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VR、AR和AI如何变革教育方式(第2部分):未来的解决方案

深度 小琳酱 2219浏览 0评论

之前我们提到过,现今的教育制度是静态的、普遍化的,而不是将个人的自我发展放在重点。更糟糕的是,学生们往往不明白,他们为什么要学习正在学习的东西,因此很多人会感到迷茫失措、漫无目的。

而个性化学习、掌握型学习和体验式学习这三种方式可以有效解决这些问题,把教育提高到一个新的水平,使教育变得更加精彩、有趣和实用。但要实施这些教育概念必将面临诸多挑战。

本文中,我们将深度探讨这些方法,结合可以彻底改变当前教育方式的人工智能、沉浸式技术等几种新兴技术,用智能的手段来充分探索未来教育的可能途径。

沉浸式教育的黎明

新兴技术在过去两个世纪中不断革新现代社会,而且它非但没有要停止的迹象,还“变本加厉”地加速发展。人类的工作、学习、娱乐和社交几乎每10年就被重新定义一次,这其中大部分原因与新计算平台的出现有关:首先是个人电脑,然后是智能手机,当然还有现在的沉浸式技术。

很多人要问沉浸式技术是什么?它是VR头显、AR眼镜,以及介乎于两者之间的技术。

毫无疑问,沉浸式技术将成为下一代大型计算平台。它能做现代计算机无法做的事,并且完全重新定义了我们与信息的关系,就像之前的革命性平台一样。突然之间,你可以用现实中的手与数字世界进行互动,它们就生动地出现在你周围,而不只是局限于眼前的屏幕中。虽然这类技术还处于初期阶段,但是我们已经看到,很多曾经的幻想化为了现实。

当沉浸式技术首次出现时,即被认为是一种以游戏为中心的媒介,但自从主流设备Oculus Rift推出以来,很多开发者就不这么认为了。时至今日,围绕生产力、艺术、数据可视化等等的各种VR应用程序层出不穷。而类似的沉浸式技术(如增强现实/混合现实)也在渐渐崛起,为我们提供了新的思维方式来展示现实世界的信息并与之进行交互,就像其实际存在一样。

微软的HoloLens就是一个很好的例子。虽然已经面世两年有余,但它仍然是现代技术最令人印象深刻的作品之一。HoloLens不仅可以创造外观和感觉真实的全息图,而且还了解你的周围环境——它知道家具、墙壁的位置,甚至其它的一切信息,并通过这些信息将数字和物理世界无缝地融合到你的现实感观中。

随着沉浸式技术与手部追踪、触觉反馈和深度学习等其他先进技术相结合,几年之后我们就可以在自己家中触摸到全息图像,而沉浸式设备则更趋向于小型化的眼镜而不是看起来笨重的头显。沉浸式技术本质上重在体验,它的诞生就是为了说服人们相信眼前所见是真实的。同时,沉浸式内容不受物理定律的约束,这意味着开发者们能够以相对较低的成本来创造“难以置信的体验”。无论是把观众带到月球、去加利福尼亚的海滩,还是到500年前的古堡,其创作成本都是一样的。

对于教育来说,沉浸式体验可谓意义非凡。例如,生物学通常通过教科书、幻灯片和绘图进行教学,这种方式既老套又无趣,很容易让学生失去兴趣或者难以真正理解。而像The Body VR这样的初创企业正在采用身临其境的教育方式,让人们亲身体验人体内部构造并积极与之互动,而不仅仅只是在书本上观看图片。

类似的初创企业还有Medivis,它重新定义了解剖学的教育方式。通常,医学生只能通过几幅插图来学习人体解剖学,他们需要拼凑组合头脑中所看到的所有2D图像,并试着理解这些图像是如何在三维空间相互融合的。但MediVis正在构建的一个学习平台,能够让学生可视化一个完全3D、真人大小的全息人体,并准确地将人体的每一块标记出来。从此,书本、图片和贵重的实验尸体就都变得多余了。

除此之外,还有很多新兴科技教育应用范例。如混合现实化学应用《MyLab》能够生成全息的化学周期表,学生可以把上面的元素生动地结合起来;而游戏《宇宙沙盘(Universe Sandbox)》能够让学生在虚拟现实中探索宇宙,就像实际造访那样,甚至还允许他们创造出自己的星系。

值得注意的是,这还只是一个开始,要知道目前大部分项目都是由少数人员在完全没有任何外部资金的支持下开发的。现在仅仅是这些小型3D游戏,就可以以完全不同和充分参与的方式进行教学。而且由于创作这些体验的成本极低,所以我们必然会在设计和互动方面看到教育方式的一些创新。特别是随着创作工具的普及,未来将会有大量优秀作品诞生。

长远来看,教育将从枯燥的条条框框,逐渐转变成一种学生乐意去探索的互动领域。这种从被动学习到近似娱乐的转变,将成为教育领域的一个重大转折点。沉浸式技术让概念变得具象化,而传统的“练习”和“考试”则可以无缝地融入到故事和虚拟世界中,学生们可以自由地探索和沉浸在他们所学习的科目中。

当然,沉浸式体验的好处远不止这些:我们可以通过在沉浸式体验中收集的数据,定制出前所未有的个性化教育体验。创造性条件以及沉浸式教育对人类大脑来说有着极其重要的意义,我们绝对有理由相信,沉浸式教育终会有成为标准的一天。现在,很多研究已经证实这种新型教学方式的显著成效和无穷潜力:视觉、社交、互动和情感参与度非常高的沉浸式教育,能够将知识牢牢地留在大脑之中。

教育分析的新时代

沉浸式媒体的优势是可以从用户数据中获取大量信息。由于头显不断被跟踪,因此我们可以清楚地知道用户正在查看的内容、使用时间和使用时长、喜欢与什么交互,甚至是用户选择忽略的内容也能够进行收集。

下一代头显预计将加入眼球跟踪功能,这将为开发者打开另一个信息世界的大门。你大概早就听说过人类瞳孔在看到感兴趣的事物时会有所放大,但是事实远不止如此。

除了有趣的事物,精神紧张和情感参与也能够让瞳孔放大。普林斯顿大学心理学家丹尼尔·卡尼曼几十年前曾表示:瞳孔的大小与任务难度成正比。比如计算9乘以13,此时瞳孔会稍微扩大;而计算29乘以13,瞳孔就会进一步放大,并保持这种状态,直到找到答案或停止计算为止。卡尼曼说:“仅仅通过在实验中观察瞳孔的变化,就可以预知是否有人放弃了计算。”

德国马尔堡菲利普斯大学神经物理学家沃尔夫冈·艾因泽斯·特雷耶(WolfgangEinhäuser-Treyer)在2010年的一项研究显示:瞳孔大小的变化与做出决定的时间相关。研究人员让参与者在10秒间隔内的任意时间按下按钮,就在他们做出决定的前一秒钟,瞳孔开始放大,并在一到两秒后达到峰值。

这对于教育来说非常适用,利用人工智能技术将所有数据收集起来,使得内容创作者能够轻而易举地准确获取学生们实时变化的心理特征,甚至可以预测他们的行为。事实上,这些精准的数据完全可以让考试制度下岗,因为一旦了解了学生潜意识中对一门学科的掌握程度,那就没有什么需要测试的了。

尽管对这些数据的滥用仍然存在担忧,但它确实为教学软件奠定了基础。总而言之,与AI结合的沉浸式教育可以实时测量学生智力和情感参与度,以灵活调整教育体验,自动解决学习困难,以定制个性化体验从而最大限度地发挥学生的兴趣。最终,结合AI的沉浸式教育成为促进教育进步的动力源泉,创造真正独特的互动体验,为个性化学习和掌握型学习铺平道路。

但是AI能走多远?未来有一天AI能成为老师吗?

人工智能与完美教师

目前为止,我们已经大胆地研究了沉浸式教育如何通过主要的体验式方法在长期内重新定义学习,我们还讨论了如何在这些体验中收集数据以创建真正的个性化教育,让开发人员、教师和创作者能够实时了解学生的思维。

让我们进一步扩展想象力,设想一下新兴技术如何融入沉浸式媒介,促进教育发展——先从AI说起。

毋庸置疑,人工智能是当今世界最重要的技术之一,其影响力波及医疗、金融、聊天机器人和艺术等多个领域。可以说,人工智能已经以人类无法估量的方式渗透在生活的方方面面,就像日常使用的计算机和互联网一样,未来我们必然会越来越依赖它所带来的力量。

AI正在改变我们与设备交互的方式,这就不难理解,为什么通过语音控制设备的对话式用户界面(Conversational User Interface,CUI)变得日益流行起来。人工智能技术如今广泛应用于智能手机(如谷歌语音助手、苹果Siri、微软小娜)以及家庭设备(如亚马逊Echo、Google Home)中,所利用的正是人类最直观的控制方式:说话。随着文本转语音、语音识别和程序化对话技术的不断推进,距离我们与设备进行完全对话只需要几年时间。

那么当AI与沉浸式教育相结合时,会发生什么呢?

沉浸式媒介的美妙之处在于,它可以为人工智能助手、聊天机器人等虚拟角色提供物理存在。我们已经处于能够与这些人工智能机器人进行对话的边缘,而使用沉浸式技术,我们还可以让它们拥有一个用以交互的身体以及表达情感的面孔。

如此看来,与AI机器人建立一种微妙的关系似乎并非不可能,这一点对于教育来说至关重要。随着时间的推移,人工智能助手必定会比我们更了解自己,包括之前提到的对学生智力和情绪的理解。总之,功能强大的AI教师即将到来,它们精确地知道怎样有效传授信息。

虽然这个概念可能在某些人看来似乎很荒谬,但它确实能够被实现。传统的教学模式并不复杂——老师在课堂上统一授课,观察学生的反应,偶尔提些问题让学生回答或者做一些活动,然后再继续回归书本内容。当然,并不是所有的教学都以这种方式进行,但绝大多数都是。这种模式对于AI来说简直轻而易举,但在这样一个千篇一律的模式中工作可不是AI教师的终极目标。相信随着人工智能技术的不断进步,我们将找到新的方式来扩展师生关系,减少等级差异,提高学生参与度。

不过要注意的是,AI教师不必拘泥于某个特定的人物或形象。特别是在沉浸式媒介中,人工智能能够以各种方式进行教学。对于AI教师而言,采用什么样的形式或形象来教授课程理论上并没有限制,所有这些都可以基于个人喜好创造,生成互动式课堂。

从长远来看,要真正实现个性化教育,除了AI教师以外别无它法(除非脑机接口技术有重大突破)。AI教师的数字化和无限访问信息的能力,使得它们能够真正理解学科知识从而教导学生。

其实AI向人类学习已经足够长时间了,现在也是时候让它来教育人类了。

流动课堂

你可能会认为,这些沉浸式教育体验都是孤立的,毫无团队协作可言。没错,它确实是一种单一的用户体验。但是,前文提到将大数据和沉浸式教育相结合,就能为课堂带来全新的变化形式。

把来自全球各地的学生连接在一起,为他们无缝匹配具有相似经验水平、兴趣,甚至技能互补的同伴,以鼓励他们合作解决问题,这样就能够实现多用户教育体验。当学生不再把课堂看作是一个物理的房间,而是作为一个协作学习的抽象空间时,教育体验可以在任何时候以任何形式进行,并且无需担心缺乏人际交流和互动。毕竟,沉浸式技术终将会发展,让数字世界与现实世界完全无法分辨。

这一点至关重要,沉浸式多用户教育体验不仅能够让学生接触到各种环境和文化,同时也可能为教育节省巨额成本。传统学校运营费用高昂,并且会占用大量的物理空间,而随着数字革命达到新的高度,学校的房屋、人力以及物流相关的成本,都将慢慢转变为数字形式,学生可以在改善的教育体系中持续学习,所节省的成本可达数千亿美元。

这种虚拟教室甚至不必拘泥于某种单一的数字体验,它可以无缝融入现实世界,以不可预知的方式不断呈现在你周围。

以上提及的全新学习方式可能听起来很梦幻,但通过新兴技术、设计和想象力的巧妙结合,都可以一一实现。关于未来的一个确定性因素是:未来必将颠覆现在。鉴于沉浸式技术和人工智能的迅猛发展,我们似乎有机会将教育变成我们想要的样子。

那么问题来了,如果可以,你想把它变成什么样子?

 

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