学术前瞻 NUS 地理学院新项目：VR 技术让地理课程栩栩如生

NUS地理学院和创新技术增强项目(LIF-T)合作，利用VR技术等让学生亲身体验地震和海底火山爆发和地壳断裂。

VR情景模拟

当你站在一间公寓里，新闻播报地震将要发生。很快你就会感觉到身体在摇晃，地面也开始摇晃，强度越来越大，直到墙上的架子和桌子上的东西都掉了下来。

它会保持10秒钟，隆隆的声音充斥着你的耳朵，你会感到一种强烈的冲动，想要蹲下来藏起来。然后，随着地震的迅速发生，地震逐渐消失。

当你摘下耳机时，周围的喧嚣就会烟消云散，你会发现自己又回到了安全稳定的校园——谢天谢地。

通过使用虚拟现实(VR)技术和一个振动平台，也被称为振动板，学生们将很快不仅通过幻灯片了解地震，而且还能亲身体验地震。

地理系副教授冯辰杰说:“这对新加坡的学生来说尤其新奇，因为新加坡根本就没有地震。”

虽然新加坡位于环太平洋火山带之外，因此没有遭受地震和火山爆发等自然灾害，但通过学习创新基金-技术(lift)支持的项目，新加坡国立大学的本科生现在可以亲身体验地震。

学生体验VR技术。来源：NUS

VR技术为学习体验进行了现实增强，允许学生沉浸在地球过程的各种场景中。这些场景如果没有亲身体验是很难想像的。

基于虚拟现实的学习环境不仅填补了地震教育中野外工作有限的空白，而且还模拟了导致地震的地球过程，如板块构造运动。

“实地考察包括访问特定的地点，但你能看到的最好的东西是陆地表面的裂缝、断层线或火山。因此，有一些地震的迹象，但它是静态的，因为当地面在震动时，你显然不想呆在那里，”冯国锋表示。

但他表示，实现这一目标并不容易，2019冠状病毒病导致供应链中断，该项目推迟了近一年。

该团队还必须克服另一个障碍——创造虚拟场景，在某些情况下，所有人都没有亲眼目睹过。

创造没人见过的场景

作为一名台湾人，冯教授经历过几次地震，最近一次是去年12月，当时他正在家乡度假。在与同事进行Zoom会议时，他在桌子上抓了10秒钟。

虽然他知道地震是如何发生的，但他没有看到数百万年前发生的许多地球过程，也没有看到在人类无法到达的地区发生的许多过程。

以洋中脊的形成为例。它们沿着海底深处的伸展板块边界出现，在那里构造板块分散开来，形成了新的海底。当板块分开时，熔融的岩石从地球内部上升到海底，导致火山爆发，进而引发地震。

模拟场景包括从室外环境观察到的大地震。来源：NUS

在深水用VR技术模拟不同的板块边界对于团队来说是一个不小的挑战。

“实际上没有人见过海底板块挤压,所以我们必须利用已有的文献进行想像,”冯教授如是说，同时他们团队有很多关于如何描述这一现象促进学习地震的概念的激烈讨论。最终，他们决定模拟人们潜入海底，直达海床的体验。

还有一个问题是确保领域知识专家和建模设计师之间沟通的有效性。这需要不断的磨合以确保描述的准确性和吸引力。

教育的未来：技术增强

这是冯教授涉足的第一个VR项目，但他很快就掌握了诀窍。通过lift的资助，他结识了NUS IT部门的高级经理John Yap。Jhon不仅在虚拟现实技术方面帮助了他，还就潜在的陷阱向他提供了建议。这些风险包括:如果课程时长超过3分钟，学生可能会注意力不集中、感觉不舒服或眩晕。

VR技术描绘板块边界。来源：NUS

他还与 Marcelo教授和机械工程的李博士进行合作。李博士协助进行了系统集成的工作，尤其是提供感知反馈的虚拟现实(VR)的同步，以及提供物理反馈的振动板(vibration board)。现在，随着这些障碍的跨越和系统的建立，该团队将很快在学生中测试该系统，以评估VR环境在提高学习的有效性。

虽然还没有具体的计划来扩展这个项目，但是团队已经有了一些初步的想法来创建新的场景。它们包括模拟接踵而来的自然灾害，比如地震后的海啸，或者自然灾害如何影响建筑环境。

虽然这样的虚拟现实环境不会完全取代幻灯片，但它们肯定会让学习更有沉浸感。

“我们的最终目标是增强学生在课堂上的体验，为地球科学概念增添一点现实主义色彩。这些概念有时很难想像，特别是当它们发生在数百万年的时候。我们把它压缩到几秒钟之内，”冯教授说。