最优秀的学校VS最前沿的VR技术

过去的一年被称为“VR元年”，可人大附中对于VR技术的关注从2012年就已经开始了。

过去一年，VR的教育应用被广泛讨论。英语教学，地理、化学观察，生物探究，物理实验，还有建筑、设计、医学等学科都出现了应用VR的技术来构建新的教学场景。三星曾在美国做过的一项调查研究显示，样本中85%的老师认为VR技术会对学生学习产生积极的效果，2%的老师在课堂中使用过VR技术。

VR教学将传统的单向教育转化为认知交互和沉浸式体验模式，学生被带入微观或宏观的虚拟世界中，身临其境地观察、探究，极大激发了兴趣和好奇心，增强学习的主动性。它还将学科的复杂知识和抽象结构形象展现，帮助学生更好地理解知识。这是VR技术在教学中最吸引老师的地方。

人大附中从2012年就在关注这项技术，在选修课中将VR技术开发作为一项教学内容，老师带领学生开发VR模型，而在近两年人大附中对VR技术应用在课堂上也多有尝试。

“对这种新的技术，我们抱有非常乐观、积极的态度想要去探索。”人大附中副校长宓奇在接受芥末堆采访时说。

带上VR眼镜，进入人体血液循环系统

辇伟峰是人大附中的高二生物老师，上学年他与另一位生物老师和渊做了两次VR生物课。课堂内容是进入人体血液循环系统，观察了解细胞以及亚显微镜的细胞结构。每个学生都手持一台VR单机设备，独自进入视频中探究，体验时间在10分钟左右。

“每个学生进入一个相对封闭的环境中，可以根据自己的理解来感悟视频中呈现的内容，但这种视频又比平常放的视频沉浸感更强，学生投入度更高，课堂个性化教学比较不错。”辇伟峰回想当时的课堂情景时说，初次体验的学生非常兴奋，对探究材料的理解也更深入。

不过，封闭式的探究环境也对老师的课堂设计提出了更高的要求。第一次尝试VR教学，辇伟峰说与以往传统的备课不太一样，他要首先自己进入视频的虚拟环境中去体验，把觉得新奇的地方直观写下来，以便于在课堂上与学生产生共鸣。

如何就素材合理地设计课堂情境是辇伟峰不断思考的问题，“不管是国外的课还是国内的课，不能为了使用这种技术偏离了课堂本身，一定要素材契合课堂的主题去做。”尝试过VR教学后，辇伟峰总结道。

设计课程方案时，很多老师对课堂的控场提出不少意见，怎么让学生按照老师设计的路径去探究，不至于走得太偏。最终讨论的一致结果是，先布置课堂任务，基于每组学生的不同特点，设置不同的观察重点。

这堂课辇伟峰给学生布置了两大类问题，一类是巩固之前的生物课上没注意到的知识细节，另一类是从生物学意义上探究VR技术在呈现细胞结构上有哪些不合常理的地方。

学生的表现超出他的预想。“他们观察到很多我没有思考到的问题。”辇伟峰说，在分析细胞核周围的细胞骨架时，有学生提出细胞骨架理论上应该是蛋白质的分子结构，但视频中呈现的却是建房的钢筋结构状，这种维度下，这个结构是不合理的。辇伟峰思考后发现了问题所在，视频没有告诉使用者放大倍数是多少，而就生物学学科来说，非常讲究参照物及放大缩小的比例。

评价方式也是他要考虑的一个问题。传统的课堂评价方式多是课堂提问，学生群体回答，或者布置小测试，与学生可以眼神互动。而VR课堂，学生则进入封闭的探究环境，不再有传统课堂的那种互动。辇伟峰说，这种情况下，就要预设好问题和探究的路径，让这堂课沿着设计好的路径走，最后以小组汇报的形式做课堂反馈。

从分子式到太阳系，根据学科需求定制VR课堂

除了在课堂上尝试使用VR技术外，人大附中早在2012年就开设有通用技术选修课，其中有一门虚拟现实技术的课程。施一宁已经教了四年，带学生开发VR软件系统。期间也遇到一些问题，比如学生的编程基础、三维建模基础参差不齐，上课要先把这些基础知识打好，独立研发软件就成为了课程的附属品。他最近在思考的是，学生课时有限，精力也有限的条件下，如何把虚拟现实作为教学的主体呈现给学生。

施一宁目前的课程设置分为三个部分，先让学生按照自己的设想，设计出一个软件的三维模型。之后在现有的技术基础上利用软件让模型互动。最后给学生现成案例，教他们实现一个VR、AR的demo。

“还有一部分是学校有老师对VR技术比较感兴趣，想看看他们这边有没有教学的需求，能够用虚拟现实技术去解决，我带学生帮他们做一些。”他补充说。

说到这，一旁教化学课的副校长周龙平来了兴致，开始和施一龙“定制”化学有机分子结构的VR模型，“这个对于空间想象力弱的学生是一大福利。”

“我觉得特别好。”施一宁也兴奋起来。在带学生做VR项目的时候，他发现学生对两件事特别感兴趣，一件是微观世界的无限放大，像血细胞、分子结构。另一件是天体运动、万有引力这类宏观世界的探索。

“学生都是想着做一个太阳系，以AR的形式把太阳系虚拟出来，放在桌面上。”还有一些更基础的化学分子结构，给学生代码和基本的技术操作方案后，学生都可以实现。

副校长宓奇就向施一宁定制过VR课程，将磁场中的粒子运动做成VR的形式，学生手持平板电脑，可以在平板上改变粒子的质量、运动速度以及电荷属性等，最终平面上的图形就变成了动态的、立体的粒子运动。

好奇之余，研学教研组长臧春梅提出一个疑问，如何保证VR视频中学科参数的科学性。施一宁说这些都会通过相应的软件来解决，会有标准的数据库。

VR教学性价比低？或可影响学生一生

在施一宁看来，对老师来说VR技术运用在课堂上的关键问题是，真正可以提高多少课堂教学效率。功能可以轻易实现，但是教学过程涉及很多环节，不仅仅是简单把功能实现。所有的技术最终都是要服务于教学目标的实现与学生素养的提升。

VR技术应用于课堂的另一个问题是使用门槛，老师制作一门VR课程所需要的时间是多少。

“老师比较关心用多长时间才能把一节课带到一个理想的效果，这个技术瓶颈对于老师是多大的，长期使用就肯定存在这个问题。”臧春梅也很认可VR在多个自然学科领域应用的优势，但具体到日常课堂中，她坦称如果花费时间成本很高，而实际达到的教学效果又有限的话，从投入产出比上看不划算，老师也不会用。

宓奇觉得投入产出比要从一个学生的一生去考虑。他曾与生物老师、化学老师、通用技术老师合作开发一项系列碰撞课程。在一节汽车碰撞缓冲的技术课堂上，四位学科老师先从自己学科的角度讲解，之后又花两三周时间让学生去加工有防止碰撞缓冲功能的手机壳，之后再拿出一节课让学生展示，老师分别点评。

总课时算下来有七八节，课程最初的投入成本非常高，但他仍然觉得非常有必要做。不一定每节课都按照这种模式，一学年、一学期可以尝试做一两次，让学生感觉到学科之间是如何融合，可以怎样融合。

“在教育阶段主要是萌发意识，就是埋下一颗小种子。”宓奇解释，当学生在大学听到一节工程学的知识时或许会想到自己也能做，可以往哪个方向努力。对于VR技术在课堂应用也一样。他认为大胆去想，未来二三十年之后也许不存在VR的概念了，很多工作、学习的场景就已经是虚拟现实了。现在是井喷但很原始的技术状态，没办法追求太好的效果，但课堂上使用过这种技术，学生就会有更深刻的认知，就有可能受到启发。

市场能不能为学校提供长期稳定的技术支持学校埋下这些“种子”，这是臧春梅担忧的。 施一宁观察，VR市场很大，在娱乐行业的应用非常广泛，因为投入可以很快看到回报，但教育行业需要漫长的过程，现在看得到的VR教育公司仍然以卖硬件为主，做课程的很少。

尝试过两次VR生物课的辇伟峰也表示，硬件有了之后，相应软件的研发是否跟得上，能不能构建系列的课程？

这是学校所关心的。

教育部虚拟现实应用工程研究中心主任周明全曾向媒体总结虚拟现实与教育融合的三大问题：

其一是概念问题，教育是特殊行业，需要的不仅仅是技术，虚拟现实技术要与教育本身的发展规律结合，而目前两者是分裂的。

其二技术仍然有待优化，VR眼镜对孩子眼睛的伤害太大，要用全息技术等代替VR眼镜。

其三就是内容的制作。

他表示，VR教育内容制作复杂，需要政府、企业、教师三方结合，构成教育改革系统工程。同时，对学生的测评也需要重新来定。

技术需要经历漫长的时间逐渐成熟，尤其应用到教育领域。这三大融合问题很难在短期内解决。但就学校来说，像人大附中这样开放心态，主动探索、寻找契合自己教学场景的VR应用，是可以在小环境里逐步优化VR教学的。

未来的趋势已经很明显。国务院最新印发的《国家教育事业发展“十三五”规划》在第三部分“改革创新驱动教育发展”中提到，支持各级各类学校建设智慧校园，综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式。VR技术带来的教学新模式目前还只是一个雏形，想象空间仍然很多。

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