【產業雜談】說說VR教育

更新於 2024/09/04發佈於 2020/09/05閱讀時間約 10 分鐘

VR教育應用

筆者彙整VR教育領域的應用優勢與三個成功案例，並針對台灣VR教育領域的發展限制提出討論，本文有五個重點：

1. VR虛擬實境技術，創造出「個人、空間、互動」三種情境臨場感，應用在各種產業。
2. VR技術非常適合融入情境式學習，可應用於「歷史事件、自然景觀、科學內容、技術操作」等內容。
3. 投入VR教育市場的業者漸增，但內容開發須注意教學設計與學習策略。
4. 開發課程模組包降低技術門檻，將有效提高課程開發速度，擴散教學者使用。
5. 須注意使用者(教學者/學習者)是否具備足夠的科技接受度與媒體使用素養。

一、VR虛擬實境的三項特色
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：

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。
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。
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。

資策會產業情報研究所《VR應用發展：個人、空間、互動》

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。

二、VR教學領域成功案例
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。

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。

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。

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。

綜合上述可以發現，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：

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。
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。
微宏觀的科學內容：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。
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。

三、台灣VR教育發展概況
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。

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。
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。

四、VR教育發展限制
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。
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。
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。
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。