VR技术革新生物学教学：亚利桑那州立大学的创新实践

在亚利桑那州立大学，教授们正在重新设计一门入门生物学课程的实验单元，他们正在从史蒂文·斯皮尔伯格和其他好莱坞资深人士那里获得建议，关于如何帮助学生们与虚构的“蛙猫”建立情感联系。

这所大学正在构建课程材料，作为与一家名为 Dreamscape Immersive 的 VR 娱乐公司的合作的一部分，该公司由 Walter Parkes 领导，他制作了包括《黑衣人》、《少数派报告》和《角斗士》在内的好莱坞大片。进入 Parkes 帮助构建的这个实验生物学实验室，将需要学生们戴上 VR 头显——并暂停质疑。

这项努力的领导者上周在圣地亚哥的 ASU GSV 峰会上演示了他们新的 VR 教室，寻求反馈以改进材料，并试图为他们新的合资企业造势，该合资企业希望最终将材料出售给其他学校和学院。

在会议展览厅里搭建的演示教室有六张圆桌。每位参与者都坐在一张桌子前，工作人员帮助他们戴上沉重的 VR 头显，并在每只手上绑上一个塑料传感器。一个看起来可以用于飞行模拟器的操纵杆也放在每张桌子上。

“我们希望消除这些课程很难的概念。它们并不难，只是很难教。”——亚利桑那州立大学校长迈克尔·克劳

“如果你桌上有东西，请在开始前把它们拿走，”工作人员警告我们所有人。否则，他补充说，你可能会在戴上 VR 头显时意外地把它们碰掉，因为“你将无法在虚拟世界中看到这些”（因为戴着头显意味着完全屏蔽“真实世界”）。

一旦所有设备都戴上，我们就被传送到了看起来像是《侏罗纪公园》电影的未剪辑场景。每位学生都驾驶着一架小型飞行研究舱，穿过一个充满奇特生物的“异形动物园”。当我转过头时，视野发生了变化，以配合我所注视的方向，我可以看到其他五位学生在他们的飞行舱里——而且在某个时刻，我与其中一个相撞，把我撞退了一点。

前提是学生是虚构的“银河系濒危物种异形保护区”的研究人员，他们必须收集关于他们发现的动物类型的数据。其中一个物种是蛙猫，事实上，叙述者声音解释说，动物园里的一只年轻蛙猫行动迟缓。向参与者提出的问题是，这个可怜的异形生物怎么了？

用户可以在这个世界中进行互动，但一切都是高度引导的。参与者用操纵杆驾驶飞行舱，但被引导着跟随由漂浮的圆圈标记的设定路径。当是时候分析生病的蛙猫时，用户被告知要从菜单中选择一种特定的医疗器械，但随后用户只需点击一个按钮，就可以观看实际的数据收集。这就像观看一部沉浸式电影，观众不时需要点击“下一步”才能继续。

与我一起参加演示的另一个人是圣地亚哥县教育办公室的综合课程协调员 Jewyl Alderson Clarke。她评估了许多其他用于教育的 VR 应用，并且她很高兴尝试这个演示。但她说她希望在异形动物园中有更多丰富的互动机会。

“这真的只是一种按按钮进行体验，”她说。“学生们可能有机会真正选择他们给蛙猫进行的测试，”她补充说。“有了 VR，最酷的事情是你可以把那个小舱变成一个 TARDIS，在它们后面可以是一个巨大的实验室，即使你在一个小小的舱里——你可以玩弄现实。”

ASU 项目的负责人表示，他们听到了这些反馈，并且正在努力在构建虚拟实验室的其他材料时添加更多互动。

这项开发工作正在快速推进。计划是在春季学期之前将新的 VR 教室和“异形动物园”模块纳入 ASU 入门生物学课程中，EdPlus 的高级总监 Lisa Flesher 说，EdPlus 领导 ASU 的在线工作。那个教室将有两个由 12 个配备 VR 设备的桌子组成的集群，这样最多可以有二十四名学生同时体验。

ASU 领导强调，一系列 10 分钟的 VR 体验只是实验室体验的一部分，因为学生们在与蛙猫的互动中获得数据点，然后他们必须在更传统的课堂环境中与同学分析和讨论这些数据点。

“当你走出 VR 时，每个进入 VR 的人都有你可以下载并放入 Excel 中的数据，”ASU 学习创新助理总监 Mike Angilletta 解释说。“你必须团队合作，你必须沟通。”

在 ASU GSV 峰会上的一次公开演讲中，ASU 校长迈克尔·克劳亲自介绍了新的 VR 教室，他认为希望它能帮助更多学生在 STEM 学科中取得成功，这些学科对许多学生来说都具有挑战性。

“我们希望消除这些课程很难的概念，”他说。“它们并不难，只是很难教。”

“人们长期以来一直在谈论教育娱乐——你如何采取一些有娱乐性的东西，激活某些精神过程的部分，并以有意义的方式将其与教育联系起来，”克劳补充说。“我们追求的是情感投入的联系。”

与他一起上台的是 Parkes，也就是领导 Dreamscape Immersive 的好莱坞制片人，他认为学生们在 VR 中与材料建立的情感联系将比传统的教学方法更能让他们保持参与。

“我们所有人都在做的事情是吸引人们，”他说。“无论是买票进入 VR 体验来获得乐趣，还是教育人们。你如何让人们保持参与？”

购物中心起源

你可能之前见过异形动物园 VR 世界——但没有科学目标。那是因为该环境是为在洛杉矶、达拉斯、迪拜和其他地方的购物中心中可用的娱乐体验而开发的。Parkes 在 ASU GSV 峰会会议上说，他是在他的朋友和前同事史蒂文·斯皮尔伯格的帮助下开发了异形动物园的前提。

Alderson Clarke 过去曾在学校任教科学课程，她说 ASU 与 Dreamscape Immersive 合作的一个挑战将是确保材料从其作为纯娱乐的根源中得到足够的改编，以使其在教育上具有严谨性。

“我认为这只是他们为公众在购物中心所做的事情的重新包装，”她指出。“如果他们想把这个关于异形动物园的叙事联系起来，那么真正有趣的是说，‘嗯，你是一个在这个新地方的新探险家，所以让我们使用我们的生物学知识来识别，你知道，这是一种哺乳动物吗，或者这是否符合我们在这里地球上拥有的不同类别。’他们肯定有一个叙事，但我不认为他们已经为这种背景量身定制了它。”

她说她将关注这项新 venture，并相信随着 VR 的成熟，它将在课堂上找到一席之地。

“我认为这真的很有趣，因为实验室工作的一个限制是获得设备，”她补充说。“因此，如果每个学生都能转身并运行一些东西通过 GCMS [气相色谱质谱] 设备，或者你可以在你的虚拟现实世界里运行所有你想要的测试，”那将对教育产生真正的变革性影响。

“所有新技术都将有一个学习曲线和一个发展曲线，”她补充说。“我很高兴看到这些合作关系兴起，但我也希望有以教育工作者为核心，他们不仅能够推动体验，而且能够推动体验背后的严谨性。”

ASU 的 VR 实验室材料的开发人员之一 Angilletta 说，他的目标是研究学生在新实验室与传统教学中的表现如何，并且他说一项初步测试发现学习成绩提高了 18%。

“我想这就是将它卖出去的原因，”他说。“我不会试图说服人们，除了向他们展示数据之外。”