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VR教育新視野

  2016年虛擬實境(Virtual Reality, VR) 的市場熱潮爆發,根據Superdata Research VR產業報告,截至2016年VR產業共有18億美元的收入,更預測2020年將成長至377億美元,其中主要產值皆來自頭戴顯示器的銷售。不僅各大研究機構看好VR/AR的市場成長,科技公司也大量投入VR軟硬體開發搶占遊戲產業,如Google Cardboard、Sony PSVR、Samsung GearVR、HTC Vive,全球銷售達到630萬台。

  虛擬實境的概念最早由Jaron Lanier(1987)所提出,透過創造虛擬的環境,讓人感到與真實環境一樣,而可以透過視覺、聽覺、觸覺的方式與虛擬物件進行互動。整合繪圖、聲音、影像、動畫及互動設備,使虛擬實境具備三項特色:

1.想像力(Imagination):透過電腦產生的虛擬影像與聲光效果,讓使用者想像自我置身於虛擬空間之中。

2.互動性(Interaction):除了透過模擬場景的呈現,使用者能與虛擬場景物體互動,透過不同輸入設備(像是頭戴顯示器、資料手套、位置追蹤器),系統給予適當的即時反應產生更真實的感覺。

3.融入感(Immersion):結合虛擬場景與各種輸入設備,滿足各種感官的感受而融入其中。

  隨著技術成熟與實務發展,VR應用的領域也越來越多,如遊戲娛樂、影視影片、互動直播、電子商務、醫療保健、建築設計、零售、旅遊美食、房地產、教育,資策會產業情報研究所(MIC)整理現行VR技術與產業應用如下圖所示。

  透過立體視覺與頭部追蹤技術,產生「個人臨場感(personal presence)」的初步應用,如VR遊戲娛樂;而空間定位增強了「空間臨場感(environmental presence)」,運用在視覺模擬、建築模型等,使虛擬空間更加具體;最後是「互動臨場感(interactive presence)」,藉知覺回饋設備(搖桿、資料手套、運動平台)模擬效果,切身感受另一個物理環境的狀況,常運用於醫療手術的輔助。

  相較於遊戲娛樂,VR於教育領域的融入貧乏許多,過往由於技術門檻高,較常運用在飛航駕駛模擬與醫療手術,訓練技術與應變能力,藉此降低風險、減少失誤與成本的發生。因此,VR技術很適合融入情境式學習(situated learning)的使用,藉模擬技術可使學習者完整體驗、探索場景、取代真實等特色,與注重在真實情境的互動脈絡中習得知識,讓學習者探索歷程的情境學習相輔相成,非常適合作為教學演練的輔助工具。以下介紹三個VR教育運用的成功案例:

Google expeditions

  Google expeditions是藉由虛擬實境幫助全球教師與學生體驗世界的VR教育運用。透過材料包(Google Expeditions kit)中的平板電腦、路由器、頭戴顯示器(Google Cardboard),連結VR內容帶領學生漫遊全世界超過500項科學考察活動(如查訪博物館、太空探索、海底生態、景點地標)。過程中教師身為學習的帶領者,使用平板電腦主導情境轉換,藉筆記、註解引導學習內容,輔助學習者針對虛擬情境進行知識考察與討論,可透過單獨、多人、分組的帶領方式運用在教學情境中。

https://www.youtube.com/watch?v=3MQ9yG_QfDA

Immersive VR Education

  Immersive VR Education注重在虛擬情境的內容設計,將VR的融入感特色發揮的淋漓盡致,其「阿波羅11號(Apollo 11 VR Experience)」的體驗備受好評,獲得五個國際獎項。故事將帶領學習者回到1969年,體驗人類過去最偉大的旅程,過程包含太空船起飛、控制飛行指揮、著陸月球、探索月球表面、佈署月球實驗等,畫面精細流暢,以全世界第一位登陸月球的太空人阿姆斯壯(Neil Alden Armstrong)的角度,體驗整個故事。

  https://www.youtube.com/watch?v=OBzvUYZranc

  Immersive VR Education也持續開發其他虛擬體驗式內容,於2017推出新作「鐵達尼號(Titanic VR)」,重現這些重要的歷史事件,將之影像化、具體化,讓各年齡層大眾有優質的教育體驗。

Unimersiv

  Unimersiv為一個VR的學習平台,為創造不同的沉浸式教育體驗所成立。Unimersiv指出教育情境之中,透過VR體驗減少外部影響增強注意力集中,而故事性、親臨現場的學習方式比圖影更具說服力,提高學習記憶。

  https://www.youtube.com/watch?v=bCjWlPkJ19E

  Unimersiv體驗時必須下載app與搭配認可的頭戴顯示器才能使用,如Oculus Rift、Samsung Gear VR及Google Cardboard/Daydream,除了每月提供新的VR學習內容,也鼓勵世界各地的開發人員加入開發行列創造更多的教育體驗。

  合上述可以發現,VR的學習內容體驗常伴隨著許多特性,由於沉浸式的學習體驗為其VR優勢,製作的內容概略分成幾種類別:

  1.回顧性的歷史事件:強調過往真實發生的事件,帶領學習者依循歷史脈絡,從中理解或發掘知識,如阿波羅11號、鐵達尼號。

  2.自然或人文的景觀:呈現自然景觀或人文遺跡,讓學習者親身經歷的探索虛擬環境,增強其學習記憶,如海洋生態、南極洲、巨石陣、羅馬城、博物館。

  3.微宏觀的科幻內容:藉VR的虛擬影像設計,展演現實中難以探索的畫面,使其具體化、影像化,規劃成較易理解的內容,如身體構造、腦內神經、恐龍生態、太空銀河系。

  4.技術性操作練習:模擬情境的運用既可貼近現實也使訓練成本降低,在不斷反覆操作下精熟學習,透過學習者主動控制的自主性,培養學習經驗,如飛行模擬、醫療手術、噴漆、電焊。

  根據《2016臺灣虛擬暨擴增實境白皮書》資料顯示,目前臺灣VR/AR產業投入教育的狀況計有3家業者(全台目前52家業者),相較於影音10家、行銷10家、遊戲9家仍屬少數。其中「闇橡科技Shadoworks」相當關注VR領域的教育運用,希望藉由VR技術重新詮釋教科書內容,以身歷其境的體驗描述抽象學科知識。闇橡科技開發Surreal Education平台,整合課程內容、教材建構、學習管理、社群連結等多種功能給予不同使用角色。

  1.學習者角色:平台中分成初中高階課程,初階課程為免費提供、中階課程可透過完成任務後開放、高階課程則須透過購買而獲得。藉由成就系統,使學習者完成課程後將得到特定的勳章點數,除做為學習歷程的認證,也同時解鎖進階課程持續學習,給予獎勵增強學習動機。

  2.教學者角色:平台擁有業者建立之原生課程外,提供教學者自創課程的機會,給予模組化元件與範本內容,降低技術水準的情況下讓教學者輕鬆地設計獨特課程。而設計的課程同時可開放其他使用者觀看與運用,透過評價系統,獎勵高貢獻度的教師,提高其教學動力與持續創新能力。課後的學習管理,使教師追蹤學生學習狀況,紀錄學習歷程給予合適建議。

  業者的目標希望藉由VR技術的導入國民教育,目前已在臺北市部分高中開始示範推廣,持續開發教材內容增加多樣性,設計新奇有趣的教學內容,予以學生探索知識的機會。

  2016作為VR進入消費市場的表現亮眼,各大調研機構也一致認同發展潛力與商機。宏達電Vive中國區總裁汪叢青在2017Vive生態圈大會(VEC2017)表示,「VR不僅只是娛樂,更是提高學習效率的利器,除了學科教育的應用,在特殊場域的情境呈現、技術訓練、高成本與風險的專業培育,皆有非常大的發展空間。」然而VR的教育發展仍然遭遇到許多限制。

  開發面:目前臺灣VR產業的人才已有落差,撇除資金投入問題,若開發教育相關數位內容,將需要教學設計師針對內容進行規劃設計。此外部分專家指出,製作VR影片為追求真實場景的營造提高技術參數,豐富了畫面卻無法有效指引使用者的閱讀順序與邏輯,影響學習效果。

  1.教學面:作為學習工具的使用,教學者是否有足夠的資訊能力為其首要問題,其次課程內容的編排與轉換、學習帶領的規劃也影響教學者應用VR進行學習的考量原因。

  2.設備面:市面販售頭戴顯示器、平板電腦或手機等硬體設備,已逐漸降低價位,作為班級帶領的學習工具使用,也必須考量學生數量,影響學校投入的意願。

  3.市場面:VR教育的相關內容,其市場商機仍值得持續觀察,消耗大量人力設計3D場景建模,卻無法達到相對應的市場回收,將使業者降低開發意願。

  臺灣產業以硬體研發為優勢,願意投入VR領域的業者也持續增加,當VR技術與產業越發成熟,在開發教育內容的強化下,期許業者持續投入獨特的教學特色與創新服務,將影像化、具體化的學習內容,提供教師與學生更加貼近現實的學習體驗,沉浸在學習的樂趣之中。

 

參考資料

Google expedition

Immersive VR Education

Unimersiv

Unity and SuperData launch major mobile games and VR report

2016台灣虛擬暨擴增實境產業白皮書

缺少相對音訊的 VR 世界,無法創造真正的沉浸感

資策會產業情報研究所–VR應用發展:個人、空間、互動


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