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互联网的未来—元宇宙

2021年3月，全球第一个元宇宙概念股Roblox在纽交所上市，引燃了元宇宙概念。元宇宙(Metaverse)是一个虚拟时空间的集合，由一系列的增强现实(AR)、虚拟现实(VR)和互联网(Internet)所组成。元宇宙概念起源于Neal Stephenson 1992年的科幻小说《雪崩》，书中描述的Metaverse是一个脱胎于现实世界，又与现实世界平行、相互影响，并且始终在线的虚拟世界。Roblox认为元宇宙有8个关键性特征：身份、朋友、沉浸感、低延迟、多样性、随地登陆、经济系统、文明。

按照目前业界对元宇宙的定义和期许，普遍认为元宇宙将会是互联网的未来，可以像移动互联网改变PC互联网一样，颠覆现有互联网的使用方式。

VR/AR技术是通往元宇宙的关键

从硬件技术层面来讲，VR/AR技术是目前最佳的现实与虚拟世界接口，VR/AR技术将成为元宇宙的重要技术组成部分，而相关的设备则可以为元宇宙玩家提供沉浸式或超现实的交互体验。

VR/AR行业将持续受益

随着元宇宙概念的兴起，VR/AR技术的快速发展及应用将驱动人类向元宇宙迈进，虚拟增强现实行业生态即将进入爆发期。根据中国信通院数据显示，2020年虚拟增强现实(VR/AR)终端出货量约为630万台，到2024年将达到7500万台，年复合增长率达到86%;2020年虚拟增强现实(VR/AR)行业市场规模约为900亿元，到2024年将达到4800亿元，年复合增长率达到54%。

—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国虚拟现实（VR）行业市场需求与投资规划分析报告》、《中国增强现实（AR）行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》

随着硬件成本的降低，虚拟现实技术逐渐广泛应用于各个领域。本文就与读者分享些虚拟现实技术（包括VR/AR/MR）在 教育领域 （包括但不限于在线教育）中的应用探索。 为了照顾到对于虚拟现实技术了解有限的部分读者，本文在进入到讨论VR/AR/MR的正文之前，先与大家科普一下这三个名词的含义： 在微软的开发者学院中有这样一张演示图片： 左端为物理现实（最近的蓝色区域是AR，增强现实），右端为数字现实（最近的绿色区域是VR，虚拟现实）。在纯数字化与纯现实 之间的整个部分 ，微软认为都可以被成为混合式的现实形态。 看过了上述英文名词的中文翻译，估计还是很困惑？在接下来的文章中，会分别阐释他们各自的含义，以及其在教育中的应用 实践案例 分享。 在分别讨论之前，咱们来奠定一下虚拟现实技术在教育中应用意义与价值的理论基础： 建构主义学习理论认为“ 情境 ”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。 在建构主义学习环境下，教学设计不仅要考虑教学目标分析，还要考虑有利于学生建构意义的情境的创设问题，并把情境创设看作是教学设计的最重要内容之一。 广泛意义上所说的虚拟现实技术，除了可以应用作为一些技术类课程实际操作部分的虚拟仿真用途之外，创造一个学习者个性化的学习场景，也是其重要价值所在。 在分享虚拟现实技术在教育领域的应用能力及场景之前，还要简单提一下相关的设备。 最最简单的VR入门设备，当属谷歌的 VR纸盒 了，只需10来块钱就可以买到。搭配几乎人人都有的、并且价格可以接受的智能手机，使得VR技术可以更容易的在大规模的普通的课堂上得以实施与应用。 对于这种非常入门级的VR设备，当前更多被用于在中小学的部分自然科学或选修类兴趣课上。然而由于这种简易设备的 空间位置感知能力 （后文也会提到）的制约，目前更多是被用作一些全景场景的 单向观看 为主要方向。 说到场景，通常 VR场景 可以被归为两大类： 虚拟数字场景 的应用：由于3D建模的成本较高，通常是一些不容易使用全景相机拍摄/录像的场景。常见的有：太空星系、海洋世界、微生物结构等： 虚拟数字场景 ，可以帮助同学们更直观的看到一些日常中难以见到的场景与环境， 身临其境 地感受到课本中文字及平面图片难以表达的信息，更多用在中小学（即 k-12）阶段。部分工科类的高等教育中偶尔也可以用到，然而考虑到更多交互的需求、以及学校拥有充足的经费，多半学校会购置更后记得VR设备（后文会提及）。 随着 全景相机 （照相/摄像）的普及（只需小几千元），目前大量的VR场景其实用得是 全景照片 、或全景视频来呈现的： Cedric 是从事在线教育行业的，所以也非常关注虚拟现实技术（VR/AR/MR）应用于 在线教育 的可能性与当前的尝试探索。 在2016年的秋季学期，哈佛大学将其知名的计算机类 MOOC课程 《CS50：计算机科学概论》进行了 VR 全景 直播： 这种尝试值得鼓励，不过VR对于这种讲座类的在线课程直播（录播）的价值，其实还是比较有限的啦。 正如上边这个VR在线课程的视频截图所展示的：我在环顾了四周之后，除了视线在右边的同（mèi）学（zi）那里稍有停留外，最终视线还是 回到了正面 的PPT以及老师所在的讲台。VR录像多出来的周边其他同学们的信息，其实对我并没有产生特别显著的价值。 不过通过VR全景场景来进行英语的学习，或许会更有意思一些。这里Cedric为读者们从YouTube上节选了一段VR视频供教育从业者们参考：一段在厨房环境下的英语语言学习。 考虑到前边提及的虚拟现实中的 空间位置 感知与定位能力，在商业（包括游戏）中更常用的VR设备大部分都与 HTC Vive 相仿：拥有了更多的传感器，VR设备在（ 技术及操作类 ）教育领域也就可以发挥更大的作用。 模拟驾驶、模拟飞行等技能训练场景的教学，也是VR设备的重要使用场景。下图为 Cedric 司机在试用虚拟驾驶操作系统： 当时并没有视频的记录，遂在YouTube上找来了一段，供大家直观地感受一下VR模拟驾驶教学系统的体验： 关于VR技术在教育领域的应用还有很多，本文中就不进一步展开了。 接下来 的AR与MR部分，或许更能够给教育行业的从业者们带来一些 启发 。 随着智能设备（iPhone/Android/iPad等）的普及，AR增强现实技术的应用范围也越来越广泛。在中小学（即 k-12）阶段的教辅材料中，应用AR技术来对一些知识点进行呈现也比较流行，常见的有 AR（增强现实）图书 ： 正如上图所示，通过预先设置的定位符号或图片，小朋友们可以透过智能设备观看到相比二位图画更丰富的三维动画。增加学习的趣味，加强对某些知识点的理解。 由于并不需要特别的设备，AR的应用范围广阔了很多，制作起来其实也很简单快捷： Cedric 以新公司logo作为定位符，制作了一个增强现实（AR）的效果。上图是透过iPad屏幕，实时看到的效果。也可以参考下方，通过iPad录制下来的观看效果： 目前使用了一个现成的模型。在未来，可以考虑将动画建模与现实世界的某个定位符相关联。同学们在学到某一个与操作技能相关的知识点的时候，只要拿出手边的智能设备，就可以近距离、多角度地学习相关的操作手法，或这是近距离全方位地观察学习汽车某部分的结构等知识。 微软的MR眼镜HoloLens开发者版本推出已经有很长一段时间了，办公室也购买了几台供小伙伴们玩耍。当年购买还需要“摇号”，以及只能从美国人工带回来。 现在内地也 开放购买 了，同时还可以加价购买商业版本用作演示。不过考虑到商业版本将近4万元每台的价格，微软的MR设备HoloLens大规模应用于教育领域或许还尚需时日。 前段时间有人在“分答”上问我VR/AR未来可能会与MOOC等在线教育形式有哪些结合的可能？前文已经分享了VR与AR应用于（在线）教育领域的探索，接下来咱们来聊聊MR在教育中可能的应用。 下图表述了MR（混合现实，左）与VR（虚拟现实，右）的区别：能够对现实场景进行感知，并可以进行较高程度的交互。 那么这个MR设备都支持哪些与现实交互的手势呢？在下面的视频中，Cedric带你共同体验HoloLens的哪些现实交互手势：之前在一篇文章中单独介绍了通过HoloLens学习在线MOOC课程未来的交互可能，小伙伴们可以对比前文介绍的VR（虚拟现实）与AR（增强现实）技术，探索MR技术未来更多的实用可能：以后在学习MOOC在线课程的时候，除了在手机的小屏幕、Pad、PC外，又多了一种更大屏幕的选择方式： 此外，你还可以在身旁放个小伙伴和你共同学习，一起上课不孤单~ 当然，未来这里还有可能是一个被特别设计的虚拟课程助教： 其实关于MR（混合现实）设备可以在教育中的应用实践探索还有很多，由于篇幅的原因在这里就不过多展开啦。 也欢迎小伙伴们多多留言交流。 以上， Cedric