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過(guò)去二十年間，科技改變了人們生活的方方面面。其中，科技與教育的結(jié)合更迸發(fā)出無(wú)限可能。而近年來(lái)，隨著 5G 商用進(jìn)程不斷推進(jìn)，作為 5G 時(shí)代顛覆性應(yīng)用的 XR 展現(xiàn)出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Γ屧S多原本停在概念中的想法成為現(xiàn)實(shí)。

XR，前世今生

所謂 XR，指通過(guò)計(jì)算機(jī)將真實(shí)與虛擬結(jié)合，打造一個(gè)人機(jī)交互的虛擬環(huán)境。XR 也是 VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、 AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、MR（混合現(xiàn)實(shí)）等多種技術(shù)的統(tǒng)稱。

以 XR 為代表的數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要引擎，正在改變各個(gè)業(yè)態(tài)的生產(chǎn)生活方式。

（圖源網(wǎng)絡(luò)）

其中，VR 并非一個(gè)新鮮概念，相關(guān)描述早在 20 世紀(jì) 30 年代的科幻小說(shuō)就已出現(xiàn)，直到近些年才開(kāi)始高頻出現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)生活中。

（圖源：多鯨）

市面上現(xiàn)有的 VR 分為兩類，一種是基于 PC 運(yùn)算平臺(tái)的 PC VR，另一種則是移動(dòng) VR。PC VR 相對(duì)來(lái)說(shuō)算力更強(qiáng)，能帶來(lái)驚艷的色彩飽和度，在實(shí)際體驗(yàn)過(guò)程中，延遲低、刷新率高，用戶體驗(yàn)更好，但價(jià)格昂貴，對(duì)硬件要求也更高。移動(dòng) VR 體驗(yàn)感明顯不如 PC VR，但價(jià)格相對(duì)親民，佩戴靈活，使用起來(lái)也更加方便。

常見(jiàn)的 VR 交互有頭瞄、手柄、手勢(shì)識(shí)別、眼球追蹤、語(yǔ)音操縱和動(dòng)作捕捉等。VR 內(nèi)容制作方面，主要分為影視制作和動(dòng)畫制作，不同方向利用的設(shè)備和技術(shù)也有區(qū)別。比較熟悉的光場(chǎng)技術(shù)，是通過(guò)采集設(shè)備將光源、光的傳播路徑采集下來(lái)，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行光場(chǎng)的重建和還原，理論上，這種技術(shù)能夠最大限度的還原人眼所看到的景象，包括 3D 景深信息，這樣重建的 VR 效果更加的逼真。

VR 逐漸照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，尤其作為大型商場(chǎng)的游娛「標(biāo)配」，其體驗(yàn)設(shè)備隨處可見(jiàn)。人們通過(guò)穿戴相關(guān)設(shè)備進(jìn)入沉浸式的虛擬場(chǎng)景，視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和味覺(jué)隨之調(diào)動(dòng)，完全沉浸其中。體驗(yàn)的真實(shí)感即「臨場(chǎng)感」是否強(qiáng)烈，也成為判斷 VR 好壞最核心的指標(biāo)。

而近年來(lái)，隨著設(shè)備算力與內(nèi)容制作能力的提升，長(zhǎng)久以來(lái)困擾人們的 VR 「暈動(dòng)癥」的問(wèn)題得以解決。所謂「暈動(dòng)癥」，是視覺(jué)所見(jiàn)和前庭感覺(jué)系統(tǒng)體驗(yàn)不一致所導(dǎo)致的生理暈眩，常見(jiàn)于在晃動(dòng)的車上讀書、看手機(jī)，又或者是乘船航行。

除了 VR 之外，AR 在人們的日常生活中也越來(lái)越常見(jiàn)。如果說(shuō) VR 是讓人進(jìn)入數(shù)字世界，在一個(gè) 100% 的虛擬世界中工作和生活，那 AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）則完全不同。AR 以真實(shí)的物理世界為主，在真實(shí)的物理世界上疊加虛擬的數(shù)字信息，使人們快速獲得信息，方便在現(xiàn)實(shí)世界中工作和生活。

而 MR 作為 AR 的升級(jí)，通過(guò)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中引入虛擬場(chǎng)景信息，在現(xiàn)實(shí)世界、虛擬世界和用戶之間搭起一個(gè)交互反饋的信息回路，以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的真實(shí)感，具有真實(shí)性、實(shí)時(shí)互動(dòng)性以及構(gòu)想性等特點(diǎn)。

XR，多點(diǎn)開(kāi)花

新世界的大門打開(kāi)。目前，XR 已經(jīng)在游戲娛樂(lè)、影視直播、智能制造、教育培訓(xùn)甚至軍事、航天等行業(yè)多點(diǎn)開(kāi)花。

XR 最為熟悉的應(yīng)用場(chǎng)景莫過(guò)于游戲。在游戲領(lǐng)域的應(yīng)用，已經(jīng)成為拉動(dòng) XR 產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的動(dòng)力之一。尤其 VR 視頻游戲，能為用戶帶來(lái)更為真實(shí)的體驗(yàn)和強(qiáng)烈的感官刺激。基于游戲市場(chǎng)龐大的用戶數(shù)以及核心玩家對(duì)于新技術(shù)的開(kāi)放性態(tài)度，游戲成為 XR 最先發(fā)展起來(lái)的大眾市場(chǎng)。

影視直播方面，AR 特效已經(jīng)成為電影制作的重要環(huán)節(jié)，影視大片中諸多震撼的特效都是通過(guò) AR 技術(shù)將虛擬場(chǎng)景或者虛擬物品融入到電影情節(jié)中。同樣，電商主播也經(jīng)常利用 AR 技術(shù)將所售商品的虛擬形態(tài)植入直播場(chǎng)景中。而大型晚會(huì)直播運(yùn)用到的 AR 特效，更是成為了非現(xiàn)場(chǎng)用戶的獨(dú)特體驗(yàn)。

在智能制造領(lǐng)域，XR 也儼然重點(diǎn)。以汽車產(chǎn)業(yè)為例，XR 在需求分析、總體設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、測(cè)試、維護(hù)等環(huán)節(jié)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了汽車設(shè)計(jì)制造測(cè)試的一體化。XR 將真實(shí)的比例搬到虛擬空間中，大幅縮短了新車研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。

但如果說(shuō) XR 正在賦能甚至準(zhǔn)備顛覆某個(gè)行業(yè)，那必定是教育行業(yè)。據(jù) Statista 最近的一項(xiàng)研究顯示，教育行業(yè)是投資虛擬現(xiàn)實(shí)的第四大行業(yè)。時(shí)至 2025 年，虛擬現(xiàn)實(shí)教育行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到 7 億美元，未來(lái)五年將增長(zhǎng)三倍多。此外，高達(dá) 97% 的學(xué)生對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)教育課程表現(xiàn)出了濃厚的興趣。

XR，賦能教育

XR 對(duì)教育的賦能，要從內(nèi)容說(shuō)起。目前，市場(chǎng)上主流的 XR 教育內(nèi)容展現(xiàn)形式分為兩種，一種是呈現(xiàn) 3D 模型，另一種是呈現(xiàn)由 3D 模型衍生的視頻流。

3D 模型主要在 K12 教學(xué)場(chǎng)景中被廣泛應(yīng)用，地理課的 3D 立體地球儀、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、建筑建模等都是非常成熟和常見(jiàn)的應(yīng)用。3D 模型可以幫助同學(xué)們更直觀地看到一些日常生活中難以見(jiàn)到的場(chǎng)景與環(huán)境，身臨其境地感受到課本中文字及平面圖片難以表達(dá)的信息。比如當(dāng)老師講授太陽(yáng)系行星時(shí)，顯示 3D 立體行星運(yùn)轉(zhuǎn)畫面，學(xué)生利用控制器點(diǎn)選，用以帶出更詳細(xì)的信息。

3D 模型衍生的視頻流類似于「說(shuō)明書」，常見(jiàn)的比如兒童早教科普讀物，用 APP 掃描書本里的特定圖形，就會(huì)彈出相關(guān)的動(dòng)畫視頻。

隨著入局 XR 的內(nèi)容生產(chǎn)商越來(lái)越多，緊貼教學(xué)課標(biāo)、激發(fā)學(xué)生好奇心、增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)理解的 XR 產(chǎn)品，成為了學(xué)校選擇時(shí)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

與內(nèi)容相結(jié)合，XR 在教育行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景，頗為豐富。一大場(chǎng)景是在課堂內(nèi)的學(xué)生教育，包括學(xué)科教育和素質(zhì)教育。當(dāng)代教育工作者正在使用 XR 技術(shù)來(lái)幫助學(xué)生解決一系列的難題學(xué)習(xí)——從公開(kāi)演講課到建筑設(shè)計(jì)課，大部分課程都能夠獲得 XR 的賦能。而在大多數(shù)情況下，選擇使用 XR 技術(shù)的教育工作者也會(huì)借助游戲化策略，利用其吸引人的特性讓學(xué)生獲得更加有趣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

另一大場(chǎng)景則是模擬培訓(xùn)，比如飛行員、駕駛員、宇航員仿真訓(xùn)練等。XR 為學(xué)習(xí)者提供了一種適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境。在這種環(huán)境中，學(xué)習(xí)者可以在零風(fēng)險(xiǎn)、零成本的前提下，通過(guò)完成復(fù)雜或有潛在風(fēng)險(xiǎn)的學(xué)習(xí)任務(wù)來(lái)獲得寶貴的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也能消解教師與學(xué)生之間的距離，讓師生更加自然地互動(dòng)。

至于教學(xué)效果，借助 XR ，學(xué)生可以通過(guò)物理操作虛擬物體，從而在場(chǎng)景中探索、實(shí)驗(yàn)和互動(dòng)，也能夠觀看自己的行動(dòng)產(chǎn)生的直接影響，產(chǎn)生臨場(chǎng)感。如此，原本抽象、枯燥的知識(shí)和內(nèi)容變得直觀且容易理解，有效提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，XR 作為教育信息化 2.0 中重要的一個(gè)板塊，通過(guò)組合硬件、軟件、控制系統(tǒng)、教材、教案和試卷等，圍繞學(xué)科課程、地方課程以及校本課程，實(shí)現(xiàn)教學(xué)創(chuàng)新、學(xué)科融合和延伸，讓學(xué)習(xí)更有趣、更安全、更生動(dòng)。

此外，當(dāng)下城鄉(xiāng)差距、區(qū)域差距、階層差距不斷擴(kuò)大，教育資源分配嚴(yán)重不平衡，國(guó)內(nèi)教育的鴻溝很深，而 5G + XR 教育則有機(jī)會(huì)改變這種現(xiàn)狀。只需要一個(gè)設(shè)備，大山里的孩子就可以享受與城市孩子相同的教育資源。一位名師在北京中學(xué)教室上課時(shí)，有千千萬(wàn)萬(wàn)大山里的孩子可以通過(guò) VR 設(shè)備和教室里的孩子一同上課，身臨其境地實(shí)時(shí)共享內(nèi)容。從這個(gè)維度來(lái)說(shuō)，XR 可推動(dòng)實(shí)現(xiàn)教育公平。

目光放到更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來(lái)，教育信息化 2.0 時(shí)代，隨著 5G、XR 和 AI 等應(yīng)用的持續(xù)推進(jìn)落地，新的硬件升級(jí)，覆蓋于整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的軟件服務(wù)以及 C 端用戶的付費(fèi)場(chǎng)景增加等，整個(gè)教育信息化市場(chǎng)將迎來(lái)一波新的高速增長(zhǎng)。

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)“多鯨”（ID：DJEDUINNO），作者其欣。文章為作者獨(dú)立觀點(diǎn)，不代表芥末堆立場(chǎng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者。