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我们获得了一份哥德堡大学VR教育报告:这些学科才适合用VR(附报告PDF版本)

2016年08月05日 20:38:258430

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摘要

在教育领域,新技术经常被应用于改进学习的过程。通过使用合适的应用进行学习,移动技术已被应用于为教育者提供一种与学生交流的方式。虚拟现实及其在教育中的应用早已被讨论过,它所面临的主要挑战之一,是虚拟现实技术无法被教育机构负担得起。

不过随着虚拟现实技术的不断更新换代,如今的虚拟现实技术要比过去更便宜,更容易获得。

瑞典百年学府哥德堡大学(下文中的“我们”,均指代哥德堡大学)发布万字报告,提出了一种定性研究,检验虚拟现实教育应用相对于同类移动应用的好处。在这份报告中,哥德堡大学以一款天文学教学应用Xolius为例,让 20名学生和5名教育工作者在访谈中对它进行了测试和评估。通过分析结果,哥德堡大学发现虚拟现实技术在需要互动环境的学科中特别有效。相对于移动应用,虚拟现实技术还提供了一个沉浸式的体验,让学生能够参与和主动学习。

VR次元独家编译、整理、发布哥德堡大学VR教育报告,为教育界人士、VR教育从业者提供借鉴和思路,来看看究竟哪些教学适合采用VR设备,VR应用应该如何设计,能让学生更快速地汲取知识。

第一章:介绍

随着过去几年间技术的进步,新的教学形式出现了。移动应用是这些新教学形式之一,因为智能手机和电脑平板电脑正在成为学生日常生活的一部分文化。对于学生而言,学习的过程是一个复杂的任务,因为它需要学生付出大量的努力,这也是他们需要学习动机的原因。教育类智能手机应用有益于教育过程,让它变得对学生更有趣。特别是如果按照计算机游戏技术为应用渲染三维图像,让它能够更吸引学生的同时提供必要的信息。

随着技术的发展,新技术不断涌现,一种全新的学习方式开始推介给教学领域。在这些新技术当中,过去几年间一直吸引媒体头条的便是虚拟现实技术。它的特点是就像电话或电视一样作为一种媒介。

虚拟现实是如PC或移动设备、头戴式显示器(HMD)、跟踪传感器等硬件设备,以及提供沉浸式体验的软件的集合。依据乔治•科茨(GeorgeCoates)的定义:虚拟现实是“环境体验的电子模拟,借助头戴式眼镜和有线服装,使终端用户交互在现实中的三维环境里。”

现代虚拟现实技术与20年前提出的虚拟现实概念的差异,在于此技术如今已能够适用于任何一部手机。谷歌Cardboard的推出首次向公众展示出,在头戴式显示器的协助下,任何一部智能手机都能够变身为虚拟现实设备。它包含两个光学镜头,为眼球带来有深度的感知和合适的应用。

在这一点上,任何一位拥有智能手机和头戴式显示器的学生,都能够享受虚拟现实应用的沉浸式体验,通过全新的媒介分享他们的想法和想象力。通过模拟体验,它鼓励学生在安全环境中练习他们的技能。

该报告涵盖了教育领域中虚拟现实的许多方面,但缺少移动教育应用与需要虚拟现实技术的同类应用之间的比较。此研究的目的是提出一个定性的研究策略,来鉴定与标准移动应用相比,使用虚拟现实技术的有益因素及适宜的领域。

在这个报告中,我们主要回答两个问题:

1、虚拟现实技术在教育领域的重要特征是什么?

2、在移动教育中使用虚拟现实技术的好处是什么?

第二章:背景

虚拟现实的一个常见定义是:“一种能够让参与者通过计算机产生的数据,替代基本的感觉输入,让他或她确信事实上身处另一个场所。”虚拟现实的关键元素是一个虚拟的世界,它是一个想象的空间或模拟环境。

伊凡•萨瑟兰(IvanSutherland)在1965年曾经指出,“不要把它想象成一个屏幕,而要把它看作是一个窗口,一个通过它能够观察虚拟世界的窗口。对计算机图形的挑战是让虚拟世界看起来真实,听上去真实,移动和相应能够即时交互,甚至感觉真实。”

直到2012年年底,在经过十多年的沉默之后,虚拟现实技术开始吸引更多的头条新闻。Oculus VR的巨大成功,让其在众筹网站Kickstarter募集到超过240万美元资金。这导致开发出可穿戴的和负担得起的头盔Oculus Rift,它被认为是舒适、轻量的。Rift的主要特征之一是超宽视野(100度),创建出体验虚拟现实所需的沉浸。

然而,一个关注的问题是普通民众将如何接受虚拟现实头盔。企业正在开发整合的头戴式显示器,它要求消费者购买新的硬件设备。这一问题的解决方案,始于2014年年初虚拟现实出现的另一个趋势。不像是一种不熟悉的技术,公众使用的智能手机可以与虚拟现实技术配套进行使用。谷歌在开发者大会中展示了Cardboard,它使用配有光学镜片的纸板和Android手机,能够无线展示谷歌Cardboard应用。这为负担得起的、可用于移动平台的无线头戴式显示器开辟了道路。当然该解决方案并非没有缺陷,当前的主要顾虑之一便是:头部追踪使用了手机的加速器,这让许多用户在使用过程中感到眩晕。

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继谷歌Cardboard构想之后,目前市场中有许多的其它移动头戴式显示器。构造简单、廉价的无线头戴式显示器,能够与Android或iOS设备联用,并使用了立体显示屏和头部追踪设备。三星电子对改进无线头戴式显示器体验拥有自己的构想。该公司在Cardboard理念的基础上推出了自己的升级版设备。三星Gear VR是一款由Oculus VR专门为三星电子和其旗舰手机Galaxy Note 4和Galaxy S6等设备推出的无线头戴式显示器。

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三星Gear VR的关键特征

三星Gear VR拥有Oculus Rift内置的头部跟踪模块,这大大提高了运动延迟,降低了为用户使用谷歌Cardboard所产生的眩晕感。

与传统虚拟现实设备相比,因为上述原因和移动性,我们在研究中使用了三星Gear VR,来向参与者提供更好的虚拟现实体验。

一、应用

天文学是我们应用的主题,应用的目标则是通过可视化太阳系的行星,把它们置入透视图,向用户传授有关行星的知识。它的理念是通过视觉体验和沉浸来教育用户。

由于时间的限制,我们决定传授4颗离太阳最近的行星。所有这4颗行星都可选择、且拥有自己的场景。它展示了一个行星模型,一个描述和一个总结。通过尽可能使它真实,我们确保能够计算距离和行星的旋转速度。当用户在一个行星的场景时,他们仍能看到其它围绕太阳运行的行星轨道,从而获得观察太阳系的不同的视角。虚拟现实和非虚拟现实版应用都拥有切的版面、文本、模型和场景。

我们开发了两个版本的移动教育应用:

第一个是专门设计面向Android操作系统的应用;第二个则面向三星Gear VR,能够在虚拟现实环境中运行。它们均使用为许多不同平台开发游戏和应用的游戏引擎Unity3D进行开发。我们的目标是为两个版本开发相同的功能,避免出现偏爱,或者是不利于另一方。

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地球的介绍页面

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展示的行星系统模型

两个版本应用的差别仅限于硬件的不同。在虚拟现实版本当中,为了游览内部的景象,用户需要转动头;而非虚拟现实版本的用户只需要用手指滑动触摸屏。需要注意的是,虚拟版本的应用只能收在三星Galaxy Note 4和三星Gear VR中使用;非虚拟现实版本的应用可以在任何一款搭载Android KitKat或更高级别版本的应用中使用。

第三章:相关工作

当虚拟现实技术被应用于教育领域时,它能够提供诸多的独特优势。首先,在现代教育中采用虚拟现实技术,能够为教育工作者提供全新的工具,向他们提供触及到更多学生的新途径。虚拟现实的目标是在特定活动中鼓励、激励学生;与此同时,让学生能够体验动手学习。不过让虚拟现实在教学中更具吸引力的是,它能够在毫无风险的情况下,让学习者实践环节和进行模仿。这可以被用于难以进行试验的传统的教学环境中,如传授学生关于安全程序和医疗教学当中,而不会真正涉及病人的安全。

不过与其它的新技术一样,虚拟现实在教育中的应用也会引发关于实用性和接受性的顾虑。在这种情况下,在教育中整合虚拟现实技术的顾虑长期来一直在讨论之中。通过把虚拟现实技术与教学实践和理论进行比较,布里肯(Bricken)认定了三种挑战:成本、实用性、对技术的恐惧。为理解虚拟现实在教育中应用的重要特征,此属性要考虑个体对把技术融入到他们学习当中的感知与意愿。

在技术教育中,虚拟现实提供了一种特殊的感觉,能够帮助说服学生学习更多的科目。在化学工程学中,虚拟现实被用于创建虚拟化学工厂,让学生学习技术以及掌握技术的效用。此项目的主要目标是制造虚拟实验室事故,向用户展示不遵守安全规程所带来的后果。

在外科教学中使用虚拟现实技术,能够帮助外科医生在实际开展手术前掌握他们的能力水平。医学教育已展示出使用3D计算机应用的巨大兴趣,特别是在人体解剖学领域。根据对使用3D模型改进人体解刨学学生学习流程的研究表明,使用此类的技术能够对学生产生积极影响。

工程教育实验室被设计用于提高学生的实践知识,并改进他们独立解决问题的能力。虚拟现实技术可以帮助学生把他们的理论知识应用到实际工业问题当中。Autodesk Showcase软件能够让学生在CAD中创建3D模型,并将它们应用于虚拟环境。这将降低构建实际模型的成本,鼓励学生解放他们的创造力,评估他们解决方案的价值。

虚拟现实在这一领域的应用,也将减少教学过程中对危险材料的使用,减少浪费材料对气候造成的影响,并减少学生犯下的错误。一些教育机构正在他们的研究和教育意图中利用这项技术,使它能够更负担得起、更有效。

1993年,根据传统实验室模仿出了一座虚拟实验室。该实验室像是拥有一张桌子的工作区,能够让学生体验虚拟现实技术。该实验室被用来测量不同长度和不同重力下钟摆的周期,测量一个球从不同高度坠落的平均能量损耗,以及比较在没有大气阻力的情况下,物体在2D环境中的投射轨迹。该实验室使用了头盔式彩色显示屏以及专门的手套,来记录手势。该实验室使用了美国国家航空和宇宙航行局的固体系统建模器(Solid System Modeller)和渲染软件。

第四章:研究方法

为建立一个来自两个环境的应用能够公正评估的共同点,教育应用有着相同的功能和图形非常重要。这一点很难做得到,因为虚拟现实应用市场还没有对公众开放,事实上我们也在寻找能够满足于这些要求的教育应用。我们开发自己的应用,确保能够公正的评估双方,这一点非常有意义。

鉴于此,我们选择了DesignResearch作为我们的研究方法。Design Research是解决问题的范例,能够通过人工制品评估和识别问题。在此我们会创建自己的产品(应用原型),并对它进行评估,而不是评估现有的应用。通过这样做,我们将能够回答自己的研究问题。

为从访谈中收集到必要的数据,我们意识到继续进行标准访谈的做法,并不能收集到研究所需的充足数据。原因是绝大多数人此前从没有机会体验虚拟现实技术,或者也没有机会在两种环境中对两款相似的应用进行比较,评判它们的差异。因此,我们让被采访者在提出意见之前,首先让他们在不同的环境中体验类似的学习应用。

我们选择了遵循定性研究而不是定量研究的做法。通过访谈收集定性数据,这样我们将能够了解用户,深入探讨教育虚拟现实应用和移动应用的不同之处。定性研究方法也影响了将在访谈中使用的问题类型。

在实际安排调查两周之前,我们已完成了调查计划。我们与受调查者进行了联系,询问了他们有空闲的时间,从而找到时间空档来进行访谈。

我们为每位受调查者安排了20分钟至30分钟的时间,并预约了25位受调查者进行研究。受调查者被划分为三个不同的组。第一组为哥德堡大学软件工程和管理项目的学生;第二组为瓦拉拉曼斯高中的学生;第三组为哥德堡大学、查莫斯高中和拉曼斯高中的教师和研究人员。通过在研究中多元化群组,我们将能够评估三个不同的群组对虚拟现实技术会有什么样的反映。我们还将能够考虑程序设计学生和非程序设计学生对新技术的反映,以及他们在接受新技术时是否存有差异。最后,我们将调查教育工作者是否愿意在教学方法中使用虚拟现实技术。

在问题的设计中,问题被划分分为两个部分。第一类问题是常规问题,包括受调查者先前对教学类移动应用和虚拟现实技术的体验。

第二类问题是实验。这些问题大多数都是开放思维的问题,让我们有机会收集研究的相关数据。不过它也包含了一些封闭式的问题,如我们使用的应用用于评估移动和虚拟现实平台是否存有偏见,以及在体验之后他们是否有兴趣购买虚拟现实头盔等等。

至于实际访谈,每位受调查者在接受采访前,都被要求获准音频记录访谈内容。如果允许的话,我们将同时设置一台笔记本电脑和一台录音机。采取这种预防措施,是为了确保当软件或技术可能出现问题时,能够使用音频记录。如果受访者拒绝使用音频记录,方然内容将会用手记录,从而确保信息不会丢失。

我们继续采访,询问了几个关于用户的问题。这有助于我们对受调查者有一个基本的了解,让我们能够知道受调查者他/她以前是否在移动平台上使用过教育应用,以及与虚拟现实设备的互动情况。在上述工作完成之后,我们便会向受调查者展示我们的应用。

从移动平台开始,我们让用户与应用互动,引导他们了解应用的不同方面。当他们已经体验了所有的功能后,如果他们想我们会让他们更长时间的体验。在他们觉得完成体验之后,我们会让他们体验虚拟现实应用,并重复同样的程序。

在这些试验中,我们鼓励用户利用“有声思维”的方法了解当用户与系统互动时的思维。通过调整“有声思维”的方法,我们可以找到关于移动和虚拟现实应用的有趣信息。不过我们在调查中并未关注用户界面或是应用设计。我们关注的是用户在使用应用时的体验,让我们可以通过进一步询问相关问题,通过调查获得更好的理解。

待受调查者完成试用两款应用之后,我们便开始进行第二阶段的调查。这种半结构化调查适用于这个阶段,因为这个领域还很年轻,还有很多未探索的空间。与结构化面试相比,受调查者必须遵循严格的问题指南,与预先提出的问题截然不同。半结构化调查遵循一个预定义的模板,但向调查者给与了自有,能够深入探讨问题,并向受调查者提出相关的问题的后续问题。这些可以是有趣的话题或调查中未提到的问题。提出后续问题避免回到“是”和“不是”的问题,这一点非常重要。通过结合半结构式调查和开放式的问题,它会让我们在有趣的话题出现时,有机会与受调查者追随他们,让我们通过询问后续问题深入挖掘调查领域。

在受调查者回答完我们的问题后,我们还尝试使用布鲁塞尔称为“探测”的调查手段。探测是一种手段,即调查者试图从受访者口中得到更多的答案。有许多不同的探测手段,但在我们的调查中,我们发现“告诉我更多”探测手段和“嗯哼”探测手段最为实用。“告诉我更多”探测手段被用于与开放式问题进行整合,调查者在采访中会询问关于话题更多的问题,并让受访者回答这些问题。“嗯哼”是另一种探测手段,在受调查者回答了问题之后,调查者在肯定答案的同时,有事会通过自然的方式,让受调查者提供更多的信息并做出更长的回答。

我们选择利用扎根理论,它是用于定性研究的最流行数据分析技术之一。它让我们发现、产生想法和解释我们的数据。我们收集到的数据可以分类为以下几点:

•总体发现

•原型测试

•质量属性

•应用比较

•平台比较

在所有的调查完成之后,数据都被转录并划分到了各自的分类当中。我们期待通过每个类别中找出共同点、趋势,分析这些趋势的原因,并解释什么是潜在的因素。这种分析将在结果和讨论部分被介绍和解释。

第五章:结果

一、总体发现

根据我们取样获得的移动应用使用数据,我们调查的绝大多数人此前已使用过教育应用。他们中的一些人在闲暇时间学习不同的主题,如语言、地理和智力题,其他一些人则使用教育应用帮助学习数学、编程和UML设计。

当我们询问他们使用应用的体验时,在使用教育应用的15人当中,有8人表示他们获得了正向体验。一位学生提到,学习应用能够把学习与消磨时光完美的结合在一起。其他一些没有找到有用学习应用的受调查者表示,他们很少使用此类应用,而且也无法从应用中学到任何知识。

关于受调查在学习应用的兴趣领域,19人中的8人表示对数学感兴趣;7人表示对语言感兴趣;7人表示对计算机和科技相关知识感兴趣;4人表示对物理感兴趣。

我们的调查还发现,在25门学科当中,有11门此前已被应用到虚拟现实设备当中,调查者对虚拟现实的体验是混合的。一位对虚拟现实有着正向体验的学生提到,那种感觉意想不到,它的感觉非常真实,带有众多的可能性。另一方面,一位不喜欢虚拟现实体验的学生则表示,虚拟现实体验只在前30秒让她颇感兴趣,随后带给她的就是眩晕头疼。另一个学生感觉他没有完全沉浸,他解释说这可能是由屏幕或屏幕的分辨率所引起的。一名曾尝试过两款不同虚拟现实设备的学生向我们说,谷歌Cardboard给他了非常糟糕的体验,但Oculus Rift的体验要好许多。不过即便是如此,这位学生尝试过的应用也没有完全被优化。

二、原型测试

1、非虚拟现实应用

对绝大多数的参与者而言,我们移动应用的导航与探索并没有任何问题。一位软件工程和管理项目的学生描述这款应用称:“你感觉自己置身于太阳系当中,而不是通过简单的文章了解太阳系。”

另有人说道:“相对于图像或文字,(这款移动应用)让你能够对太阳系究竟是什么样子有更清晰的了解。感觉就像是我早已身处虚拟现实当中。”

在测试中,我们还询问了调查者应用中出现的概述与维基百科等网站中的描述有何差别。绝大多数的受调查者均表示,应用中的概述更吸引人,一位喜欢应用的学生表示:“我更喜欢这款应用。在维基百科上,有着许多链接和不相关的信息,这会令我感到困惑,让我从原本应当阅读的内容中分心。”

一位不喜欢应用的高中生表示:“我更喜欢维基百科,因为它拥有更多的内容和信息。你需要抓住重点并指导上下文,参考文献也非常重要。”

我们还询问了受调查者在阅读摘要时,背景元素和周围的事物是否会令他们分心。一位学生对此答复说:“可以说,当我在阅读时不会关注周围事物,但有时它确实会干扰我。”一位高中教师则表示,“我认为这些不会让我分心,事实上它们还会提到一定的帮助作用。”

整体而言,受调查者对我们移动应用的体验是积极的。一位学生表示:“如果学校向我们提供此类的应用,我一定会喜欢它。它能够把寓教于乐,寓学于趣结合在一起。”

2、虚拟现实应用

绝大多数受调查者的虚拟现实体验是愉悦的,绝大多数人在导航和探索应用中均不会出现问题。发生的问题大多是无法在HMD触摸板位置定位,或者是文本有点模糊。绝大多数的受调查者均认为,虚拟现实是非常有趣、令人愉悦的体验。一位软件工程和管理项目的学生提到:“与移动应用相比,我感到精神确实非常集中。主要原因是我不会受到外界影响,只会专注于要做的事情。”

一位以前从未体验过虚拟现实的学生说:“我感到很震撼!我以前从未使用过虚拟现实设备。如今,我对学习太阳系更多的知识有了很大的兴趣。”

还有一位学生比较虚拟现实应用和移动应用说,“我不在乎在移动应用上进行阅读,但是当文字出现在我的面前时,我就止不住的想要阅读。”

当然,也有一些受调查和并未发现虚拟现实应用很有趣,他们中的一位就表示:“我不知道我是否能够从虚拟现实应用中学到更多知识,因为我忙于观看周围的一切,导致我并没有阅读文字。”

另外一位受调查者则表示,“如果让一位演员来为用户阅读文字,这自然会更好。它有助于儿童进行学习。这款应用的音频应当进行改进。”

关于虚拟现实应用的学习方面,一位女性学生向我们说:“因为很多人会因为激动学得更好。所以在这里当你看到地球,你可以立即联想到它,可能会帮助你更好地学习,它的真的很好。”

一位女学生还向我们指出,“虚拟现实应用展现出了不同的规模,要比任何移动应用展示出的都多。”一名拉曼斯高中的教师也表示,“如果我过去使用这种技术,我一定会是一名非常幸福的学生。一名幸福的学生会带来好的学习成绩。”

我们还询问受调查者,在使用或结束使用虚拟现实应用后,他们是否有不愉快的感觉。一名曾体验过虚拟现实应用、并感到眩晕的女学生说,“我曾想它会非常糟糕,但我并未感到眩晕,所有的一切都移动的非常缓慢,我没有任何的感觉。”

此前从未体验过虚拟现实技术的一些参与者在试用之前曾表示,他们认为长期使用虚拟现实应用会导致头疼。还有一些人在使用过虚拟现实应用后感到头疼、眩晕、迷失方向。在25名参与者当中,16人在使用虚拟现实头盔后未感到痛苦;6人则在使用后感到略微头疼;只有3人在使用后感到眩晕。

三、质量属性

我们向受调查者询问了一些质量属性的问题,看看哪些版本的应用能够最好的满足这些属性。可用性和有效性是我们研究中的两个主要质量属性。下面的图表展示了在25位受调查者使用了两款应用之后,我们收集到的相关数据:

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可用性的标准定义为:“一款产品能够被特定用户使用,在使用中能够有效、满意的达到规定的目标。”我们关注用户的表现和满意度,并向受参与者解释可用性为:“当用户在特定条件下使用时,软件产品的能力被理解、学习、使用和吸引用户。”我们可以看到,11位受调查者青睐于虚拟现实应用;6位受调查者认为两款应用均便于使用;8位受调查者认为非虚拟现实应用在可用性上要更为出色。在受调查者当中,青睐于虚拟现实应用的人普遍认为,他们可以用头部的移动,而不是手来进行探索。青睐于非虚拟现实应用的受调查者则认为,此类应用使用起来更自然,因为他们更熟悉手机,它让他们感觉到能够控制环境。

有效性的定义是:“用户达到指定目标的准确性和完整性。”我们向受参与者解释称,应用的目标是向用户传授太阳系的知识,他们认为哪一款应用能够更好的完成任务。我们发现,绝大多数的受调查者均青睐于虚拟现实应用,有21位受调查者均表示他们更青睐虚拟现实应用。在有效性方面,没有受调查者选择移动应用;只有3位受调查者认为虚拟现实应用与移动应用的有效性相同。选择虚拟现实应用的受调查者指出,虚拟现实应用能够让他们更专注。这主要是因为他们沉浸其中,仿佛身处虚拟世界一样;而非虚拟现实应用仍让用户成为真实世界的一部分,可能会轻易受到周围事物的干扰。

他们同时还感觉到,相对于非虚拟现实应用,在虚拟现实中提出的内容更有趣。一位学生说:“如果你有这个设备,感觉就像你不想把它关闭,就像你真的想学习一样。”

一位拉曼斯高中的教师也指出,“在虚拟现实环境中,你能够对学科有一种截然不同的理解。特别是在实验室模拟中,你不需要一个图书来阅读,但你需要观察情况,并从中学习。”

不过在有效性上同时选择两款应用的受调查者辩解称,两款应用都存在优点和缺点。在使用虚拟现实应用时,他们感到出现的文字要比非虚拟现实应用中的文字难以阅读;但与此同时,虚拟现实应用设法把行星的结构呈现了出来,而非虚拟现实应用无法做到这一点。

就移动性而言,几乎所有的受调查者均选择了移动平台。受调查者提到,相比不便于随身携带的虚拟现实头盔,移动平台可用于不同的环境中,而且虚拟现实需要在一个安全的环境中运行。当问及两款平台的安全问题时,受调查者给出了同样的答复。绝大多数的学生都认为,移动平台更加的安全,因为虚拟现实能够让使用者沉浸其中,会让其在真实世界里无法控制周围的事物。一位学生就此答复说,“我会选择移动平台,因为你不会失去你的视力和其他所有的感觉。”

四、应用对比

我们询问受调查者,就教学方式而言,他们更青睐于哪个版本的应用。绝大多数的受调查者(25人中的23人)均表示,他们会选择虚拟现实应用作为最青睐的选择。之所以做出这样的选择,主要原因是虚拟现实提供了沉浸式的体验。它能够让用户成为另一个世界的一部分,而且能够根据不同的学科给出不同的关键。

一位学生这样说道虚拟现实应用:“当涉及到教育时,使用虚拟现实技术进行学习是一个有趣的过程。特别对年轻人而言,它会激发他们的学习兴趣。就像他们认为无聊的领域,如数学,与在纸上写方程式相比,虚拟现实能够模拟方程让用户与之互动。”

另一位学生提到:“我喜欢虚拟现实应用,因为它更加的互动。如果你想学些什么,它在学习中会给你带来乐趣。”

还有一位学生补充说,“虚拟现实应用的体验要好许多。我认为像天文学这类的可能会令人生厌,但是虚拟现实让它变得非常有缺,让我能够在学习中获得乐趣。我感觉我确实沉浸在虚拟世界中。”

对于那些选择了移动应用的受调查者而言,他们认为虚拟现实应用不吸引他们的原因,是因为使用该款应用会让他们头疼和眩晕,无法集中精力学习。哥德堡大学的一位研究人员表示,“我青睐移动应用,因为我并不喜欢3D效果,此类游戏让我感到恶心。就我个人而言,虚拟现实应用同样让我感到恶心。”

五、平台对比

当被问到哪一个平台更直观的能够作为学习工具时,他们给我们讲解了在不同的学科中使用两款平台的优势。对于需要大量阅读文字的学科而言,最适合使用移动平台;对于需要模拟和3D形象的学科,最适用于虚拟现实平台。

一位受调查者解释说,“我认为虚拟现实是让用户探索无法探索领域的最佳工具,如天文学或其它科学领域,如原子或其它无法用肉眼观看到的物质。”

另一位受调查者表示,“使用虚拟现实技术,你能够展示真实世界中无法展示的物体,还可以对物体的规模有一个了解。如果我们谈论原子,图像上说它非常微小,视频能够做的更好,但虚拟现实是最佳的途径。”

受调查者还对不同年龄阶段的用户是否会采用技术表达了自己的顾虑。他们认为,虚拟现实技术能够被应用于教育领域,特别是面向更年轻的受众。与年长者相比,此类用户更够更快的接受新技术,而且对新的高科技设备更感兴趣。不过与此同时,其他一些受调查者也认为,虚拟现实技术对用户非常友好,只需要很短的时间便能够学会操作。

一位学生提到,移动平台早已被公众广泛接受,而虚拟现实设备还没有官方证实发布。他希望虚拟现实设备能在未来被广泛使用,并预计年长者在接受该产品时可能会面临一些困难。一位学生就此表示,“我认为一般来说,我们正进入一个

有着更多技术的先进时代,这是未来的方式。我们正在接受越来越多的技术。我认为老一代可以把新技术与现有技术进行融合,我们可以教他们。”

一位物理老师强调了在虚拟现实平台上正确制作应用的重要性,因为它需要与学校环境一样有效。这位老师说:“如果有针对虚拟现实技术的好软件,我个人会在教学技术上使用虚拟现实技术。”这位老师接着补充说,在一些实验室设置中,虚拟现实可以帮助减少实验室设备的成本,同时给学生提供同样的经验。计算机科学老师也愿意通过整合来适应虚拟现实的研究,让学生可以在组装一台计算机之前看到3D渲染的教程。

一位大学研究人员向我们表示,把虚拟现实技术整合到大学层次的教学存在一定的难度。但它可以用于与公众沟通研究成果,或只是作为一种工具来传达复杂的概念。

另一位研究人员告诉我们,他认为把虚拟现实整合到他Model驱动的软件开发课程中存有可能性。学生在这门课中可以与不同的领域模型和课程进行互动,从而动态的更深层次的理解概念。

我们询问参与者他们是否认为两款应用有着同样的特征。全部受调查者均表示,两款应用在功能上相同,并未添加任何东西来偏护任何一款平台。

最后,我们问受参与者在体验之后,待正式官方发布之后,他们是否会考虑购买虚拟现实设备。所有的受调查者均表示,在考虑最终的售价之后,他们将会购买一台。

第六章:讨论

一、总体发现

根据我们关于教育领域使用移动应用的研究结果发现,10名受调查者从未在手机中使用过任何教育应用。这一原因或许是高中和大学已向学生提供了学习中所需的材料。通过互联网搜索任何科目,让学生能够更快速的查阅到信息,而无需下载特定科目的应用。

那些从移动应用中获益的学生,主要在语言和编程等课程上使用移动应用。调查结果表明,他们受益于学习少量的信息,如文字语言、编程语言中的语法和测验。

整体而言,我们看到当前的移动教育应用市场主要面向年轻的受众群体,因此它无法吸引我们调查中的绝大多数参与者,因为他们主要是高中和大学的学生与教育工作者。

可以理解的是,我们采访的大多数学生在调查之前都未曾体验过虚拟现实头盔,原因是该技术仍相对较新。对于那些有着积极体验的学生而言,他们主要是体验了优化的虚拟现实头盔Gear VR;而不像是那些有着消极体验的学生,因为他们曾尝试过廉价、但未优化的虚拟现实头盔谷歌Cardboard。不过这不是影响到体验结果的唯一因素,拥有优化的应用也同等重要。

结果表明,硬件、软件上的差异与接受技术存在着相关性。通过向参与者尽可能提供最佳的虚拟现实解决方案,他们将会拥有更积极的体验,并更可能会接受新技术。

二、原型测试

通过我们从非虚拟现实应用中收到的调查结果,该应用的导航和探索并不存在任何问题。简洁是设计的主旨,用户界面的设计不添加复杂的菜单系统或复杂的手势。

因为我们为虚拟现实版本的应用提供了相同的概念和设计,绝大多数用户咋导航和探索时并未遇到大的问题。不过对许多的Gear VR初次用户而言,他们在操作过程中都遇到了一个小问题,即无法轻易找到位于头盔右侧的触控板。当然这不是太大的问题,一旦用户找到了触控板的位置,他们在使用过程中就不会存在任何问题。

另一个值得关注的问题是我们发现虚拟现实图像中的文字较为模糊。没有调整好用户的眼睛或背后的的头盔头带,这能使导致这一问题出现的主因。要么是头带系的太紧,让眼睛离镜头过近;要么是头带系的太松,让眼睛没有位于镜头的中央。其它因素可能还包括测试者的视力问题。一些测试者在使用虚拟现实头盔之前摘下了自己的眼镜。

这些可能都不是什么大问题,虚拟现实头盔非非常个性化,所有人都可以花一些时间轻松的对设备进行调整,以获得愉悦的体验。

大多数的受调查者都认为,根据应用中的环境向用户呈现文字介绍,要比传统显示纯文字更吸引人。移动应用虽无法取代搜索特定学科信息的传统方式,但可用于作为推介的工具,帮助用户用一种不同的方式更好的了解学科。视觉效果和3D物体能够解释特定学科中文字无法做出解释的内容。将两种方式混合在一起,能够帮助学生在科学和工程学中取得更好的成绩。它还能够利用技术的进步和市场中各种各样的教育应用,让年轻学生增加学习的欲望。

精力集中是学习的关键。利用虚拟现实应用让用户置身于模拟学科的虚拟世界当中,因为不受真实世界的干扰,用户将被迫集中精力学习虚拟世界中的知识。在我们的实验中,缩放物体的比例非常重要。不同于非虚拟现实应用,用户能够使用虚拟现实设备观看到不同行星的差异,并比较它们的大小。在测试中,许多受调查者都提出应当在虚拟现实应用中增加音频,这将有助于虚拟现实应用为用户带来更沉浸的体验。

三、质量属性

通过应用实用性的调查结果,我们发现尽管绝大多数的用户选择了虚拟现实应用,但非虚拟现实应用并未落后太远。使用头部移动是人类在探索时的一种自然方式。青睐于非虚拟现实应用的受调查者,仅仅是因为他们习惯于此类应用。这是一个有效的观点,在我们更舒适的使用新技术之前,我们首先需要熟悉该技术。

不过就学习而言的有效性能够提供更有趣的结果。几乎所有的学生都选择虚拟现实作为更有效的平台,只有少数学生同时选择了两者。对于这些学生来说,两种应用在其它领域存在缺失,而其它平台能够起到补充作用。不过对大多数的学生而言,他们仍会选择虚拟现实平台。

我们认为,虚拟现实的新颖性当然是我们调查和研究结果的原因之一,但同时我们也认为,虚拟现实在教育领域不仅仅是新颖。作为一种全新的媒介,它提供了其它教育领域的媒介无法提供的内容。在我们的调查中,虚拟现实能够让用户成为虚拟世界的一部分,并为他们提供了360度的空间让他们沉浸其中。特别是对于需要视频的学校科目,没有一种媒介能够与虚拟现实相提并论。对于任何一种新技术,刚开始可能具有吸引力,但在我们熟悉了这项技术后,吸引力会随着时间的推移逐渐降低。在官方发布虚拟现实设备之后,这仍需要更多的时间进行研究。

正如我们预料的那样,移动平台在移动性能和安全性中胜出。就移动性而言,增加虚拟现实硬件设备并随身携带对用户而言非常不便。就安全性而言,相对于移动平台,虚拟现实设备无法让用户掌握外界情况,并可能带来头晕恶心等症状。但是在学校、图书馆和家庭等环境中,把虚拟现实设备用于教育领域并不会产生安全性的问题。

四、平台对比

需要模拟和3D模型的课程可能更适合使用虚拟现实技术,这是可以理解的。在许多教育领域使用虚拟现实技术具有一定的优势,建筑学生可以在虚拟世界中看到他们的设计;在医学教学中,它让学生能够更好的观察人体解剖和模拟手术,从而提升外科医生的水平。对于需要实验室的学科,如物理、化学、生物和自然实验科学等,虚拟现实技术要比移动平台更适合。虽然虚拟现实并不能取代传统实验室研究或真实生活的体验,但它应该被用来作为有助于提高知识水平的工具。

在虚拟现实中的模拟不会给用户在真实生活中的体验构成同样的影响。举例来说,在虚拟现实中体验化学实验室进行试验,能够降低事故的风险,让学生更好的控制体验。但它并不帮助学生掌握如何处理化学品,以及开始工作后所面临的风险。与此同时,正如一位老师提到的那样:为了把虚拟现实技术成功地融入到上述的教育环境中,以满足教育目的,必须开发出适量的应用。

通过我们的调查,我们发现教育工作者愿意作为一种教学手段,在教学中使用虚拟现实技术。因为学生并不清楚周五的事物,教师必须时刻监督学生来确保他们的安全。通过一台笔记本电脑或平板电脑,教育工作者能够控制学生的虚拟现实体验,以及学生在虚拟现实应用中的探索内容。如果教学场景是告知学生事实,老师能够使用主应用来驾驭课程,并向虚拟现实设备播放场景。这将能够让老师完全的控制学生的学习体验。

另一方面,如果在虚拟现实中的课程需要互动,如学生在实验室进行试验,计算机上提供给教师的软件,让他们能够根据意图来创建教学场景。老师则可以通过他们的主应用监控学生,并在需要时向学生提供必要的指导。

当然,在考虑开发虚拟现实教育应用时,应当考虑到一些问题。借助头部跟踪和360视图,专注于简洁并避免复杂的菜单。这能够给使用者提供一种自然的感觉,让他们在使用应用时便于导航。还应当考虑物体缓慢的移动,以减少使用者在长时间使用虚拟现实设备时出现头晕目眩的情况。因为虚拟现实高度依赖于3D虚拟世界的沉浸体验,开发者需要建立高质量的纹理模型和3D模型,以向学生提供最佳的体验。

用户是否采用虚拟现实技术,取决于它面向的用户群体年龄。相对于年长的用户,年轻的受众能够更快的适应虚拟现实技术,而前者认为移动平台是教学中更安全、更快速的工具。

最后,我们的调查结果表明,移动平台更适合于快速学习,因为移动平台能够让用户打开应用或是快速查阅浏览器,找到部分所需的信息。通过分析调查结果,我们发现虚拟现实平台移动性能不强,不适合所有的环境。但是与移动平台相比,虚拟现实平台在需要沉浸、深度学习的学科非常有效。

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