在今天華東師范大學(xué)舉辦的“元宇宙與未來教育”學(xué)術(shù)研討會上，華東師范大學(xué)終身教授袁振國先生提出，2022年將是教育元宇宙的元年，元宇宙是師生兩個主體與技術(shù)客體的融合終極形態(tài)。

那么，教育元宇宙究竟會給未來的教育帶來怎樣的變革呢？今天我們就一起來看看海外AR技術(shù)在教育中有哪些應(yīng)用。

什么是AR技術(shù)？

AR是Augmented Reality的縮寫，中文翻譯為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，是一種在現(xiàn)有圖像上疊加 CG 等人工圖像的技術(shù)。2019年AR智能手機(jī)游戲應(yīng)用程序“Pokemon GO”就曾經(jīng)在各國引起轟動，相關(guān)產(chǎn)業(yè)預(yù)計(jì)2022年的市場總規(guī)模將突破2000億美元，并將持續(xù)增長。當(dāng)前VR/AR在短視頻、游戲等新媒體娛樂產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)日益普及，在工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的使用也是令人眼花繚亂，而近來引入“教育領(lǐng)域”更是得到多方關(guān)注。

事實(shí)上，教育領(lǐng)域的 VR/AR 市場規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，日本通產(chǎn)省預(yù)計(jì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將從 2016 年的 205 億日元增長到 2021 年的 1870 億日元，尤其是在北美市場，相關(guān)報(bào)告預(yù)測僅高等教育領(lǐng)域每年將繼續(xù)以51%的速度增長，因此未來VR/AR在教育領(lǐng)域的傳播將繼續(xù)擴(kuò)大。

使用 AR 技術(shù)進(jìn)行教育的好處

將 AR 融入教育可以激發(fā)孩子學(xué)習(xí)的積極性。通過使用 AR 技術(shù)將內(nèi)容展示在您面前，您將能夠直觀地理解您不得不在腦海中想象的事物。知識的吸收是通過基于親眼所見的真實(shí)體驗(yàn)的學(xué)習(xí)來促進(jìn)的。因此，AR作為可用于教育環(huán)境的先進(jìn)技術(shù)被寫入各國教育現(xiàn)代化發(fā)展的相關(guān)政策。此外，從事技術(shù)職業(yè)的勞動者也可以從 AR 中受益，操作手冊和視頻用于教授員工專業(yè)知識和技能，但往往缺乏現(xiàn)實(shí)性，并不總是非常有效，通過將 AR 融入員工培訓(xùn)和虛擬化工作現(xiàn)場，很容易獲得實(shí)際工作的圖像，這對于快速獲取技術(shù)很有用。

使用 AR的優(yōu)勢一：激發(fā)好奇心，讓學(xué)習(xí)變得有趣

首先，我們要考慮的是通過使用利用VR/AR的令人興奮的教材來激發(fā)孩子們的好奇心，讓他們在學(xué)習(xí)中變得更加積極。

“近年來，人們傾向于培養(yǎng)思維能力而不是理解能力?！?/p>

四國大學(xué)教授兒童學(xué)的奧村英樹教授表示，不言而喻，“正確認(rèn)識事物”首先要培養(yǎng)思維能力。

使用 AR 的教育被認(rèn)為對此有用。

在這方面，奧村教授表示“ICT（*）在學(xué)校教育中的使用并沒有像工業(yè)世界的變化那么大”，并建議在教育環(huán)境中積極使用 VR/AR。

* ICT：信息和通信技術(shù)。它是“信息和通信技術(shù)”的縮寫，與常用的IT（Information Technolog）沒有顯著區(qū)別。然而，雖然 IT 指的是與計(jì)算機(jī)相關(guān)的技術(shù)，但是 ICT 通常用于利用該技術(shù)。

通過利用AR，可以將各種內(nèi)容顯示在您面前，而不僅僅是閱讀理解和對句子的膚淺理解，孩子們會意識到事物的相關(guān)性，以及學(xué)生的“學(xué)習(xí)”和“理解”。奧村教授認(rèn)為這將加深進(jìn)一步。

“我們需要找到盡可能多的教育演示，這些演示只能通過在真實(shí)圖像中添加虛擬圖像、視頻和文本信息來表達(dá)，?”奧村教授說。

例如，與其想象頭部凸透鏡形成的光線的焦點(diǎn)，不如通過在實(shí)際凸面上使用 AR 向?qū)W生展示原本不可見的光線路徑，從而更容易折射和聚焦光線。鏡頭。你會有所了解。

*參考：“關(guān)于將AR等新技術(shù)傳播到教育領(lǐng)域的觀點(diǎn)研究”/ Hideki Okumura

使用 AR的優(yōu)勢二：信息以3D形式可視化并促進(jìn)理解。

AR在幼兒教育領(lǐng)域也很有用，比如提高幼兒“概念理解”的速度。

在關(guān)西大學(xué)學(xué)術(shù)資料庫的一篇題為“通過 AR 字符交互與添加故事的語音字符學(xué)習(xí)系統(tǒng)”的論文中，討論了使用 AR 作為輔助工具，使幼兒更容易理解語音字符。

拼音字符是本身沒有意義的字符，例如英文字母和日文平假名。

由于字母本身是沒有意義的，所以在第一次學(xué)習(xí)字母（語言）的時候，一定要學(xué)會通過別人的讀音來讀字母，理解字母的順序和順序（詞）是什么意思。 在論文中，作者在平假名卡片上附加了一個 AR 標(biāo)記，并設(shè)置動物在排列某個單詞時以 AR 顯示。例如，如果你將卡片排成“U、Sa、Gi”，AR 會顯示兔子（Usagi是日語兔子的發(fā)音），如果你排成“Ku、Ma”，則會顯示熊的角色。

相反，您也可以先顯示兔子字符并正確排列平假名。如果卡片或排列錯誤，AR中會顯示“△”或“×”。這樣一來，在比較簡單排列平假名卡片的語言教育和使用?AR 學(xué)習(xí)單詞的課程時，從實(shí)驗(yàn)中可以清楚地看出，使用 AR 時理解速度更快。事實(shí)上，已經(jīng)證明以 3D 形式可視化信息有助于理解。

* 參考：《AR人物與故事互動的音標(biāo)學(xué)習(xí)系統(tǒng)》

這些實(shí)驗(yàn)也在海外廣泛開展，一項(xiàng)針對學(xué)校課堂使用AR的班級調(diào)查結(jié)果顯示，82.7%的學(xué)生對使用AR作為教材的課程內(nèi)容表現(xiàn)出更強(qiáng)的興趣，81%的學(xué)生表現(xiàn)出對AR教學(xué)的興趣。對課文內(nèi)容的興趣更加濃厚，據(jù)悉，對課文的理解程度有所加深。

如果在課堂上充分利用交互式 3D 數(shù)據(jù)可以確保孩子的理解力，那么在教育領(lǐng)域沒有理由不使用 AR。

使用 AR的優(yōu)勢三：通過應(yīng)用程序，學(xué)習(xí)時間和地點(diǎn)沒有限制

在學(xué)習(xí)領(lǐng)域使用 AR 的好處不僅僅在于促進(jìn)兒童的理解。

通過使用各種應(yīng)用程序，學(xué)習(xí)時間和地點(diǎn)沒有限制，過去不可能的學(xué)習(xí)方法變得可能。

Dwango Co., Ltd. 將 VR/AR 定位為其業(yè)務(wù)支柱之一，是使用MR 頭戴式顯示器(*) 和“ Microsoft HoloLens ”的多人同步內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)“DAHLES”的教育網(wǎng)站”由微軟開發(fā)。我們正在推廣使用。

* MR：混合現(xiàn)實(shí)。翻譯為“混合現(xiàn)實(shí)”，結(jié)合了 VR 和 AR 的技術(shù)。通過更緊密地融合現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界，您可以更真實(shí)地感受虛擬世界。

“DAHLES”可以實(shí)時讓HoloLens等設(shè)備心動，讓多人共享同一個空間顯示。

這種多人同步系統(tǒng)可以說是一次教多名學(xué)生的學(xué)校教育中必不可少的系統(tǒng)。

另外，如果你使用這個“HoloLens”，你可以同時在偏遠(yuǎn)地區(qū)上課，或者反過來，你可以記錄上課的狀態(tài)，然后在另一個時間或地點(diǎn)上課，例如“時移課””。

在利用定期面對面和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的同時，偏遠(yuǎn)地區(qū)的孩子將能夠參加同樣的前沿課程。

此外，與沉浸式 VR 設(shè)備不同的是，“Microsoft HoloLens”可以在佩戴設(shè)備時記筆記而不會妨礙視線，因此學(xué)生也可以繼續(xù)上課而不會感到不適。

這樣，不只是“將AR融入教育領(lǐng)域”，而是針對每個班級的內(nèi)容和現(xiàn)場情況，使用最適合的應(yīng)用，以前做不到的課程內(nèi)容，你將能夠創(chuàng)造出新的教育形式.

為使用 AR 的兒童提供的教育示例和服務(wù)

從這里，我們來看看海外使用 AR 支持孩子學(xué)習(xí)的例子。

（圖片：AVR 日本新聞稿）

2019 年 10 月 9 日，AVR Japan Co., Ltd. 與三重縣桑名市教育委員會合作，使用 AR 開展了科學(xué)課。在桑名市正陽小學(xué)舉辦的這個課程中，教師使用了教育應(yīng)用程序“Creator AVR”。課程內(nèi)容是在安裝了相關(guān)應(yīng)用程序的平板電腦上展示蚱蜢、蝴蝶等昆蟲的3D模型，了解昆蟲身體的機(jī)制和生態(tài)。通過使用AR，學(xué)生將能夠直觀地掌握僅在平面上繪制圖形難以理解的教科書和圖畫書等詳細(xì)的身體機(jī)制。

（圖片：理光）

2017年，AR技術(shù)被用于日本大樹館書店發(fā)行的《Basic Genius英日詞典第2版》。如果您使用安裝了 AR 應(yīng)用程序“RICOH CP Clicker”的智能手機(jī)拍攝正面彩頁“圖片詞典”，您可以播放單詞和對話的聲音。與傳統(tǒng) CD 附帶的字典不同，優(yōu)點(diǎn)是如果您有智能手機(jī)，則可以快速播放音頻。讀者可以輕松播放音頻，制作者可以省去制作CD的麻煩和成本，因此預(yù)計(jì)未來使用AR應(yīng)用作為音頻播放手段的教材數(shù)量將會增加。

（圖片：明治東正）

日本Meiji Tosho Publishing Co., Ltd. 從2018年開始向?qū)W校用戶銷售帶有視覺資料的“Graphics Science Latest Science Materials”。您可以通過將安裝了 AR 應(yīng)用程序“COCOAR2”的智能手機(jī)放在支持 AR 的材料上來欣賞數(shù)字內(nèi)容。通過檢查并將人體器官模型覆蓋在附近的人身上，可以幫助學(xué)生加深從視覺到科學(xué)的理解。截止2021年12月，日本已有超過100所中小學(xué)在課堂上使用，促進(jìn)了學(xué)生的理解并支持教師的解釋。

Google 從2017年起就向教育用戶免費(fèi)提供“Google Expeditions”作為沉浸式學(xué)習(xí)和教育工具。Expeditions 應(yīng)用程序的 AR 模式允許您將抽象概念投射到現(xiàn)實(shí)世界中。例如，火山爆發(fā)等在附近實(shí)際上看不到的現(xiàn)象，可以使用 AR 模式在教室中重現(xiàn)。Google Expeditions 具有 AR 模式和 VR 模式，可幫助您擴(kuò)展課程。2019年，Google推出了Google Expeditions AR 旅游項(xiàng)目專注于藝術(shù)和生物等文化特征，谷歌的博客稱，“VR 幫助你去別處，而 AR 則在那里找到。”它幫助你更多地了解“事物”，“解釋了它的意義”。例如，一頭真人大小的非洲象可以在教室里走來走去，并在他的辦公桌上看到博物館里的古希臘雕塑。

通過使用“Expeditions”APP的AR模式，你可以體驗(yàn)到火山爆發(fā)、猛烈龍卷風(fēng)等課堂上永遠(yuǎn)看不到的現(xiàn)象，以及這些現(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)制。我們還用“AR之旅”來觀察兒童噴發(fā)的火山、龍卷風(fēng)的產(chǎn)生機(jī)制以及外太空的小隕石。很明顯，體驗(yàn)一個平時從未見過的世界，不僅可以加深課堂上的理解，還可以激發(fā)孩子的好奇心，激發(fā)更深層次的思考。

職業(yè)教育的AR應(yīng)用

從這里，我們將介紹使用 AR 進(jìn)行員工培訓(xùn)和支持員工教育的服務(wù)的示例。

2017 年 5 月，東京地鐵株式會社（東京地鐵）推出了利用 AR 進(jìn)行員工培訓(xùn)的應(yīng)用程序。員工培訓(xùn)的綜合培訓(xùn)當(dāng)您在培訓(xùn)中心的模擬隧道或模擬橋梁/高架橋中啟動應(yīng)用程序時，會顯示虛擬損壞。這使得無需前往實(shí)際受損現(xiàn)場就可以為土木工程結(jié)構(gòu)提供維護(hù)教育。當(dāng)員工可以使用 AR 進(jìn)行模擬體驗(yàn)培訓(xùn)時，他們將加深理解。此外，沒有最后一班火車后去看隧道等時間限制，培訓(xùn)實(shí)施順利。預(yù)計(jì)在視覺理解很重要的技術(shù)崗位上引入 AR 將在未來繼續(xù)取得進(jìn)展。

NEC Solution Innovators, Ltd. 提供利用 AR 技術(shù)的“NEC 遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)”。該系統(tǒng)允許偏遠(yuǎn)地區(qū)的非熟練工人和支持者共享視頻和音頻，以提供適當(dāng)?shù)募夹g(shù)支持，即使他們在很遠(yuǎn)的地方。由于支持者無需前往現(xiàn)場即可進(jìn)行指導(dǎo)，因此即使在缺乏熟練技術(shù)人員的公司中也可以合理地教育員工。在人力資源嚴(yán)重短缺的日本，使用 AR 的遠(yuǎn)程支持將成為員工教育的一種新形式。

小結(jié)

通過上述海外AR在教育中的應(yīng)用研究回顧，我們可以清晰看到AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的引入具有提高學(xué)習(xí)能力和獲取技術(shù)的潛力。不過，正如北京師范大學(xué)教授、教育部技術(shù)（信息技術(shù)、通用技術(shù)）教學(xué)指導(dǎo)專委會委員李芒所說，元宇宙也好，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也罷，核心不是資本與技術(shù)，人才是元宇宙以及所有技術(shù)的核心。