（圖注：人大附中的VR教學(xué)課堂）

這篇文章將讓你知道，中國(guó)最好的中學(xué)之一——北京人大附中是如何把VR技術(shù)融入學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐中的，又對(duì)VR+教學(xué)有著怎樣的態(tài)度和期望。

芥末堆 寧寧 2月9日

過(guò)去的一年被稱為“VR元年”，可人大附中對(duì)于VR技術(shù)的關(guān)注從2012年就已經(jīng)開(kāi)始了。

過(guò)去一年，VR的教育應(yīng)用被廣泛討論。英語(yǔ)教學(xué)，地理、化學(xué)觀察，生物探究，物理實(shí)驗(yàn)，還有建筑、設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科都出現(xiàn)了應(yīng)用VR的技術(shù)來(lái)構(gòu)建新的教學(xué)場(chǎng)景。三星曾在美國(guó)做過(guò)的一項(xiàng)調(diào)查研究顯示，樣本中85%的老師認(rèn)為VR技術(shù)會(huì)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的效果，2%的老師在課堂中使用過(guò)VR技術(shù)。

VR教學(xué)將傳統(tǒng)的單向教育轉(zhuǎn)化為認(rèn)知交互和沉浸式體驗(yàn)?zāi)Ｊ?，學(xué)生被帶入微觀或宏觀的虛擬世界中，身臨其境地觀察、探究，極大激發(fā)了興趣和好奇心，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。它還將學(xué)科的復(fù)雜知識(shí)和抽象結(jié)構(gòu)形象展現(xiàn)，幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)。這是VR技術(shù)在教學(xué)中最吸引老師的地方。

人大附中從2012年就在關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)，在選修課中將VR技術(shù)開(kāi)發(fā)作為一項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容，老師帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)發(fā)VR模型，而在近兩年人大附中對(duì)VR技術(shù)應(yīng)用在課堂上也多有嘗試。

“對(duì)這種新的技術(shù)，我們抱有非常樂(lè)觀、積極的態(tài)度想要去探索。”人大附中副校長(zhǎng)宓奇在接受芥末堆收集時(shí)說(shuō)。 

帶上VR眼鏡，進(jìn)入人體血液循環(huán)系統(tǒng)

（圖注：人大附中的VR教學(xué)課堂）

輦偉峰是人大附中的高二生物老師，上學(xué)年他與另一位生物老師和淵做了兩次VR生物課。課堂內(nèi)容是進(jìn)入人體血液循環(huán)系統(tǒng)，觀察了解細(xì)胞以及亞顯微鏡下的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。每個(gè)學(xué)生都手持一臺(tái)VR單機(jī)設(shè)備，獨(dú)自進(jìn)入視頻中探究，體驗(yàn)時(shí)間在10分鐘左右。 

“每個(gè)學(xué)生進(jìn)入一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境中，可以根據(jù)自己的理解來(lái)感悟視頻中呈現(xiàn)的內(nèi)容，但這種視頻又比平常放的視頻沉浸感更強(qiáng)，學(xué)生投入度更高，課堂個(gè)性化教學(xué)比較不錯(cuò)?！陛倐シ寤叵氘?dāng)時(shí)的課堂情景時(shí)說(shuō)，初次體驗(yàn)的學(xué)生非常興奮，對(duì)探究材料的理解也更深入。

不過(guò)，封閉式的探究環(huán)境也對(duì)老師的課堂設(shè)計(jì)提出了更高的要求。第一次嘗試VR教學(xué)，輦偉峰說(shuō)與以往傳統(tǒng)的備課不太一樣，他要首先自己進(jìn)入視頻的虛擬環(huán)境中去體驗(yàn)，把覺(jué)得新奇的地方直觀寫下來(lái)，以便于在課堂上與學(xué)生產(chǎn)生共鳴。

如何就素材合理地設(shè)計(jì)課堂情境是輦偉峰不斷思考的問(wèn)題，“不管是國(guó)外的課還是國(guó)內(nèi)的課，不能為了使用這種技術(shù)偏離了課堂本身，一定要素材契合課堂的主題去做?！眹L試過(guò)VR教學(xué)后，輦偉峰總結(jié)道。

設(shè)計(jì)課程方案時(shí)，很多老師對(duì)課堂的控場(chǎng)提出不少意見(jiàn)，怎么讓學(xué)生按照老師設(shè)計(jì)的路徑去探究，不至于走得太偏。最終討論的一致結(jié)果是，先布置課堂任務(wù)，基于每組學(xué)生的不同特點(diǎn)，設(shè)置不同的觀察重點(diǎn)。

這堂課輦偉峰給學(xué)生布置了兩大類問(wèn)題，一類是鞏固之前的生物課上沒(méi)注意到的知識(shí)細(xì)節(jié)，另一類是從生物學(xué)意義上探究VR技術(shù)在呈現(xiàn)細(xì)胞結(jié)構(gòu)上有哪些不合常理的地方。

學(xué)生的表現(xiàn)超出他的預(yù)想。“他們觀察到很多我沒(méi)有思考到的問(wèn)題。”輦偉峰說(shuō)，在分析細(xì)胞核周圍的細(xì)胞骨架時(shí)，有學(xué)生提出細(xì)胞骨架理論上應(yīng)該是蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，但視頻中呈現(xiàn)的卻是建房的鋼筋結(jié)構(gòu)狀，這種維度下，這個(gè)結(jié)構(gòu)是不合理的。輦偉峰思考后發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題所在，視頻沒(méi)有告訴使用者放大倍數(shù)是多少，而就生物學(xué)學(xué)科來(lái)說(shuō)，非常講究參照物及放大縮小的比例。

評(píng)價(jià)方式也是他要考慮的一個(gè)問(wèn)題。傳統(tǒng)的課堂評(píng)價(jià)方式多是課堂提問(wèn)，學(xué)生群體回答，或者布置小測(cè)試，與學(xué)生可以眼神互動(dòng)。而VR課堂，學(xué)生則進(jìn)入封閉的探究環(huán)境，不再有傳統(tǒng)課堂的那種互動(dòng)。輦偉峰說(shuō)，這種情況下，就要預(yù)設(shè)好問(wèn)題和探究的路徑，讓這堂課沿著設(shè)計(jì)好的路徑走，最后以小組匯報(bào)的形式做課堂反饋。

從分子式到太陽(yáng)系，根據(jù)學(xué)科需求定制VR課堂

除了在課堂上嘗試使用VR技術(shù)外，人大附中早在2012年就開(kāi)設(shè)有通用技術(shù)選修課，其中有一門虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的課程。施一寧已經(jīng)教了四年，帶學(xué)生開(kāi)發(fā)VR軟件系統(tǒng)。期間也遇到一些問(wèn)題，比如學(xué)生的編程基礎(chǔ)、三維建模基礎(chǔ)參差不齊，上課要先把這些基礎(chǔ)知識(shí)打好，獨(dú)立研發(fā)軟件就成為了課程的附屬品。他最近在思考的是，學(xué)生課時(shí)有限，精力也有限的條件下，如何把虛擬現(xiàn)實(shí)作為教學(xué)的主體呈現(xiàn)給學(xué)生。

施一寧目前的課程設(shè)置分為三個(gè)部分，先讓學(xué)生按照自己的設(shè)想，設(shè)計(jì)出一個(gè)軟件的三維模型。之后在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上利用軟件讓模型互動(dòng)。最后給學(xué)生現(xiàn)成案例，教他們實(shí)現(xiàn)一個(gè)VR、AR的demo。

“還有一部分是學(xué)校有老師對(duì)VR技術(shù)比較感興趣，想看看他們這邊有沒(méi)有教學(xué)的需求，能夠用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)去解決，我?guī)W(xué)生幫他們做一些?！彼a(bǔ)充說(shuō)。

說(shuō)到這，一旁教化學(xué)課的副校長(zhǎng)周龍平來(lái)了興致，開(kāi)始和施一龍“定制”化學(xué)有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的VR模型，“這個(gè)對(duì)于空間想象力弱的學(xué)生是一大福利。”

“我覺(jué)得特別好。”施一寧也興奮起來(lái)。在帶學(xué)生做VR項(xiàng)目的時(shí)候，他發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)兩件事特別感興趣，一件是微觀世界的無(wú)限放大，像血細(xì)胞、分子結(jié)構(gòu)。另一件是天體運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力這類宏觀世界的探索。“學(xué)生都是想著做一個(gè)太陽(yáng)系，以AR的形式把太陽(yáng)系虛擬出來(lái)，放在桌面上?！边€有一些更基礎(chǔ)的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)，給學(xué)生代碼和基本的技術(shù)操作方案后，學(xué)生都可以實(shí)現(xiàn)。

副校長(zhǎng)宓奇就向施一寧定制過(guò)VR課程，將磁場(chǎng)中的粒子運(yùn)動(dòng)做成VR的形式，學(xué)生手持平板電腦，可以在平板上改變粒子的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)速度以及電荷屬性等，最終平面上的圖形就變成了動(dòng)態(tài)的、立體的粒子運(yùn)動(dòng)。 

好奇之余，研學(xué)教研組長(zhǎng)臧春梅提出一個(gè)疑問(wèn)，如何保證VR視頻中學(xué)科參數(shù)的科學(xué)性。施一寧說(shuō)這些都會(huì)通過(guò)相應(yīng)的軟件來(lái)解決，會(huì)有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

VR教學(xué)性價(jià)比低？或可影響學(xué)生一生

在施一寧看來(lái)，對(duì)老師來(lái)說(shuō)VR技術(shù)運(yùn)用在課堂上的關(guān)鍵問(wèn)題是，真正可以提高多少課堂教學(xué)效率。功能可以輕易實(shí)現(xiàn)，但是教學(xué)過(guò)程涉及很多環(huán)節(jié)，不僅僅是簡(jiǎn)單把功能實(shí)現(xiàn)。所有的技術(shù)最終都是要服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與學(xué)生素養(yǎng)的提升。

VR技術(shù)應(yīng)用于課堂的另一個(gè)問(wèn)題是使用門檻，老師制作一門VR課程所需要的時(shí)間是多少。

“老師比較關(guān)心用多長(zhǎng)時(shí)間才能把一節(jié)課帶到一個(gè)理想的效果，這個(gè)技術(shù)瓶頸對(duì)于老師是多大的，長(zhǎng)期使用就肯定存在這個(gè)問(wèn)題。”臧春梅也很認(rèn)可VR在多個(gè)自然學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，但具體到日常課堂中，她坦稱如果花費(fèi)時(shí)間成本很高，而實(shí)際達(dá)到的教學(xué)效果又有限的話，從投入產(chǎn)出比上看不劃算，老師也不會(huì)用。

宓奇覺(jué)得投入產(chǎn)出比要從一個(gè)學(xué)生的一生去考慮。他曾與生物老師、化學(xué)老師、通用技術(shù)老師合作開(kāi)發(fā)一項(xiàng)系列碰撞課程。在一節(jié)汽車碰撞緩沖的技術(shù)課堂上，四位學(xué)科老師先從自己學(xué)科的角度講解，之后又花兩三周時(shí)間讓學(xué)生去加工有防止碰撞緩沖功能的手機(jī)殼，之后再拿出一節(jié)課讓學(xué)生展示，老師分別點(diǎn)評(píng)?？傉n時(shí)算下來(lái)有七八節(jié)，課程最初的投入成本非常高，但他仍然覺(jué)得非常有必要做。不一定每節(jié)課都按照這種模式，一學(xué)年、一學(xué)期可以嘗試做一兩次，讓學(xué)生感覺(jué)到學(xué)科之間是如何融合，可以怎樣融合。

“在教育階段主要是萌發(fā)意識(shí)，就是埋下一顆小種子。”宓奇解釋，當(dāng)學(xué)生在大學(xué)聽(tīng)到一節(jié)工程學(xué)的知識(shí)時(shí)或許會(huì)想到自己也能做，可以往哪個(gè)方向努力。對(duì)于VR技術(shù)在課堂應(yīng)用也一樣。他認(rèn)為大膽去想，未來(lái)二三十年之后也許不存在VR的概念了，很多工作、學(xué)習(xí)的場(chǎng)景就已經(jīng)是虛擬現(xiàn)實(shí)了?，F(xiàn)在是井噴但很原始的技術(shù)狀態(tài)，沒(méi)辦法追求太好的效果，但課堂上使用過(guò)這種技術(shù)，學(xué)生就會(huì)有更深刻的認(rèn)知，就有可能受到啟發(fā)。

市場(chǎng)能不能為學(xué)校提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的技術(shù)支持，以幫助學(xué)校埋下這些“種子”，這是臧春梅擔(dān)憂的。施一寧觀察，VR市場(chǎng)很大，在娛樂(lè)行業(yè)的應(yīng)用非常廣泛，因?yàn)橥度肟梢院芸炜吹交貓?bào)，但教育行業(yè)需要漫長(zhǎng)的過(guò)程，現(xiàn)在看得到的VR教育公司仍然以賣硬件為主，做課程的很少。嘗試過(guò)兩次VR生物課的輦偉峰也表示，硬件有了之后，相應(yīng)軟件的研發(fā)是否跟得上，能不能構(gòu)建系列的課程？

這是學(xué)校所關(guān)心的。

教育部虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工程研究中心主任周明全曾向媒體總結(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)與教育融合的三大問(wèn)題，其一是概念問(wèn)題，教育是特殊行業(yè)，需要的不僅僅是技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)要與教育本身的發(fā)展規(guī)律結(jié)合，而目前兩者是分裂的。其二技術(shù)仍然有待優(yōu)化，VR眼鏡對(duì)孩子眼睛的傷害太大，要用全息技術(shù)等代替VR眼鏡。其三就是內(nèi)容的制作。他表示，VR教育內(nèi)容制作復(fù)雜，需要政府、企業(yè)、教師三方結(jié)合，構(gòu)成教育改革系統(tǒng)工程。同時(shí)，對(duì)學(xué)生的測(cè)評(píng)也需要重新來(lái)定。

技術(shù)需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的時(shí)間逐漸成熟，尤其應(yīng)用到教育領(lǐng)域。這三大融合問(wèn)題很難在短期內(nèi)解決。但就學(xué)校來(lái)說(shuō)，像人大附中這樣開(kāi)放心態(tài)，主動(dòng)探索、尋找契合自己教學(xué)場(chǎng)景的VR應(yīng)用，是可以在小環(huán)境里逐步優(yōu)化VR教學(xué)的。

未來(lái)的趨勢(shì)已經(jīng)很明顯。國(guó)務(wù)院最新印發(fā)的《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》在第三部分“改革創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)教育發(fā)展”中提到，支持各級(jí)各類學(xué)校建設(shè)智慧校園，綜合利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)探索未來(lái)教育教學(xué)新模式。VR技術(shù)帶來(lái)的教學(xué)新模式目前還只是一個(gè)雛形，想象空間仍然很多。