是当代最重要的新技术之一,它影响到了几乎所有事,从研制新药到金融市场预测,从聊天机器人到艺术创作。人工智能技术已经在普通人尚未真正理解之前就进入了我们生活的方方面面,而且,正如同我们现在每天都要使用电脑和互联网一样,我们注定会日益依赖人工智能技术带给人类的新的力量。

AI已经在改变我们与科技设备互动的方式了,用声音来操作设备的语音UI越来越流行,其中原因也不难想见。AI在智能手机(谷歌助手,Siri,微软小娜)和家用设备(亚马逊Echo,谷歌Home)上也越来越常见,AI以人类最适应的最直觉的方式完成工作:语音交流。而且,考虑到技术每一年都在进步,在文字转语音、语音辨识和程序对话构建方面都是如此,可能再过几年,我们就能够与我们拥有的智能设备进行完整的对话了。

那么,如果我们将这种技术与沉浸式教育结合,会发生什么?

沉浸式媒体有一个美妙的地方在于,它能给AI助手、聊天机器人和虚拟角色一个实体的外貌,这是以前从未做到的。我们或许很快就很够和人工智能聊天对话了,但沉浸式技术还能够给他们身体,让他们在和我们交谈互动时展现面部表情。

这样一来,我们与自己的AI助手之间,就有可能建立起一种关系,这对于教育来说也是意义重大。随着我们与AI助手相伴的时间越来越长,AI助手会越来越了解我们,这种了解程度甚至会超过我们自己。再加上前面提到的,通过眼动追踪了解学生的智力和情感投入,加上AI助手的普及以及AI功能的进化,我们就有可能得到属于每个人的AI老师,他知道如何向学生传达信息。

这个想法看上去或许有些荒谬,但这是一种实在的可能性。快速思考一下师生关系,就会发现其实非常固定:老师上课,观测学生的反应然后时不时地调节一下氛围,或者提个问题,或者插入一个小活动,然后再继续讲课。当然并不是所有的课程都是这个流程,但是大部分都是这样。像这样固定的课程框架,AI是可以胜任的,这可以作为一个起点。理想中,随着技术的进步,大部分后续的限制都会是相对容易解决的软件限制,我们将能找到新的方法,将师生关系改造得更加平等、更加紧密。

记住,AI老师不一定要是某种特定的外貌,在沉浸式媒体中,人工智能可以根据教学情境的需要化身为任何形象。这位老师可以是一条龙,可以是居里夫人,可以是莎士比亚本人,AI的外貌没有任何理论上的限制,完全可以根据课程的需要来改变,并且根据学生的心理状态来创造合适的互动课程。

长期来看,我认为要实现真正的个性化教育,除了AI老师没有其他方式可以达到(除非有一天我们能直接往大脑里下载知识)。AI的信息获取能力使得他们将会比任何老师都更了解所教的学科和他们的学生。

AI从人类身上学习已经很久了,要让AI来教导人类,只是个时间问题。

流动的教室

有可能读到现在,你对沉浸式教育体验场景的设想都是一个人孤独地上课,但事实远非如此。除非教育者自己选择单人上课,沉浸式教育才会是孤独的。前面提到的大数据完全可以与沉浸式教育结合,让教室变得异彩纷呈。

多用户的教育体验可以是这样:来自全球各地五湖四海的学生可以坐到一起,拥有相似体验水平、相似兴趣的学生可以组合到一起,或者拥有完全不同技能的学生也可以组合到一起共同面对一个特定的问题,这样可以鼓励学生的合作。当你意识到,教室不再是一个实体的房间,而是一个合作学习的抽象空间,那么,教室就可以是任何形式、上课可以在任何时间,学生不会缺少与人交流和联系的机会。要记住,沉浸式技术还在不断进步,未来你所看到的虚拟场景可能与现实世界别无二致。

在虚拟世界中,泥土、木头、金子和钻石的成本是一样的

这很重要,理由不止一个。我们不希望教育变得孤独,我们希望学生能够接触不同的语境和不同的文化;而且,这种做法还非常利于节约成本。学校原本需要许多的实体空间,这一点上的开支着实不小。但随着数字革命达到新的高度,我们今天面临的房产成本、人力成本和后勤成本,慢慢地都可以转移到数字领域来解决,而在这一领域在解决这些问题会便宜得多;但这里的知识一样充足,学生一样能在先进的教育系统中学习。这可以省下以亿万计的开支。

教室甚至不一定只能是一种样式,它可以与现实世界天衣无缝地混合起来,以任何不可思议的形式,随时都可以出现。刚好路过巴士底狱?为什么不坐下来来上一节关于“巴士底狱暴动”的历史课,进入历史上的那个场景,顺便完成这学期历史课任务的一部分呢。

这些全新的方式听上去可能过于奇幻,但只要发挥想象,恰当地运用技术和设计,就能够实现。关于未来,有一点我们可以确信,就是它将从核心层次撼动现有的一切。随着沉浸式技术和人工智能技术的发展,我们将有机会把教育变成我们所能想象的一切形式。

如果你可以选择,你希望教育变成什么样?