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當虛擬現實技術和教育親密接觸 ——探訪亞利桑那州立大學學習環境改良實驗室 亞利桑那州立大學位于美國鳳凰城附近，有教師2800余名，有多位是美國國家工程院院士和國家科學院院士。在職教師及畢業生中有10人曾獲得諾貝爾獎和普利策獎，如經濟學教授愛德華·普雷斯科特獲得2004年度諾貝爾經濟學獎。該校有600多名全國優秀學者，如地理科學教授、火星研究專家菲利普·克里斯坦森是設計出四種遠程傳感器的科學家，研制的傳感器能夠即時將數據從另一個星球傳回地球。 為了解虛擬現實和增強現實技術在教育中的運用，前不久，通過華東師大曾在美國亞利桑那州立大學(ASU)留學的林立甲老師牽線搭橋，記者和該校畢業的教育技術博士蘇玉巖一起，采訪了該校“下一代學習環境改良實驗室”主任羅伯特·阿迪肯森（Robert Atkinson）教授。 阿迪肯森教授介紹說，目前他領導有兩個研究實驗室，其中一個叫做“下一代學習環境改良實驗室”（ANGLE-Advancing Next Generation Learning Environment）。這個實驗室重點研究“增強現實”的問題。比如通過一個組合系統，觀摩別人如何用樂高組裝一個物體，系統會觀察到這個物體的組裝過程，就可以看到那個物體正在眼前，十分明顯和清晰。這就是他們發明的“增強現實組裝過程支持系統”。 據介紹，這個技術系統比較先進的特點是，遠在北京的學生在實驗室裝配一個系統，這個過程被錄制下來放在云端，上海的學生戴上存有這些信息的眼鏡，就可以根據清晰的信息提示，去進行一個類似的操作過程。 當記者問到實驗室如何改良下一代學習環境時，阿迪肯森教授表示，該實驗室用不同的傳感器搜集大腦活動和脈搏跳動信息等，來跟蹤、分析和了解研究對象的所思所想，并有效利用這些信息去調整任務的進程。例如，可以用眼動儀跟蹤學生閱讀文章時的眼睛眨動的頻率等動作，來了解他是否在認真閱讀，了解他有多少興趣、投入多大精力去理解這篇文章，還可以用另一種可以識別面部表情的軟件去解讀閱讀者的心情是高興還是郁悶等。 在該實驗室我們還看到，一群來自印度等亞洲國家的學生正在開發一些新型的電子游戲，可用虛擬現實技術特制頭盔搜集來的數據，調整游戲難度。當玩游戲的人感覺比較無聊，這些電子游戲會根據這些數據自動調整游戲難度等級，讓玩游戲的人增加挑戰難度，讓他一直保持興奮狀態。 在該實驗室還有一個消防模擬系統，讓學生去滅掉海軍艦艇上發生的火災，通過他們戴的虛擬現實特制頭盔就能預測誰能成功滅火，誰可能會失敗。這樣的系統會讓大學生們學習更加投入，逼真的感覺更強，學習的效果更加明顯。據了解，2016年，該實驗室還將設置更多的模擬真實場景，通過數據觀察學生學習是否專注、是否會感覺到學習困難等，并根據這些數據對學生的任務目標進行調整，以提高他們的效率。 記者還了解到，亞利桑那州立大學還有一個學習科學學院，研究人員來自教育、心理、計算機科學等不同專業領域，他們專注學習科學的研究，比如如何提高小孩子的閱讀效率，如何通過游戲模擬提高讀寫能力等。 在美國，如需要有人參與作為受試對象的研究，都要通過一個專門委員會的批準。阿迪肯森教授作為這個委員會成員之一，他的任務就是參與管理以人為受試對象參與的研究。每年需要審批的研究項目大概有1.2萬個，其中專門針對教育問題進行的研究就有三四千項。 關于學習科學方面，該校有3個博士專業：教育技術、學習能力和技術(Learning Literacy and Technology)、模擬模型和應用認知科學（Simulation Modeling and Applied Cognitive Science）。這些專業的研究都涉及對人類學習方式和效率的定量和定性研究。教的課程主要包括教育技術、人機互動、模擬設計等。這些還不是在線課程，都是面對面教授的課程。 這個實驗室每年會發布5—10個會議報告，產出3—5篇論文，支持成果產生的是每年30萬美元以上的科研基金。 實驗室目前有5個博士專業項目，也就是說有5種不同專業背景的學生在這里進行學習研究，包括計算機科學、工業工程、學習能力和技術、教育技術、模擬模型和應用認知科學。通常有10名博士研究生和30名本科生在這里一起進行研究，此外還經常有來自世界各地的志愿者、訪問學者參與其中，這個實驗室頗具“國際”味道。 亞利桑那州立大學（ASU）是全美有名的大學城，從占地面積到學生人數都很壯觀，主校園有4.3萬名學生。其中15個學院開設的不同學位達到650多種。該校擁有4個主要校園，分布在鳳凰城大都會區，主校園設立在坦佩（TEMPE），距離美國第五大城市鳳凰城僅10英里。特別有意思的是，美國總統奧巴馬2009年參加該校春季畢業典禮并發表畢業演講，該校卻沒有按照慣例給總統授予榮譽學位，因為該校的官員認為當時總統的成就還不足以授予他榮譽學位，可見該校在學術上的嚴謹程度。（記者 黃蔚） |
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