管雪沨 吳俊杰

創(chuàng)客教育具有典型的裝備驅(qū)動(dòng)的特征，但它又不是裝備競(jìng)賽，更不是有裝備就萬(wàn)事大吉了，在從創(chuàng)客空間1.0到創(chuàng)客空間2.0的發(fā)展過(guò)程中，相對(duì)于開源機(jī)器人、人工智能而言，VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）設(shè)備可能是需要新投入的一大塊預(yù)算。之前我們努力地推動(dòng)各級(jí)各類創(chuàng)客嘉年華和競(jìng)賽活動(dòng)，推動(dòng)創(chuàng)客教育普惠課程的開源課程建設(shè)，實(shí)際上都是為了讓硬件能夠充分地用起來(lái)，能夠有更好的教育產(chǎn)出。本期，關(guān)于創(chuàng)客教育2.0核心技術(shù)的“三板斧”已經(jīng)到了尾聲，“編筐編簍，重在收口”，我們來(lái)看一看VR主題的創(chuàng)客空間建設(shè)又有哪些切實(shí)的問(wèn)題需要解決。后續(xù)我們還將從學(xué)術(shù)的角度繼續(xù)探討創(chuàng)客空間2.0時(shí)代的教與學(xué)的變化及其對(duì)社會(huì)的發(fā)展可能帶來(lái)的積極影響。

管雪沨

江蘇省常州市北郊小學(xué)校長(zhǎng)、黨支部副書記。江蘇省教育信息化專家組成員、省教育科研先進(jìn)工作者，江蘇省網(wǎng)絡(luò)名師、常州市名教師工作室領(lǐng)銜人、高級(jí)教師，中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)3D教育與裝備專業(yè)委員會(huì)副主任委員。從事教育信息化工作二十余年，組織大批教師參與信息化建設(shè)與應(yīng)用，多次承擔(dān)“國(guó)培計(jì)劃”講師、全國(guó)教育信息化活動(dòng)專家工作。曾擔(dān)任全國(guó)中小學(xué)生電腦制作活動(dòng)創(chuàng)客項(xiàng)目裁判長(zhǎng)，受邀出席首屆世界教育信息化大會(huì)作“創(chuàng)客教育”主題發(fā)言。

吳俊杰

北京景山學(xué)校信息技術(shù)教師及物理教師，STEM教育研究者，研究方向?yàn)閯?chuàng)客教育的普及課程和教師專業(yè)發(fā)展。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)域，致力于從教育的角度推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展理念下的模塊可重用的設(shè)計(jì)，推進(jìn)電子、家電、家具、建筑行業(yè)的可重用設(shè)計(jì)的理念和消費(fèi)行為。

吳俊杰：管老師，我們其實(shí)已經(jīng)很熟悉了，相信很多人之前更多地了解您是一位創(chuàng)客教育和教育信息化名師，但以后可能更多的人會(huì)對(duì)您的另外兩個(gè)身份更加熟悉，其一是常州市天寧區(qū)北郊小學(xué)的校長(zhǎng)，負(fù)責(zé)學(xué)校的全面工作，其二是中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)3D教育與裝備專業(yè)委員會(huì)副主任委員，具體對(duì)接中小學(xué)創(chuàng)客教育和虛擬現(xiàn)實(shí)、3D建模一類的仿真技術(shù)的教育應(yīng)用。所以，此次創(chuàng)客空間2.0的相關(guān)討論中，對(duì)于如何建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)主題的創(chuàng)客空間，促進(jìn)VR技術(shù)的落地和3D建模技術(shù)的升級(jí)，我們也一起調(diào)研了很多學(xué)校和企業(yè)，從不同的角度給出一個(gè)系統(tǒng)化的呈現(xiàn)。

首先，我們需要回顧一下VR技術(shù)的發(fā)展歷史，它與人工智能技術(shù)可能有著類似的背景，我不是很清楚在VR和虛擬現(xiàn)實(shí)或者更大范圍內(nèi)的虛實(shí)結(jié)合領(lǐng)域，在人類的技術(shù)發(fā)展史上是不是也有一些起伏，或者有一些標(biāo)志性的事件在影響著我們對(duì)該技術(shù)的認(rèn)知，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)這一輪的發(fā)展，主要的促進(jìn)動(dòng)力來(lái)自哪里？

管雪沨：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從歷史的發(fā)展角度來(lái)說(shuō)，已經(jīng)有60多年的發(fā)展史了，其實(shí)它發(fā)展的背景也很簡(jiǎn)單，最初的研究動(dòng)力就是如何用計(jì)算機(jī)在二維的平面上去顯示一個(gè)三維物體。我們今天能看到的三維游戲、3D視頻和大量三維建模軟件都在這條技術(shù)的發(fā)展路線上，這其實(shí)也是創(chuàng)客空間2.0的代表性技術(shù)VR和創(chuàng)客空間1.0時(shí)代的代表性技術(shù)3D打印的一個(gè)銜接。

這一輪虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)際上一開始它背后的推動(dòng)力，主要是在硬件上有了一個(gè)巨大的提升，就是大家常常能夠在商場(chǎng)看到有人展示和體驗(yàn)的VR頭顯設(shè)備。這種基于雙目顯示的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)硬件，在科研院所的實(shí)驗(yàn)室里一直都是有的，但是價(jià)格常常讓學(xué)校和家庭無(wú)法承擔(dān)，因此這種設(shè)備只能應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)探索，不能走進(jìn)普通家庭和基礎(chǔ)教育。與開源硬件降低了物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器人的開發(fā)及應(yīng)用價(jià)格一樣，隨著液晶技術(shù)、圖形芯片技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展，我們把虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件設(shè)備小型化、輕便化、民用化，把它的價(jià)格降到家用計(jì)算機(jī)和手機(jī)的水平。

開源硬件是在2007年興起的，創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)是在2011年左右興起的，VR技術(shù)的快速發(fā)展也是在這個(gè)時(shí)期，而且它的故事很“創(chuàng)客”，最開始也是源自眾籌，這體現(xiàn)了創(chuàng)客平臺(tái)除了普及創(chuàng)客技能之外的“孵化優(yōu)秀企業(yè)”這一特征。但虛擬現(xiàn)實(shí)其實(shí)是一個(gè)大的領(lǐng)域，教育只是其中的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，從國(guó)內(nèi)的角度來(lái)看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)在可能沒(méi)有2017—2018年那樣紅火了，但是從整個(gè)行業(yè)的發(fā)展來(lái)看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正處在一個(gè)穩(wěn)步發(fā)展的狀態(tài)。在技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域有一句話叫“我們常常高估一個(gè)技術(shù)在五年內(nèi)的發(fā)展，卻低估它在十年后的發(fā)展”。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的分辨率、移動(dòng)性和便捷性都在不斷地提升，其交互的簡(jiǎn)易程度也在提高。在今年全球電子產(chǎn)品都因受到新冠肺炎疫情影響而下滑的情況下，游戲用途的VR頭盔上半年銷量又提升了一個(gè)量級(jí)?？梢栽O(shè)想，就像電視、投影儀對(duì)教育的影響一樣，在未來(lái)的五年，VR顯示設(shè)備對(duì)教育的綜合影響也將會(huì)凸顯出來(lái)，而校園創(chuàng)客空間可能是一個(gè)最好的測(cè)試各種教學(xué)模式的場(chǎng)所。

吳俊杰：其實(shí)一直以來(lái)，創(chuàng)客空間就承擔(dān)著一個(gè)功能，就是技術(shù)民主化，或者說(shuō)讓極客階段的技術(shù)能夠比較容易地進(jìn)入到普通公眾的生活當(dāng)中這樣一個(gè)角色，這也是國(guó)內(nèi)的創(chuàng)客教育承擔(dān)的一個(gè)很重要的功能。據(jù)我了解，在已經(jīng)建設(shè)好的創(chuàng)客空間中，有一些預(yù)算比較高的學(xué)校，已經(jīng)配置了部分VR設(shè)備，還有很多學(xué)校也建設(shè)了專門的VR教室。估計(jì)在這一輪創(chuàng)作空間2.0的迭代更新中，會(huì)有更多的學(xué)校將采購(gòu)VR設(shè)備放在預(yù)算范圍內(nèi)。那么這些設(shè)備怎樣才能在學(xué)校場(chǎng)景中有一個(gè)更好的應(yīng)用，這些應(yīng)用的方式如何才能夠更好地讓學(xué)生真正地去駕馭虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是創(chuàng)客教師、學(xué)科教師和校長(zhǎng)都需要共同面對(duì)的問(wèn)題。

管雪沨：虛擬現(xiàn)實(shí)可以分為幾類應(yīng)用場(chǎng)景，其中一類應(yīng)用場(chǎng)景是知識(shí)的傳授。VR最早的應(yīng)用就是從這里開始的，但這也是目前體驗(yàn)最差的一個(gè)場(chǎng)景。因?yàn)樵谥R(shí)傳授的場(chǎng)景下，我們有很多性價(jià)比更高的方式，如PPT、視頻、傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)在的直播一系列技術(shù)。這就是我們調(diào)研下來(lái)，發(fā)現(xiàn)很多試圖用VR課程資源來(lái)輔助講解物理課、化學(xué)課的“VR播放展廳”式的VR教室，師生在其中上課的體驗(yàn)并不很好的一個(gè)原因。產(chǎn)生這樣的結(jié)果的原因有很多，但最主要的還是與教師只是用別人設(shè)計(jì)好的“VR版PPT”，不能自主開發(fā)自己的教學(xué)資源有關(guān)。

另一個(gè)場(chǎng)景是技能教育或者說(shuō)勞動(dòng)體驗(yàn)。在技能型的場(chǎng)景下，我們其實(shí)已經(jīng)能看到很多的VR技術(shù)落地應(yīng)用，如應(yīng)急演練、消防演練、技能實(shí)操等，在這些行業(yè)中，VR技術(shù)已經(jīng)逐漸地生根、發(fā)芽和滲透。然而，在技術(shù)教育的場(chǎng)景中，教師要處理好教學(xué)目標(biāo)，用來(lái)培訓(xùn)飛行員的VR教學(xué)系統(tǒng)和用來(lái)讓小學(xué)生感受垃圾分類的VR教學(xué)系統(tǒng)，其實(shí)效性要求和仿真程度一定是不一樣的，雖然VR技術(shù)的沉浸性和切實(shí)的教學(xué)效果，已經(jīng)被要求更高的技術(shù)領(lǐng)域所認(rèn)可，但這需要專門領(lǐng)域的很大投入，且在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域其合理性存疑。

接下來(lái)就是創(chuàng)客空間中的VR應(yīng)用是什么樣的，我認(rèn)為創(chuàng)客空間是一個(gè)非常特殊的空間，對(duì)于技術(shù)而言，它承擔(dān)的是一個(gè)去魅的過(guò)程，即探索技術(shù)的本源是什么。所以我們會(huì)看到在創(chuàng)客空間中融合了大量的技術(shù)，但這些技術(shù)都是以技術(shù)本源的形態(tài)出現(xiàn)的，如開源硬件更多出現(xiàn)的是裸露的單片機(jī)，而不是現(xiàn)成的樂(lè)高一類的產(chǎn)品;傳感器更多的是以元器件的形態(tài)出現(xiàn)的;機(jī)械結(jié)構(gòu)的教學(xué)是以原始建模加激光切割的形式去建構(gòu)的。這也是為什么說(shuō)在創(chuàng)客空間2.0中，開源機(jī)器人比產(chǎn)品化的機(jī)器人更鍛煉學(xué)生的能力。對(duì)于VR技術(shù)也是這樣，讓學(xué)生以一個(gè)創(chuàng)作者的心態(tài)，而非一個(gè)使用者的心態(tài)去看待它，是創(chuàng)客空間中的VR技術(shù)應(yīng)用最核心的部分，這一點(diǎn)和創(chuàng)客文化是一以貫之的關(guān)系。這對(duì)于部分喜歡更具誘惑的VR游戲的學(xué)生而言也是一個(gè)脫敏的過(guò)程，進(jìn)而幫助他們更好地處理虛實(shí)關(guān)系。

所以我認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用，可以分不同的空間屬性。在創(chuàng)客空間里的應(yīng)用，更應(yīng)該把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最本源的東西、最核心本質(zhì)性的東西呈現(xiàn)給孩子，讓孩子們能夠了解這個(gè)技術(shù)，并基于這樣的初級(jí)工具進(jìn)行一些最基本的創(chuàng)作和最基本的作品展示。我認(rèn)為在創(chuàng)客空間2.0建設(shè)中，這樣的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)場(chǎng)景是一個(gè)更務(wù)實(shí)的選擇，也是一個(gè)落地實(shí)操性更強(qiáng)的選擇。

吳俊杰：我自己認(rèn)識(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展過(guò)程，如最早的時(shí)候由于學(xué)校創(chuàng)客空間的預(yù)算比較高，所以就配置了VR設(shè)備。但是在電教部門的教師問(wèn)我是配一套還是配二十套時(shí)，企業(yè)給我的方案基本上是玩一個(gè)VR環(huán)境的過(guò)山車游戲或者看一段恐龍歷險(xiǎn)的影片。我就詢問(wèn)他們，能不能對(duì)游戲進(jìn)行修改，自己制作VR場(chǎng)景，他們說(shuō)不能夠修改。這樣我就覺(jué)得可能只需要讓學(xué)生感受一下就可以，沒(méi)有必要配置更多的這種設(shè)備。直到最近，我開始發(fā)現(xiàn)，有能夠把3D建模、編程以及VR場(chǎng)景的搭建和應(yīng)用結(jié)合在一起的平臺(tái)，并且可以從計(jì)算機(jī)到手機(jī)VR到頭顯VR進(jìn)行不同配置的文件，這時(shí)，“玩VR而不是被VR玩”的教學(xué)熱情才被激發(fā)出來(lái)。例如，我可以制作一個(gè)簡(jiǎn)單的三維游戲，或者是建立一個(gè)學(xué)校的3D校史館，也可以制作一些簡(jiǎn)單的三維課件。這時(shí)，我才發(fā)現(xiàn)有必要開始在創(chuàng)客空間中系統(tǒng)地進(jìn)行VR應(yīng)用的教學(xué)。

教學(xué)的過(guò)程首先是三維建模的教學(xué)，如我們要建立一所學(xué)校的虛擬的校史館，需要建立一個(gè)3D模型，這些模型有房屋的入口，還有展示墻的設(shè)計(jì)，這就需要把圖片以貼圖的方式放在展示墻上。接下來(lái)，我們將進(jìn)入軟件，把立體模型導(dǎo)入，并通過(guò)編程設(shè)計(jì)交互效果。交互效果可以是鼠標(biāo)的操作或者是用開源硬件MaKey MaKey、Arduino leonardo模擬的鼠標(biāo)鍵盤操作，也可以是手機(jī)VR中的三軸加速度傳感器以及注視懸停一類的交互操作，還可以是頭顯VR手柄中更加復(fù)雜的交互體驗(yàn)。甚至使用虛谷號(hào)一類的高性能可投屏的開源硬件自制VR頭顯，這樣一個(gè)過(guò)程就有了創(chuàng)客空間中不同層次的VR學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓學(xué)生像專業(yè)的VR工程師一樣工作。

當(dāng)然，對(duì)于一個(gè)綜合項(xiàng)目而言，學(xué)生需要考慮交互效果、三維模型的設(shè)計(jì)以及編程。這體現(xiàn)了創(chuàng)客空間2.0階段的教學(xué)綜合化的特點(diǎn)。一段很短的VR場(chǎng)景的搭建，可能比一些簡(jiǎn)單的3D模型設(shè)計(jì)要消耗多出幾十倍的時(shí)間，但這個(gè)過(guò)程也正是VR本身的價(jià)值所在，考慮到教學(xué)時(shí)間的限制，我們?nèi)孕枰獌?yōu)選出一個(gè)合適的教學(xué)順序，甄選相應(yīng)的教學(xué)案例。

管雪沨：其實(shí)就VR產(chǎn)業(yè)而言，大家可以從更傳統(tǒng)的一個(gè)產(chǎn)業(yè)來(lái)看，它本質(zhì)上是媒體產(chǎn)業(yè)，與印刷術(shù)、廣播、電視機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在媒體領(lǐng)域的不斷進(jìn)步和迭代是一樣的。當(dāng)我們定義清楚了VR產(chǎn)業(yè)的媒體屬性之后，我們就知道VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一定是由于一種VR的硬件載體的廣泛應(yīng)用和發(fā)展帶來(lái)的VR內(nèi)容，也就是媒體內(nèi)容的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而再帶動(dòng)它周邊的各種各樣的應(yīng)用朝著一個(gè)確定的路徑發(fā)展。

在國(guó)外，我們已經(jīng)看到了這樣一種明確的趨勢(shì)，超過(guò)百萬(wàn)量級(jí)的VR硬件設(shè)備銷售與VR視頻、VR游戲相互配合，形成了正向的反饋過(guò)程。有的游戲平臺(tái)上已經(jīng)獲得了千萬(wàn)美金以上的營(yíng)收，這樣的產(chǎn)業(yè)循環(huán)雛形已經(jīng)建立。我們可以看到，這樣的一個(gè)雛形的建立給國(guó)內(nèi)VR產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了很大的壓力，雖然作為世界工廠，我們?nèi)匀怀袚?dān)著VR硬件的代工，但是在VR產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的上游，政策性的失言則是更為危險(xiǎn)的問(wèn)題，因?yàn)檫@直接影響著國(guó)際產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力特別是新一輪文化軟實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng)。

如果我們把眼光放得更長(zhǎng)遠(yuǎn)一點(diǎn)，放在未來(lái)十年、十五年新興媒體空間下的話語(yǔ)權(quán)爭(zhēng)奪上，那么我們今天應(yīng)該為這件事做出非常多的準(zhǔn)備。VR內(nèi)容能夠產(chǎn)生極其強(qiáng)大的共情能力，深刻影響使用者的行為，如果我們不能理解VR技術(shù)會(huì)對(duì)社會(huì)帶來(lái)的變革，那可能不能為十年或者十五年之后，技術(shù)可能給社會(huì)帶來(lái)的沖擊，做一個(gè)良好的反饋和應(yīng)對(duì)。

吳俊杰：那我覺(jué)得技術(shù)人才的儲(chǔ)備就顯得非常關(guān)鍵了，我們常說(shuō)普及編程是讓學(xué)生重新學(xué)會(huì)寫字的一個(gè)過(guò)程，那么普及VR技術(shù)，可能就是讓學(xué)生重新學(xué)會(huì)畫畫。讓教育滋養(yǎng)創(chuàng)客，讓創(chuàng)客豐富教育，仍然是創(chuàng)客空間2.0階段需要執(zhí)行的一貫的原則。國(guó)際上更多的做法是用消費(fèi)帶動(dòng)市場(chǎng)的做法，但作為一個(gè)涉及精神文明和價(jià)值觀的領(lǐng)域，VR相關(guān)技術(shù)在我國(guó)的推廣可能會(huì)像三十年前推廣計(jì)算機(jī)一樣，將校園應(yīng)用視作一個(gè)重要的渠道，而創(chuàng)客教育這些年在國(guó)內(nèi)的發(fā)展正好提供了這樣的一個(gè)舞臺(tái)。這有助于在虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)、靈活、充滿生機(jī)、風(fēng)險(xiǎn)可控的大市場(chǎng)。VR領(lǐng)域充滿想象力，它代表著精神生活的極大豐富和感官的無(wú)限可能，但虛實(shí)關(guān)系的基本矛盾處理不好的話，也存在著成為精神鴉片的風(fēng)險(xiǎn)。在未來(lái)，腦機(jī)接口，會(huì)像嗅覺(jué)、觸覺(jué)一類的更為復(fù)雜的人類感官的模擬，仍然很有希望成為創(chuàng)客空間的熱門選題。所以從VR切入的創(chuàng)客空間2.0建設(shè)，仍具有很大的想象空間。

科幻片《未來(lái)學(xué)大會(huì)》中描繪了一個(gè)人被虛擬化的過(guò)程，一位過(guò)氣的大明星為了救治自己的孩子，出賣了自己的3D影像，讓其替自己完成后續(xù)的電影作品。影片營(yíng)造了一個(gè)虛實(shí)融合的世界，但離開眼前的迷障后，現(xiàn)實(shí)世界卻是一片污水橫流的貧民窟。所以，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可能成為一個(gè)創(chuàng)富機(jī)會(huì)，但人類應(yīng)永遠(yuǎn)在其面前保持“物質(zhì)決定意識(shí)”的唯物主義定力。

與此同時(shí)，我們也應(yīng)當(dāng)看到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程協(xié)作、交互式設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要價(jià)值，我們也可以設(shè)想不同的創(chuàng)客空間通過(guò)類似VRchat的虛擬場(chǎng)景，使用虛擬人物面對(duì)面交談的場(chǎng)景。這個(gè)過(guò)程，可能比我們料想的在知識(shí)傳授中全面使用VR技術(shù)還要快。

管雪沨：從2000年到2010年，我們用十年的時(shí)間讓每位教師基本可以熟練地操作計(jì)算機(jī)，制作演示文稿。我相信有了教師可以自己制作VR資源的工具，VR資源也會(huì)從創(chuàng)客空間中走出來(lái)，走向教育信息化這個(gè)更大的領(lǐng)域。教學(xué)是情感與情感的交流，當(dāng)VR資源中流淌出來(lái)的是學(xué)生自己的老師的聲音的時(shí)候，顯然更容易產(chǎn)生共情和沉浸的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。從學(xué)校校長(zhǎng)和一位教育信息化老兵的角度出發(fā)，發(fā)動(dòng)全校的教師學(xué)習(xí)制作VR資源也是一個(gè)很好的提高創(chuàng)客空間設(shè)備使用實(shí)效的辦法。在這個(gè)過(guò)程中，需要大量的學(xué)科3D教育資源，也需要做相應(yīng)的教育裝備研究。如果從2020年到2030年，我們?cè)儆檬晟踔敛坏绞甑臅r(shí)間，讓每一位教師都可以制作VR資源的話，這對(duì)于我們暢想2035年的中國(guó)教育、2049年的中國(guó)教育都有重要的啟發(fā)意義。所以，我很看好VR主題的創(chuàng)客空間建設(shè)在創(chuàng)客空間2.0總體建設(shè)當(dāng)中的獨(dú)特價(jià)值。

（感謝山東臨沂的武玉柱老師和VRSchool團(tuán)隊(duì)的楊威老師對(duì)文中數(shù)據(jù)調(diào)研工作的貢獻(xiàn)）