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观察丨国内教育元宇宙应用案例浅析

 lovey6868 2022-10-10 发布于河南

2021年被称为“元宇宙元年”,BIGANT所代表的区块链技术、交互技术、游戏技术、人工智能技术、网络及运算技术和物联网技术日益发展,其影响正缓慢却全面地渗透着现代社会,教育领域也不例外。新兴科技为教育带来了丰富性、创新性的新模式,本文试从通用虚拟空间、职业教育专业建设、基础教育教学方式革新这三方面撷取典型直观案例,展示国内当前教育元宇宙的应用现况。

1. 通用虚拟空间

元宇宙里开大会,并非新鲜事。

受疫情影响,从2020年开始,全国绝大多数高校无法如期举办线下毕业典礼。中国传媒大学动画与数字艺术学院学生与老师组成了十余人团队,在沙盒游戏Minecraft(我的世界)中1:1还原了像素风校园,并在其中举办了别开生面的毕业典礼。

“建筑工程”不仅囊括了教学楼、宿舍楼、操场等场景,甚至还原了学校周边的街道、地铁站。虚拟世界中的学校及其周边环境宏大完整,虚中写实,蔚为壮观。

这样大规模的建造,不仅因为团队的精益求精,想要做到“站在学校任何一个角落往外看都要有风景,不能是一片空地”,也服务于终极目的——元宇宙毕业典礼,从北京地铁八通线传媒大学地铁站便已开始。毕业生的数字分身走下地铁,跟随主持人从南门进入校园,来到小礼堂,在门口NPC(非玩家角色)“薛师傅”那里领到学士服,进入小礼堂等待毕业典礼召开。展映学生毕业设计、领导老师发言、走红毯拍照……元宇宙毕业典礼在虚拟空间中一丝不苟地复刻了线下毕业典礼的每个环节。

校门口的老师和同学们

礼堂中的毕业典礼

“云毕业”让参与者倍感新奇,也催生了各种在线下毕业典礼中无法想象的尝试:在老师发言时“扔雪球”,在排队走红毯时拆红毯,不穿学士服而打扮成流量明星……一位老师的“金句”——“请同学们不要在红毯上飞来飞去”,也成为本场毕业典礼的“出圈”发言。

针对这种看似出格的场景,毕业典礼项目负责人、中国传媒大学动画与数字艺术学院副教授孙国玉表示理解,“我们师生平时就是朋友的关系,可能会有代沟,但地位是对等的。”并且,这些在元宇宙中嗨玩的尝试,恰恰显示出学生在疫情期间的自我表达需求和社交需求得到了某种程度上的满足。孙教授说:“和学生并排站在一起的那个瞬间,感觉很特别也很温暖。我们本人身处在哪儿无所谓,至少游戏中那一刻我们在一起。”

对于远隔千里的毕业生们,元宇宙毕业礼不仅部分弥补了线下毕业礼缺失的人生遗憾,增添了独特的宝贵记忆,更提供了情感交流的出口。

两年后的2022,疫情常态化叠加元宇宙概念的发酵,元宇宙毕业典礼已成为不少高校的“标配”。例如,北京大学新媒体研究院和Meta I/O元宙未来公司基于网页浏览器及3D场景技术,通过照片建模设计制作了元宇宙毕业场景,线上线下同步举办了虚实融合的元宇宙毕业典礼。

室外场景:一条红毯从北京大学西门延伸到图书馆门口,同学可以边走边进行“云拍照”。草坪上列有老师们的照片,靠近点还能听到每位老师留下的毕业寄语。

室内场景:礼堂内的虚拟大屏在全程直播线下毕业典礼的实况,一瞬间现实与虚幻的位置发生了奇妙的对调变化。

在上海,上海大学上海美术学院数码艺术系的蒋教授与他的研究生团队,在国内创作平台Reworld(重启世界)中,为毕业生们打造了一个“上大元宇宙”,在虚拟场景中还原了学校的经典建筑,供学生们沉浸式云端漫游校园,穿上毕业礼服留影,参与寻宝活动等等。上海科技大学物质学院未能参与毕业典礼的2022届毕业生们,也在元宇宙里领到了他们的毕业证书。

上海科技大学元宇宙

毕业典礼并不是元宇宙在校园中的唯一应用场景。清华大学在今年6月初推出了首届元宇宙招聘双选会,28家企业的宣传视频和岗位信息循环播放,毕业生可以在完成虚拟形象塑造后,选择自己心仪的岗位,与企业沟通。

图片来源:清华新闻

元宇宙校园建设已经成为学校未来建设的新热点。元宇宙校园将成为学校重要的数字资源,在未来服务学生的校园生活。中国传媒大学大数据与社会计算中心高级研究员张丽锦认为,“这不仅是疫情下的无奈选择,也在于正走出校园的Z世代本身对线上化场景的高度适应与契合。”

但是,元宇宙场景目前在校园中的应用,更像是一种疫情下的妥协。首先,体验感上,现阶段的元宇宙场景依然在二维平面上呈现,无法达到完全沉浸的效果,而后者需要穿戴式设备协助实现,经济上和操作上均有难度。

其次,元宇宙场景与现实世界场景相比,虽然增添了“飞来飞去”等难以在物理世界中实现的功能,但是参与感和社交感仍大幅缺位。“上大元宇宙”项目负责人蒋飞教授便称:“和校长握手、和导师拥抱依旧很重要,但这都是现在的元宇宙技术无法提供的。如果技术无法满足大家的沉浸感体验和参与感需求,那其实不如视频连线。”上图展示的清华大学元宇宙双选会,元宇宙场景和视频画面同屏出现,也印证了上述观点——看到真实的人,听到真实的声音,产生物理特征上的连结,依然是人际交往的重要需求。

疫情结束后,校园元宇宙场景的需求空间何在?有两条路似乎可行:一是大幅提升体验感,达到无限逼近真实物理世界的程度,但这种发展势必与穿戴设备的普及化与低价化挂钩;二是让元宇宙场景不仅局限于典礼、会议类聚集功能,例如“上大元宇宙”中嵌入的金币机制、勤工俭学项目等,让场景的价值丰富起来。

2. 职业教育专业建设

在2021年10月于南昌举办的“国家虚拟仿真+职业教育高端论坛”上,教育部科技发展中心主任罗方述表示,虚拟现实虽不可能完全取代教师教学和现场实践,但虚拟现实技术可直面职业教育实训中看不到、进不去、成本高、危险性大的一些问题,可将其作为改革传统教育教学运营模式的一个重要手段。在职业学校实际学习中,VR技术已在危险性高、复杂性强、实际操作成本高昂、效率低下的专业中,得到了相对广泛的运用。

例如,为了让学生最大程度上掌握新能源动力汽车及电池结构组成及工作原理,上海电机学院采用了新能源汽车拆装与检测实验平台,利用3D仿真技术,让使用者更清晰地了解新能源汽车中电池的拆卸,组装,并了解其中的构成。

资料来源:煜航科技

在武汉燃气热力学校,燃气输配实训虚拟仿真系统解决了传统教学实训中使用真实部件成本高、造价昂贵、造成损耗、存在安全风险等问题。系统采用三维实景重构四类加气站CNG(含母站、常规站、子站)、L-CNG、LNG、LPG虚拟仿真场景,根据真实的加气站操作现场,模拟出对应的作业场景。学生得以直观体验对现实作业场景的完整还原,模拟操作规程。

正如教育部职业教育与成人教育司司长陈子季所述,虚拟现实技术将抽象概念具体化,拓展了人类的感知能力,为学习者创造了高度开放的时空场景。既符合真实工作场景的需要,又符合教育规律的学习空间,有助于学习者形成直面未来发展需要求的能力和素质。“VR+教育”的结合,打通了职业教育从校园到社会的“最后一公里”。

3. 基础教育教学方式革新

在基础教育方面,北京师范大学“VR/AR+教育”实验室在AR教学研究方面取得了前沿和落地的成果。AR(Augmented Reality)即增强现实,指通过计算机图形学和视觉技术,将虚拟的信息应用到真实世界,使得真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间。

北京师范大学教育学部副教授、“VR/AR+教育”实验室主任蔡苏认为:

“AR可以用来模拟学习对象,让学习者在现实环境中看到虚拟生成的模型对象。而且模型可以快速生成、操纵和旋转,能够在最贴近自然的交互形式下为学习者搭建一个自主探索的空间,这对于抽象内容教学和提升学习者兴趣是很有启发意义的。”

目前,“VR/AR+教育”实验室已将中小学科学、物理、化学、生物、数学、语文、英语等多个学科的百余个知识点一一生成AR教学案例,并落地应用于全国多所中小学。

AR应用于基础教育领域,有几个突出优势。首先,无需穿戴设备,不造成眩晕,对未成年儿童视力损伤小。其次,硬件成本低,学校只需为学生配置千元左右的平板,下载对应知识点APP即可。第三,对教学环境要求不高,无需采购昂贵教学设备,也无需担心场地条件、设备损耗。第四,方便易上手,老师经过简单培训练习便可直接使用。第五,虚拟与现实发生关联,使得学生能够分辨虚拟与真实。

更值得注意的是,“VR/AR+教育”实验室开发的教学APP,与市面早前已出现的AR文旅周边纪念品有很大不同。后者经扫描后,仅会出现AR图像,使用者只能实现不同角度观察立体虚拟物品的功能。而前者更多地结合了教学设计理念,让学生可以在教育元宇宙中通过改变参数,观察AR影像的变化,达到自主探究、归纳总结的目的,更符合教育和认知规律。

在高中物理-简谐运动这一知识点的APP中,学生可通过自由更改弹簧振幅、周期和初相的参数,生成运动曲线,由此探究哪些参数会如何影响弹簧的简谐运动,也可以探索回复力与位移、速度、能量等状态的变化。

图片来源:蔡苏

科技改变生活,也赋能教育。科技发展日新月异,教育元宇宙方兴未艾,不断吸纳更进步的元宇宙相关技术,提高教育效率及效果,同时也应警惕可能出现的成瘾性等种种新问题。正如教育部教育信息化专家组成员、华东师范大学教授顾小清教授所说的那样,“教育的发展战略、前瞻性谋划,是一个时不我待、任重道远的重要课题。”

发布于:北京市

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