虚拟实验室将彻底改革科学教育

虚拟现实技术已不再局限于遥远的未来世界，也不只是为了游戏和娱乐而生。迈克尔·博德卡尔希望利用它来使素质教育更普及。在这个令人耳目一新的演讲中，他向我们演示了一个如今可以彻底改革学校科学教育的新想法。

今天，我要给大家展示

这台平板电脑和
我戴的这个虚拟现实头盔

将如何彻底改革科学教育。

我还会给大家展示

它如何让所有科学教师的
教学效率翻倍。

但是在我向大家展示这些之前，

我们先来简要谈一谈为什么
提高科学教育质量

是如此的重要。

你仔细想一想，

当今世界发展速度快得惊人。

但伴随着发展，
一系列的挑战也层出不穷

这些挑战包括应对全球变暖，

解决温饱和水资源短缺问题，

还要治疗疾病，

这些只是几个例子。

那么，究竟谁能帮助我们
应对这些巨大的挑战呢？

其实很大程度上，
这些人会是年轻的学生们。

这些人是下一代年轻聪慧的科学家。

在很多方面，我们都得靠他们

提出崭新的、伟大的创新观点，

来帮助我们解决人类面临的种种挑战。

就在几年之前，

我和我的合伙人
正是这样教导着大学生们，

只是我们所教的这些学生
看上去更像是这样。

（笑声）

是的，这真的是目前的现状，

在世界上太多的大学都是如此：

学生们很无聊，很散漫，

有时甚至不确定最初
为什么要去学某项东西。

所以我们开始探索
新的创新性教学方式，

但是得到的结果却很令人失望。

只见纸质书慢慢转变为电子书，

黑板渐渐被YouTube视频替代，

讲堂里的讲座变成了慕课——

大规模的网络公开课。

如果你仔细想一想，

我们所做的一切就是把
相同的内容，

还有相同的格式，

传递给更多的学生——

其实这挺好的，别误会，
我觉得这非常好——

但是教学方式或多或少都是相同的，

这一点没有真正的创新。

所以我们开始探索新思路。

我们发现的是，
当与真正的飞行训练相结合时，

飞行模拟器在训练飞行员方面
一直以来都非常有效。

于是我们就思考：

何不将其应用到科学领域呢？

为什么不建一台
虚拟的实验室模拟器呢？

我们就这么做了。

我们开始创造

一个完全模拟的，一对一的
虚拟现实的实验室模拟器，

在这里学生们可以做实验，

让数学公式来模拟
现实实验室中会发生的事情。

但是又不只是简单的模拟，

我们也可以与
麻省理工这样的顶尖大学合作

创造更高级的模拟效果，

把顶尖的癌症治疗成果分享给学生。

这样，大学就可以一下子省下上百万美金，

只需让学生们在进真正实验室之前

先做一遍虚拟的实验。

不仅如此；
现在他们同样可以搞懂

机器内部正在发生着什么，

即使小至分子水平。

他们也可以一下子

就能在实验室里做更危险的实验了。

比如说这里，

我们可以教授一个重要内容：
沙门氏菌，

目前很多学校基于安全考虑是
不开设这门课程的。

我们当然也可以给学生小测，

然后给老师们一个完整的反馈，

这样他们可以清晰地了解
学生们学得如何。

但是我们没有就此停止，

因为我们才刚看到
学生在课程中的投入度

有多么深远的意义。

于是我们找来游戏设计师，

写一些有趣、有吸引力的故事。

比如在这个例子中，

学生们需要运用核心科学知识

解决神秘的犯罪现场谋杀案。

我们在发布这些之后
所得到的反馈，

简直是铺天盖地的好评。

这里的300名学生，

都无比投入地解决谋杀案件，

与此同时还学习了核心科学技能。

我对此最爱的一点

就是有时候学生们
在玩过这些之后找到我，

很惊讶、很疑惑地看着我说：

“我刚刚在虚拟实验室里
待了两个钟头，

而且……我一直都没刷Facebook。”

（笑声）

对于学生来说，
它就是如此迷人、令人沉浸其中。

于是为了探究这是否有实效，

一个教育心理学家
对160名学生做了研究——

这些学生们来自斯坦福大学
和丹麦技术大学。

他们所做的是，
把学生们分成两个小组。

一个小组只使用
虚拟的模拟实验室，

另外一组只使用
传统的教学方式，

然后给他们相同的时间。

十分有趣的是，

他们在实验之前和之后
都对学生进行测试，

这样他们就可以量化
教学过程对学生的影响。

他们发现，

虚拟实验室方法相比传统教学方法，

教学有效性提高了惊人的76%！

但是更有趣的是，

这个研究的第二部分调查了

教师对教学过程的影响。

他们发现，

当你把虚拟实验室方法

与教师的教学辅导相结合，

我们可以看到101%的
教学有效性增长，

这从效率上相当于
在相同的一段时间里

把科学教师的影响翻了一番。

几个月前，

我们开始问自己——

我们有一个超棒的团队，
有教育心理学家，

有教师和科学家，
还有游戏设计师——

我们就在扪心自问：

我们怎么才能信守承诺，

不断地重构教育方式？

而今天，能向大家展示我们的研究成果，
我感到非常兴奋，

这是我们花了很大的努力创造出来的。

我简单介绍一下这个是什么。

基本上，我只用我的手机——

大多数学生都有这种智能手机，

然后把它接到这个
低成本的虚拟现实头盔上。

那么现在我完全可以做到的就是，

我可以直接走进这个虚拟世界里。

我们等下会让一些观众来尝试，

因为这个东西你们必须得尝试过，

才能体会到沉浸式体验的强大。

这感觉上就好像
我直接踏进了这个虚拟实验室！

你们在屏幕上看到我了吗？

观众：看到了。

Michael Bodekaer:
好的！棒极了！

那么，我刚刚把我的手机变成了

一个全模拟的，
百万美元级的常青藤大学实验室，

里面满是我可以操作的神奇仪器。

比如说，我可以用移液管来做实验，

还有有电泳仪、
PCR仪······哦，看那边，

那是下一代的基因测序仪，

这里还有一台电子显微镜。

我在想，谁会在裤子口袋里
放一台电子显微镜呢？

这里有一台电脑，

我可以在电脑上做各种实验。

这里还有扇门，

我可以到其它的实验室，

去做其它的实验。

在这里我有一台学习电脑。

这是一台智能的平板电脑，

可以让我阅读相关的理论知识。

你们可以看到，我可以与之互动。

我可以看视频，学习一些

跟我正在做的实验
密切相关的东西。

然后来到这儿，这位是玛丽。

她是我的老师，
也是我在实验室的助手——

她所做的就是引导我
使用整个实验室的仪器。

很快地，

老师们就真正可以传送到

我所在的这个虚拟世界里，

然后帮助我，引导我
完成整个实验。

现在，在我结束之前，

我想给你们看一个更酷炫的东西，

在真实实验室里根本做不到的事。

这是一台PCR仪。

我要开始做实验了。

我刚刚做的就是
把自己缩小了一百万倍，

变成分子的大小——

感觉就像是这样，你们必须得试试！

现在感觉像是我站在机器里，

我看到这里所有的DNA，还有分子，

我看到聚合酶还有生化酶等等。

在这种情况下，

我看到DNA是
如何被复制上百万次的，

就像现在你的身体里正在进行的那样。

我真的可以感受、理解这些原理了。

我希望这些能够给你们一点概念，

就是这种全新教学方式的可能性。

此外我还想强调一下，

刚刚你们看到的一切
也可以在iPad和笔记本电脑上实现，

而完全不需要这个头盔。

我讲这个是有很重要原因的。

为了让我们真正地

激发、启迪下一代的科学家，

我们迫切需要教师们推动

这些课堂新科技的推广。

从很多角度来看，

我相信科学教育的
下一个伟大的、质的飞跃，

已不在于科技发展本身，

而在于教师们的作为，

将这些新科技推广及采用，

带到课堂上去。

我们的期望是让更多的
大学、学校和老师，

都与科技公司合作，

来实现它全部的潜能。

讲到这里，

最后，我想告诉大家一个

特别鼓舞我的小故事。

是关于杰克·安德拉卡的故事。

你们有些人可能知道他。

杰克研究出了一种全新的、突破性的、
低成本的胰腺癌检测法，

那时他只有15岁。

当杰克分享自己
做出这个伟大突破的经历时，

他也讲述了一件

几乎阻止了他取得这项突破的事。

那就是他没办法进入
真正的实验室里，

因为他经验非常不足，

不被允许进入。

那么想象一下，如果我们能把

常青藤名校，百万美元级的虚拟实验室

带给像杰克一样的所有学生，

在全世界范围推广，

把你能想象到的
最新、最棒、最花哨的仪器都给他们，

那就真的会让这里的所有科学家

都兴奋得活蹦乱跳了。

再想象一下，
这样定会激励和启迪

全新一代的年轻聪慧的科学家，

准备好做出创新，改变世界。

非常感谢。

（掌声）