当虚拟现实技术和教育亲密接触

——探访亚利桑那州立大学学习环境改良实验室

　　亚利桑那州立大学位于美国凤凰城附近，有教师2800余名，有多位是美国国家工程院院士和国家科学院院士。在职教师及毕业生中有10人曾获得诺贝尔奖和普利策奖，如经济学教授爱德华·普雷斯科特获得2004年度诺贝尔经济学奖。该校有600多名全国优秀学者，如地理科学教授、火星研究专家菲利普·克里斯坦森是设计出四种远程传感器的科学家，研制的传感器能够即时将数据从另一个星球传回地球。　

　　为了解虚拟现实和增强现实技术在教育中的运用，前不久，通过华东师大曾在美国亚利桑那州立大学(ASU)留学的林立甲老师牵线搭桥，记者和该校毕业的教育技术博士苏玉岩一起，采访了该校“下一代学习环境改良实验室”主任罗伯特·阿迪肯森（Robert　Atkinson）教授。　

　　阿迪肯森教授介绍说，目前他领导有两个研究实验室，其中一个叫做“下一代学习环境改良实验室”（ANGLE-Advancing Next Generation Learning Environment）。这个实验室重点研究“增强现实”的问题。比如通过一个组合系统，观摩别人如何用乐高组装一个物体，系统会观察到这个物体的组装过程，就可以看到那个物体正在眼前，十分明显和清晰。这就是他们发明的“增强现实组装过程支持系统”。　

　　据介绍，这个技术系统比较先进的特点是，远在北京的学生在实验室装配一个系统，这个过程被录制下来放在云端，上海的学生戴上存有这些信息的眼镜，就可以根据清晰的信息提示，去进行一个类似的操作过程。　

　　当记者问到实验室如何改良下一代学习环境时，阿迪肯森教授表示，该实验室用不同的传感器搜集大脑活动和脉搏跳动信息等，来跟踪、分析和了解研究对象的所思所想，并有效利用这些信息去调整任务的进程。例如，可以用眼动仪跟踪学生阅读文章时的眼睛眨动的频率等动作，来了解他是否在认真阅读，了解他有多少兴趣、投入多大精力去理解这篇文章，还可以用另一种可以识别面部表情的软件去解读阅读者的心情是高兴还是郁闷等。

　　在该实验室我们还看到，一群来自印度等亚洲国家的学生正在开发一些新型的电子游戏，可用虚拟现实技术特制头盔搜集来的数据，调整游戏难度。当玩游戏的人感觉比较无聊，这些电子游戏会根据这些数据自动调整游戏难度等级，让玩游戏的人增加挑战难度，让他一直保持兴奋状态。　

　　在该实验室还有一个消防模拟系统，让学生去灭掉海军舰艇上发生的火灾，通过他们戴的虚拟现实特制头盔就能预测谁能成功灭火，谁可能会失败。这样的系统会让大学生们学习更加投入，逼真的感觉更强，学习的效果更加明显。据了解，2016年，该实验室还将设置更多的模拟真实场景，通过数据观察学生学习是否专注、是否会感觉到学习困难等，并根据这些数据对学生的任务目标进行调整，以提高他们的效率。　

　　记者还了解到，亚利桑那州立大学还有一个学习科学学院，研究人员来自教育、心理、计算机科学等不同专业领域，他们专注学习科学的研究，比如如何提高小孩子的阅读效率，如何通过游戏模拟提高读写能力等。　

　　在美国，如需要有人参与作为受试对象的研究，都要通过一个专门委员会的批准。阿迪肯森教授作为这个委员会成员之一，他的任务就是参与管理以人为受试对象参与的研究。每年需要审批的研究项目大概有1.2万个，其中专门针对教育问题进行的研究就有三四千项。　

　　关于学习科学方面，该校有3个博士专业：教育技术、学习能力和技术(Learning Literacy and Technology)、模拟模型和应用认知科学（Simulation Modeling and Applied Cognitive Science）。这些专业的研究都涉及对人类学习方式和效率的定量和定性研究。教的课程主要包括教育技术、人机互动、模拟设计等。这些还不是在线课程，都是面对面教授的课程。　

　　这个实验室每年会发布5—10个会议报告，产出3—5篇论文，支持成果产生的是每年30万美元以上的科研基金。　

　　实验室目前有5个博士专业项目，也就是说有5种不同专业背景的学生在这里进行学习研究，包括计算机科学、工业工程、学习能力和技术、教育技术、模拟模型和应用认知科学。通常有10名博士研究生和30名本科生在这里一起进行研究，此外还经常有来自世界各地的志愿者、访问学者参与其中，这个实验室颇具“国际”味道。　

　　亚利桑那州立大学（ASU）是全美有名的大学城，从占地面积到学生人数都很壮观，主校园有4.3万名学生。其中15个学院开设的不同学位达到650多种。该校拥有4个主要校园，分布在凤凰城大都会区，主校园设立在坦佩（TEMPE），距离美国第五大城市凤凰城仅10英里。特别有意思的是，美国总统奥巴马2009年参加该校春季毕业典礼并发表毕业演讲，该校却没有按照惯例给总统授予荣誉学位，因为该校的官员认为当时总统的成就还不足以授予他荣誉学位，可见该校在学术上的严谨程度。