近年來(lái)，AR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用開始獲得越來(lái)越多的青睞，使用起來(lái)也越來(lái)越方便。據(jù)悉，AR在教育場(chǎng)景分為多種形態(tài)，除了移動(dòng)端，還可以是AR頭顯等。移動(dòng)端以AR app為主，涉及STEM、幼教等多種內(nèi)容，而AR頭顯端，一般應(yīng)用醫(yī)學(xué)院、大學(xué)，主要是通過可視化教學(xué)幫助學(xué)生理解課程內(nèi)容。同時(shí)，AR頭顯也被用于培訓(xùn)工廠、商店、公司員工。
據(jù)今年XRDC上發(fā)布的一份調(diào)查顯示，在受調(diào)查的900多名AR/VR/MR行業(yè)專家中，有33%看好/從事教育應(yīng)用場(chǎng)景，僅次于游戲和娛樂，此外還有27%也看好/從事培訓(xùn)場(chǎng)景。相比之下，去年調(diào)查結(jié)果顯示，看好/從事培訓(xùn)和教育場(chǎng)景的總?cè)藬?shù)僅占37%，今年這一數(shù)字有所增加。
同樣，微軟也看好AR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，并于前不久發(fā)布《沉浸式教育體驗(yàn)白皮書》，通過交叉對(duì)比教育理論與案例分析等一系列調(diào)查，探索了AR應(yīng)用在課堂中的優(yōu)勢(shì)和理論。
白皮書報(bào)告中指出，AR在教育的應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越多樣，應(yīng)用在課堂上會(huì)給教師和學(xué)生帶來(lái)積極影響。同時(shí)，當(dāng)沉浸式拘束與游戲式學(xué)習(xí)能夠遵照教學(xué)理論進(jìn)行正確部署，將有可能支持和拓展課程內(nèi)容，優(yōu)化學(xué)習(xí)效果，這將是以往教學(xué)手法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，而且成本足夠?qū)嵒荩С忠?guī)�；�。
相比之下，在其他教育科技領(lǐng)域，通常會(huì)更看重技術(shù)而不是教育本身，因此技術(shù)與教學(xué)方法無(wú)法連貫結(jié)合，也就沒能達(dá)到預(yù)期的效果。而研究顯示，最有效的教育體驗(yàn)通常是圍繞社會(huì)構(gòu)建式學(xué)習(xí)方法設(shè)計(jì)的，也就是說需要體驗(yàn)在真實(shí)環(huán)境中和其他人一起完成實(shí)際任務(wù)，而這也就是AR所能提供的。
通過模擬，學(xué)生可在AR中重現(xiàn)并練習(xí)各種常規(guī)場(chǎng)景，甚至還能體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活中很難遇到的場(chǎng)景（因?yàn)殡y度、成本、危險(xiǎn)、可能性低等因素）。當(dāng)然，若要達(dá)到效果，AR將需要營(yíng)造沉浸的環(huán)境和敘事，才能為學(xué)生提供足夠逼真的模擬訓(xùn)練體驗(yàn)。
此外，AR對(duì)教學(xué)效果也有多方面影響，比如通過將復(fù)雜概念和結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接的可視化來(lái)降低大腦認(rèn)知負(fù)荷等，可提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，還能提高對(duì)復(fù)雜知識(shí)的吸收和記憶效果，幫助學(xué)員快速應(yīng)用所學(xué)知識(shí)（提高知識(shí)轉(zhuǎn)化率）。而這同時(shí)也依賴于AR所營(yíng)造的沉浸感和逼真的模擬。
關(guān)于沉浸感
沉浸感的最大好處是，幫助學(xué)生集中注意力在課程上，類似于游戲式學(xué)習(xí)原理。總之，足夠的沉浸感是設(shè)計(jì)有效情境學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，而有效的情境學(xué)習(xí)又有望提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的轉(zhuǎn)化率，那么營(yíng)造沉浸感可以從哪些形式入手呢？
1，心理沉浸：對(duì)于傳統(tǒng)情境學(xué)習(xí)來(lái)講，在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中進(jìn)行模擬和重現(xiàn)并不容易，而利用AR技術(shù)，你將不再需要擔(dān)心成本、物流、容量和危險(xiǎn)的問題，只需通過營(yíng)造心理沉浸感，以及提供社交/協(xié)作式交互，就能實(shí)現(xiàn)情境模擬，而且AR營(yíng)造的環(huán)境還有望為學(xué)生培育隱性技能。
2，感官沉浸：這里指的是學(xué)生成功在AR中感受到自己的存在，通常在開車模擬等教學(xué)場(chǎng)景中得到廣泛使用。此外，還有一些教育者利用《我的世界》教育版來(lái)為學(xué)生提供游戲式教學(xué)，學(xué)生們的反饋是：在游戲中學(xué)習(xí)歷史并不是學(xué)習(xí)，而是身臨其境的體驗(yàn)。
3，敘事和象征性沉浸：敘事對(duì)于所有教學(xué)方式來(lái)講都是重要的激勵(lì)和知識(shí)傳授手段，而AR敘事則能夠觸發(fā)強(qiáng)大的語(yǔ)義聯(lián)想。而在虛擬環(huán)境中，需要在引人入勝的敘事推動(dòng)下，才能讓學(xué)生投入情感，摒棄之前任何懷疑，沉浸到整個(gè)環(huán)境中。因此若想為學(xué)生打造沉浸式教學(xué)環(huán)境，則需要在設(shè)計(jì)上考慮到動(dòng)作、社會(huì)和象征/敘事因素以及感官刺激。
4，動(dòng)作沉浸：指的是引導(dǎo)參與者去采取行動(dòng)，并且行動(dòng)所產(chǎn)生的結(jié)果對(duì)于參與者來(lái)講要足夠新奇有趣，比如嬰兒第一次學(xué)走路的時(shí)候，就會(huì)非常全神貫注。
AR對(duì)于認(rèn)知的提升
AR在提升學(xué)生深層次的認(rèn)知能力、創(chuàng)造力、批判性思考上展現(xiàn)極大優(yōu)勢(shì)，這是因?yàn)樗邆淙筇匦裕簬椭呦蠡J(rèn)知、以掌握為重點(diǎn)的學(xué)習(xí)方式和降低認(rèn)知負(fù)荷。
1，具象化認(rèn)知：這里指的是在沉浸式的安全環(huán)境中通過逼真的可視化內(nèi)容來(lái)進(jìn)行含蓄的學(xué)習(xí)，總之具象化認(rèn)知就是通過精神和感知模擬，向?qū)W生展示課程內(nèi)容，教學(xué)效果足夠好。受各種現(xiàn)實(shí)因素限制，一些現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景通常并不容易具象化，比如讓學(xué)生在位于市中心的教室體驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)，或者回到古代體驗(yàn)歷史，甚至以接近光速觀看相對(duì)論效應(yīng)。而在AR的幫助下，這些場(chǎng)景便可得到足夠逼真的模擬，并通過模擬體驗(yàn)來(lái)縮小理論和實(shí)踐的差距。
2，以掌握為重點(diǎn)的學(xué)習(xí)方式：通過持續(xù)刺激和反應(yīng)，AR可為學(xué)生提供積極的強(qiáng)化學(xué)習(xí)模式，從而達(dá)到有效的以掌握為重點(diǎn)的學(xué)習(xí)效果。調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)生在接受AR教育之后考試分?jǐn)?shù)可提高22%，而且學(xué)到的知識(shí)可存留一周時(shí)間，在學(xué)到知識(shí)同時(shí)還提高了在技能型任務(wù)上的表現(xiàn)，獲得抽象推理、批判性思維的能力。
因此，學(xué)習(xí)效果得到提高，學(xué)生注意力和節(jié)奏控制能力增強(qiáng)，甚至還提高學(xué)習(xí)動(dòng)力、興趣、自信心，以及學(xué)生與科目之間的情感聯(lián)系，提升互相之間的協(xié)作。
3，降低認(rèn)知負(fù)荷：從2D圖像中學(xué)習(xí)具有抽象屬性的內(nèi)容時(shí)，人腦需要將2D轉(zhuǎn)化成3D可視化的圖像，這將帶來(lái)大量認(rèn)知負(fù)荷，而信息量過大還容易讓人腦有限的記憶走入瓶頸，這將造成注意力和興趣缺乏，從而降低學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和保留能力。
而AR降低認(rèn)知負(fù)荷的方式是，讓學(xué)生能夠直接看到可視化的內(nèi)容，并且可以上手與復(fù)雜的結(jié)構(gòu)交互，這樣便能在短時(shí)間內(nèi)吸收更多關(guān)鍵信息。微軟的一項(xiàng)研究顯示，通過檢測(cè)學(xué)生的腦電圖發(fā)現(xiàn)，如果他們用3D交互式影像來(lái)學(xué)習(xí)折紙，學(xué)習(xí)認(rèn)知負(fù)荷會(huì)大幅降低。
關(guān)于AR與社交情感學(xué)習(xí)
自我意識(shí)、自我管理、社會(huì)意識(shí)、人際關(guān)系技能、負(fù)責(zé)人的決策都被認(rèn)為是社交和情感學(xué)習(xí)的重大貢獻(xiàn)因素，而AR所展現(xiàn)的是通過自適應(yīng)、創(chuàng)新的環(huán)境來(lái)支持協(xié)作學(xué)習(xí)模式。很多人認(rèn)為，如果沒有一個(gè)強(qiáng)大的社交和情感節(jié)能作為基礎(chǔ)，在高等教育和21世界全球?qū)W習(xí)環(huán)境中只有知識(shí)是沒用的。
證據(jù)顯示，沉浸式技術(shù)對(duì)于打破情感障礙和引起共鳴方面非常有效，即使是對(duì)同情心本來(lái)比較少的人也會(huì)產(chǎn)生積極影響，而且也能提升人對(duì)于其他文化的理解。比如，此前斯坦福大學(xué)虛擬人類交互實(shí)驗(yàn)室就曾開發(fā)一款關(guān)于海洋酸化對(duì)珊瑚礁造成影響的VR內(nèi)容，接受體驗(yàn)的學(xué)生們開始意識(shí)到人類行為對(duì)美麗的海洋生態(tài)所做出的破壞，并對(duì)他們感到失望。
AR提供包容的學(xué)習(xí)環(huán)境
目前AR硬件成本較高，成為在教育場(chǎng)景普及的一道門檻，隨著未來(lái)硬件價(jià)格下降，AR技術(shù)有望成為教育領(lǐng)域的常用工具，讓任何背景的學(xué)生們都能了解到平時(shí)可能接觸不到的知識(shí)，比如在AR中體驗(yàn)虛擬郊游。
此外，對(duì)于閱讀障礙、自閉癥、多動(dòng)癥患者等學(xué)習(xí)困難的學(xué)生來(lái)講，沉浸式技術(shù)也展現(xiàn)出了對(duì)學(xué)習(xí)效果、效率、存留率和空間認(rèn)知的提升。用AR技術(shù)有望提升學(xué)生分?jǐn)?shù)，從而減少學(xué)習(xí)困難學(xué)生與其他學(xué)生之間的差距。
AR教學(xué)支持個(gè)性化和自主性
沉浸式技術(shù)可為學(xué)生提供協(xié)作式學(xué)習(xí)環(huán)境，還能幫助他們獲得平等的知識(shí)，甚至還能通過對(duì)學(xué)生的個(gè)人定制化，提高學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)的積極性。教師們反映，在課堂中使用AR可提高課堂內(nèi)容的定制性和自主引導(dǎo)性，學(xué)生們?cè)贏R中完成任務(wù)的時(shí)候，會(huì)通過在環(huán)境中的探索來(lái)盡可能提高學(xué)習(xí)效果，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于概念和現(xiàn)象的了解。
數(shù)據(jù)顯示，98%受到定制化教育的學(xué)生要優(yōu)于接受統(tǒng)一教育的學(xué)生，而AR技術(shù)通過為學(xué)生提供學(xué)習(xí)自主權(quán)和激勵(lì)自主探索，在循序漸進(jìn)中輔助教學(xué)，效果要優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)指標(biāo)。
應(yīng)用局限
盡管大多數(shù)科研人員對(duì)于AR教育持有積極態(tài)度，但目前這項(xiàng)應(yīng)用還處于初期，依然缺乏數(shù)據(jù)和相關(guān)文獻(xiàn)支持。AR教育所面臨的挑戰(zhàn)是，需要收集大量縱向反饋，以了解AR這項(xiàng)新奇的技術(shù)的教學(xué)效果能否持久。
而對(duì)于那些想要將AR技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)中的機(jī)構(gòu)來(lái)講，他們通常難以承受設(shè)備的采購(gòu)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，并覺得內(nèi)容開發(fā)、考量長(zhǎng)期安全和道德是一道難關(guān)。
教育者們對(duì)于AR的潛力普遍展現(xiàn)熱情的態(tài)度，不過依然受到實(shí)用性和應(yīng)用門檻等問題的限制。為了解決這個(gè)問題，希望在未來(lái)能出現(xiàn)將科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)計(jì)劃直接聯(lián)系起來(lái)的內(nèi)容范例。
而對(duì)于高質(zhì)量的AR教學(xué)內(nèi)容來(lái)講，吸引學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)是關(guān)鍵，這樣便能幫助提高知識(shí)內(nèi)容的吸引力和存留率。就像是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論所說，擴(kuò)圖案治失眠的最佳方式是通過體驗(yàn)與分享。
總結(jié)
總之，為了將AR教學(xué)體驗(yàn)的長(zhǎng)期影響最大化，我們不應(yīng)該用多個(gè)獨(dú)立的AR內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育，這樣只能產(chǎn)生短期的碎片知識(shí)，而是應(yīng)該開發(fā)全面的AR內(nèi)容體驗(yàn)，讓學(xué)生們沉浸在豐富的知識(shí)中，同時(shí)感受到強(qiáng)烈的敘事、逼真的練習(xí)以及AR與真實(shí)世界的互動(dòng)，這樣才能真正轉(zhuǎn)變沉浸式技術(shù)和游戲?qū)W習(xí)體驗(yàn)。
同時(shí)，微軟還認(rèn)為AR教育應(yīng)該作為現(xiàn)場(chǎng)授課的一項(xiàng)輔助功能，因?yàn)樵谡鎸?shí)課堂上才能增進(jìn)人與人之間的交流和交互，促進(jìn)社會(huì)情感學(xué)習(xí)。而教師所提供的持續(xù)且內(nèi)容豐富的教學(xué)依然是教育中最佳工具，AR等技術(shù)只是為傳統(tǒng)教學(xué)帶來(lái)更多可能性，比如推動(dòng)教育的普及，以及影響傳統(tǒng)教學(xué)方式。
