范文翔 趙瑞斌

[摘? ?要] 混合現(xiàn)實學習環(huán)境（Mixed Reality Learning Environments，簡稱MRLE）是信息技術應用于教育領域的新產(chǎn)物。為了更好地把握MRLE，文章基于文獻分析對MRLE的興起背景、本質(zhì)、構成、特征及其在教育領域的應用情況進行系統(tǒng)的梳理與分析。研究發(fā)現(xiàn)：MRLE是在新工業(yè)革命的推動下新興的一種數(shù)字學習環(huán)境;MRLE以混合現(xiàn)實技術為核心，本質(zhì)上是以人類自然知覺感知為基礎的“所見即所得”的人機交互學習空間，這種人機交互的學習空間打破了現(xiàn)實世界與虛擬世界的界限，在人、現(xiàn)實世界與虛擬世界之間構建了直接融合的通道，使學習者可以直觀地與虛實一體的世界進行自然交互;MRLE由學習空間、學習風格與學習方式三個維度構成，具有虛實融合、自然交互與內(nèi)容互動三個鮮明的本質(zhì)特征;當前，MRLE已經(jīng)成功應用于STEM教育、醫(yī)學教育、場館學習、工業(yè)培訓、遠程指導與藝術設計等領域，相關應用案例證實MRLE在教育領域具有廣闊的應用前景。

[關鍵詞] 混合現(xiàn)實學習環(huán)境; 數(shù)字學習環(huán)境; 混合現(xiàn)實; 增強現(xiàn)實; 虛擬現(xiàn)實

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

一、引? ?言

20世紀末，在混合現(xiàn)實技術的支持下，混合現(xiàn)實學習環(huán)境（Mixed Reality Learning Environments，簡稱MRLE）的興起開啟了數(shù)字學習環(huán)境的新紀元[1]。MRLE是一種由現(xiàn)實世界與虛擬世界交疊融合而成的亦真亦幻、亦實亦虛的學習環(huán)境，它突破了時空的限制，既可以將虛擬學習資源融合到真實的教學環(huán)境中，也可以將真實學習資源融入虛擬的教學環(huán)境中，為學習者提供深度互動且靈活多樣的學習空間[2]。MRLE能夠?qū)鹘y(tǒng)學習環(huán)境進行有效的補充，極大地豐富與拓展了學習者的探究與學習領域，為教學形式的多樣化提供了更多可能[3]。有學者指出：MRLE在教育領域具有較大的應用潛力，有助于打造一個內(nèi)容更豐富、形式更多樣、成效更顯著的教育系統(tǒng)[4]。本文擬回顧MRLE產(chǎn)生與發(fā)展的歷史背景，分析其本質(zhì)、構成與特點，并對其應用現(xiàn)狀進行梳理，以期幫助讀者更好地把握MRLE的價值。

二、MRLE興起的歷史背景

毋庸置疑，MRLE的興起得益于信息技術的發(fā)展與進步，但作為一種信息技術應用于教育領域的新產(chǎn)物，其歷史背景更為復雜與多樣。

（一）沉浸式學習的情境構建對MRLE的呼喚

哈佛大學的克里斯·德迪（Christopher Dede）教授指出：沉浸性是技術支持的下一代學習的特征之一，沉浸式學習（Immersive Learning）是未來學習的重要發(fā)展趨勢[5]。沉浸式學習的關鍵在于構建多感官參與、真實感體驗且自然交互的學習環(huán)境。既有的虛擬現(xiàn)實學習環(huán)境（Virtual Reality Learning Environments，簡稱VRLE）雖然能在一定程度上滿足沉浸式學習的需求，但是VRLE中的物體都是虛擬出來的，學習者進入VRLE時需要在“虛—實”世界中來回切換，沉浸效果并不理想。而MRLE將虛擬世界與現(xiàn)實世界融為一體，可以有效解決真假世界切換的問題，使學習者有更好的沉浸體驗。因此，沉浸式學習吁求MRLE給予其更有力的情境支持。

（二）數(shù)字學習環(huán)境自身發(fā)展對MRLE的追求

心理學界通過一系列的研究發(fā)現(xiàn)：認知并不能脫離具體的情境和內(nèi)容，并且具體的情境和內(nèi)容與現(xiàn)實世界越接近，越有利于促進學習者有效認知的發(fā)生[6]。源于此，構建在感官體驗上與現(xiàn)實世界一樣的學習環(huán)境，成為數(shù)字學習環(huán)境的應然追求。然而，既有的基于Internet技術的網(wǎng)絡學習環(huán)境與基于Virtual Reality技術的虛擬學習環(huán)境，在本質(zhì)與感官體驗上仍是一個“虛擬世界”。因此，數(shù)字學習環(huán)境的進階發(fā)展需要考慮將數(shù)字學習系統(tǒng)與現(xiàn)實世界進行有機融合，構建一個逼真自然的學習環(huán)境，為學習者在感官體驗上提供一個“現(xiàn)實世界”。在這個意義上，數(shù)字學習環(huán)境自身發(fā)展的需要催生了“MRLE”這一新趨向。

（三）情境認知理論為MRLE奠定了學理基礎

情境認知（Situated Cognition）理論初步形成于20世紀80年代中期，是一種不同于傳統(tǒng)認知主義的新認知科學思潮。情境認知理論認為，知識來源于真實的活動與情境，非常注重真實活動對學習的意義，并認為真實活動是實現(xiàn)有意義學習的重要途徑。然而，遺憾的是，受時空、身體與特定環(huán)境等限制，教學并不能都以真實活動的形式開展。MRLE的出現(xiàn)，恰好能有效地彌補這方面的缺憾。從這個意義上看，情境認知理論不僅賦予了MRLE對有效學習的重要現(xiàn)實意義，而且其思想觀點也為MRLE的構建提供了學理依據(jù)。

（四）混合現(xiàn)實技術為MRLE提供了技術支持

混合現(xiàn)實技術（Mixed Reality，簡稱MR）是虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality，簡稱VR）的進一步發(fā)展，它通過將虛擬世界的物體植入到現(xiàn)實環(huán)境，或?qū)F(xiàn)實世界中的物體融入虛擬環(huán)境，在虛擬世界、現(xiàn)實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，增強了用戶體驗的真實感?；旌犀F(xiàn)實技術開啟了虛擬現(xiàn)實的新時代，將技術從實驗室水平提高到可用于現(xiàn)實世界的水平[7]。混合現(xiàn)實技術的出現(xiàn)，為研究者和教育者拓展數(shù)字學習環(huán)境的設計提供了新的技術支持，使MRLE的理念與實踐變革成為可能。

（五）新工業(yè)革命推動了MRLE的興起與發(fā)展

新工業(yè)革命以德國“工業(yè)4.0”（INDUSTRIE 4.0）戰(zhàn)略與美國“CPS”（Cyber Physical System）戰(zhàn)略為代表[8]。它是繼蒸汽驅(qū)動的機械制造、電力驅(qū)動的大規(guī)模生產(chǎn)以及基于電子信息技術的制造流程自動化之后，以信息物理融合系統(tǒng)為基礎的第四次工業(yè)革命。有學者指出：新工業(yè)革命的實質(zhì)是主張?zhí)搶嵢诤系墓I(yè)技術革命[9]。新工業(yè)革命致力于用虛擬現(xiàn)實技術來解決未來生產(chǎn)環(huán)境、智能工廠及其他環(huán)境個性化自動構建的問題。對于未來學習環(huán)境而言，就是要努力地將真實世界與虛擬世界進行無縫融合。在新工業(yè)革命浪潮的推動下，以混合現(xiàn)實技術為代表的新技術正在快速發(fā)展，促進了以MRLE為代表的新型數(shù)字學習環(huán)境的興起與快速發(fā)展。

基于上述背景，國際教育研究者與工作者也敏銳地認識到MRLE具有較好的發(fā)展?jié)摿??！缎旅襟w聯(lián)盟地平線報告：2018高等教育版》（NMC Horizon Report：2018 Higher Education Edition）指出：混合現(xiàn)實技術將是未來4～5年內(nèi)被廣泛采用的關鍵技術之一，利用全息設備將3D全息影像投射到MRLE的空間中，可以更好地實現(xiàn)視覺效果逼真的交互學習[10]。目前，關于MRLE的研究正呈方興未艾之勢。美國聯(lián)合市場研究公司（Allied Market Research）最新發(fā)布的《按組件、設備類型和應用劃分的混合現(xiàn)實市場：2017—2024年全球機會分析和行業(yè)預測》（Mix Reality Market by Component，Device Type，and Application：Global Opportunity Analysis and Industry Forecast，2017—2024）報告指出：2017年的混合現(xiàn)實全球市場價值為1.2320億美元，到2024年混合現(xiàn)實全球市場價值將達到5.3621億美元，預計教育領域?qū)RLE的需求將極大地推動混合現(xiàn)實全球市場的增長[11]。

三、MRLE的本質(zhì)、構成與特征

作為MRLE的推動者與實踐者，我們必須深入地認識MRLE的本質(zhì)、構成與特點，在準確把握MRLE的基礎上，才有可能構建有效的MRLE，進而保障MRLE的預期功效能得到最大程度的發(fā)揮。

（一）MRLE的本質(zhì)

馬克思指出：應根據(jù)事物本身的情況來對待事物，因為事物有其自身的本質(zhì)，這一本質(zhì)使它同其他事物區(qū)別開來[12]。為了將MRLE與其他類型的學習環(huán)境區(qū)別開來，我們將MRLE與兩種典型的學習環(huán)境進行比較，以期能更好地辨明MRLE的本質(zhì)，如圖1所示。

圖1? ?MRLE與兩種典型的學習環(huán)境

如圖1所示，真實學習環(huán)境（Real Learning Environment，簡稱RLE）與虛擬學習環(huán)境（Virtual Learning Environment，簡稱VLE）分別處于兩端。MRLE介于二者的中間，既包含真實學習環(huán)境，又包含虛擬學習環(huán)境。那么，MRLE是如何混合二者的呢？要回答這一問題，還需要從MRLE的核心技術“混合現(xiàn)實”說起?；旌犀F(xiàn)實技術在保持人們對現(xiàn)實世界正常感知的基礎上，在虛擬世界、現(xiàn)實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，不僅將虛擬世界與現(xiàn)實世界無縫地融為一體，而且還把人類的感官延伸到了虛擬世界。因此，MRLE并不是將真實學習環(huán)境與虛擬學習環(huán)境進行簡單的混合，而是將二者融為一個有機的整體。

如圖1所示，MRLE的重要技術支持還包含增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR）技術與增強虛擬（Augmented Virtuality，簡稱AV）技術，它們可以將來自虛擬世界的相關物體實時疊加到真實學習環(huán)境中，讓所構建的學習空間更加真實、豐富、生動和個性化。除此之外，新興的削弱現(xiàn)實（Diminished Reality，簡稱DR）與遙在（Telepresence）技術也可以為MRLE提供技術支持。削弱現(xiàn)實技術可以將真實學習環(huán)境中不需要或有障礙的物體隱藏起來，實現(xiàn)對MRLE學習空間的優(yōu)化。遙在技術可以將遠程真實的學習環(huán)境場景直接虛擬化，通過網(wǎng)絡傳輸將其與真實的學習環(huán)境進行融合。這意味著，MRLE不僅可以是虛擬世界與現(xiàn)實世界的融合，還可能是多時空現(xiàn)實的融合。

MRLE區(qū)別于圖1中另兩種學習環(huán)境的最本質(zhì)的特點是它同時包含了現(xiàn)實世界與虛擬世界，比真實學習環(huán)境多了一個虛擬世界，又比虛擬學習環(huán)境多了一個現(xiàn)實世界。因此，MRLE的內(nèi)容更加豐富。這主要體現(xiàn)在MRLE可以將自然災害、歷史事件、古生物、人物、事件等通過虛擬仿真復原后，疊加到真實的學習環(huán)境中。更為準確地說，MRLE可以有效地將原先需要想象的空間直接轉(zhuǎn)換成在感官體驗上“真實”的空間。需要特別指出的是，MRLE虛實一體的學習空間是視點依賴的。因此，MRLE需要以混合現(xiàn)實穿戴式智能顯示設備為最基礎的工具。學習者需要通過混合現(xiàn)實穿戴式智能顯示設備，才能看到計算機為其適配的虛實融合學習空間。在MRLE中，學習者除了可以獲得與現(xiàn)實世界相同的視覺感受外，還可以獲得與現(xiàn)實世界相同的其他知覺感受，如體感、聽覺、嗅覺等。這些在人類知覺感官上的身臨其境感，有效保障了MRLE的沉浸感，是學習者取得預期學習成效的關鍵所在。MRLE本質(zhì)上是以人類自然知覺感知為基礎的“所見即所得”的人機交互學習空間。這個人機交互的學習空間打破了現(xiàn)實世界與虛擬世界的界限，在人、現(xiàn)實世界與虛擬世界之間構建了直接的通道，現(xiàn)實世界與虛擬世界圍繞著共同的教學目標在這里完美地融為一體。并且，它還能將學習者從復雜深奧的計算機參數(shù)與菜單中解放出來，回到人類最原始的知覺感官上，使學習者可以直觀地與“世界”交互。

（二）MRLE的構成

透過MRLE的本質(zhì)，可以推測MRLE應該有著豐富的要素與復雜的結(jié)構。實際上，事實亦如此。一般而言，MRLE的構成包含學習空間、學習風格與學習方式三個不同的維度，如圖2所示[13]。

圖2? ?MRLE的構成

1. 學習空間

由于MRLE融合了現(xiàn)實世界與虛擬世界，因而學習空間維度關注的是MRLE學習空間的混合形式。從理論上來說，在真實學習環(huán)境與虛擬學習環(huán)境兩者之間，有多種不同的混合形式。例如：將虛擬學習資源融合到真實的教學環(huán)境中，或者將真實學習資源融入虛擬的教學環(huán)境中。皮亞杰指出：人的認知發(fā)展源于與所處環(huán)境物體交互所發(fā)生的動作[14]。因此，MRLE的學習空間不僅要滿足學習者的視覺沉浸感，對虛擬世界與現(xiàn)實世界進行建模并將二者融為一體，而且要能夠?qū)崿F(xiàn)學習者與真實學習對象的感官互動。這要求虛實融合的學習空間不僅要能夠感知學習者的主體行為，還要能夠感知一切與現(xiàn)實世界中有關聯(lián)的人、環(huán)境甚至事件語義。唯有如此，才能為學習者的有效交互提供保障。

2. 學習風格

學習風格維度關注的是MRLE中學習活動的風格。有學者指出：學習活動大致可以分為建構活動與分析活動兩類[15]。其中，建構活動注重實踐性，學習者可以從中獲得直接的實踐經(jīng)驗;分析活動可以使學習者獲得符號化的交流經(jīng)驗，通常包含觀察、推理、解釋、反思等步驟。也就是說，建構活動旨在與真實學習對象進行感官互動，而分析活動致力于認識虛擬成分。由于MRLE是虛實一體的，因而需要在建構活動與分析活動這兩個極端之間建立聯(lián)結(jié)。美國著名的教育家大衛(wèi)·庫伯（David Kolb）從四級模式（The Four-stage Mode）中提煉出了四種適用于MRLE的學習方式，即抽象學習（Abstract Learning）、具體學習（Concrete Learning）、主動學習（Active Learning）和反思性學習（Reflective Learning），這為有效連接建構活動與分析活動提供了新的視角[16]。

3. 學習方式

由于學習者的學習方式偏好不盡相同，為了使MRLE能夠支持個性化學習，學習方式維度關注的是MRLE中的交互學習方式。MRLE中的交互學習方式大致可以分為視覺、聽覺與體感三種。由此，可以將學習者歸為喜歡通過“看”來學習的視覺型學習者、喜歡通過“聽”來學習的聽覺型學習者和喜歡通過“具身體驗”來學習的體感型學習者三種不同的類型。不同學習者對信息接收、加工與處理的偏好是存在一定差異的。當然，有些學習者可以同時使用多種交互學習方式進行學習。因此，MRLE應建立與人類自然感官匹配的自然通道，以滿足學習者不同交互學習方式的需求。這意味著MRLE需要匹配逼真的視覺呈現(xiàn)與良好的音響效果，并提供觸覺、力覺等各種知覺感知和反饋。

雖然MRLE的構成整體上具有上述所說的共性，但是具體到不同特定學習主題的MRLE時，其具體呈現(xiàn)方式可能存在較大的差異。因此，我們可以根據(jù)具體學習主題的特點與目標，確定MRLE的學習空間、學習風格與學習方式，從而使所構建的MRLE具有更好的適用性。

（三）MRLE的本質(zhì)特征

雖然上述關于MRLE的本質(zhì)與構成的分析有利于把握其本質(zhì)特征，但是還不足以據(jù)此提煉出具體的本質(zhì)特征。有學者指出：所謂“本質(zhì)特征”是指事物在本質(zhì)屬性或根本性質(zhì)上所內(nèi)在具有的、并與其他事物在整體上嚴格區(qū)別開來的某一最基本、最一般的特征[17]?；诖?，為了認清MRLE的本質(zhì)特征，我們將MRLE與VRLE、增強現(xiàn)實學習環(huán)境（Augmented Reality Learning Environments，簡稱ARLE）這兩種較為相似的數(shù)字學習環(huán)境進行對比，見表1。對比發(fā)現(xiàn)：MRLE是虛實融為一體的，它不僅能支持學習者同時與真實或虛擬世界進行自然交互，而且其虛擬空間與現(xiàn)實空間的內(nèi)容也是可以進行交互的。由此，可以提煉出MRLE的三個本質(zhì)特征，即虛實融合、自然交互和內(nèi)容互動。

表1? ? ? ? ? ? ? ?不同數(shù)字學習環(huán)境的對比

1. 虛實結(jié)合

從構成層面看，VRLE的學習空間是虛擬出來的，學習者看到的一切都是假象。ARLE的學習空間雖然將虛擬的學習材料疊加到現(xiàn)實的環(huán)境中，但學習者可以分辨出孰真孰假。MRLE的學習空間是融合了現(xiàn)實和虛擬世界而產(chǎn)生的新的可視化環(huán)境，學習者已分辨不出事物的真假。MRLE并不是簡單的虛實結(jié)合，而是根據(jù)學習需求通過虛實互補構建的具有高度真實感的學習空間。因此，MRLE雖然有虛擬世界的成分，但是在學習者的感官體驗上都是“真實的”。因此，MRLE具有良好的構想性與沉浸性。

2. 自然交互

由于VRLE的可視化環(huán)境是純虛擬的，因此，學習者也僅能與虛擬的環(huán)境進行交互。在ARLE與MRLE中，學習者雖然都可以與真實和虛擬的世界進行實時交互，但是二者的實時交互是存在顯著差異的。其中，ARLE中的實時交互比較傳統(tǒng)，大多只是簡單地點擊或者滑動而已。而MRLE的學習空間是多通道感知的，其實時交互方式的本質(zhì)是自然交互，涵蓋了視覺、聽覺與體感等多種模態(tài)。因此，MRLE的實時交互更加自然與人性化，具有自然性與高效性的特點。

3. 內(nèi)容互動

上文雖然指出了ARLE與MRLE在自然交互方式上的差異，但是這還不足以將二者嚴格區(qū)分。其實，二者最為本質(zhì)的區(qū)別體現(xiàn)在現(xiàn)實世界與虛擬世界內(nèi)容的交互性上。在ARLE中，虛擬世界的內(nèi)容與現(xiàn)實世界的內(nèi)容是不可能進行實時交互的。而在MRLE中，來自虛擬世界和現(xiàn)實世界的內(nèi)容可以實時交互。例如：假設在ARLE與MRLE中的書桌下都有一只虛擬的小狗，我們彎下腰來和它進行互動，ARLE中的小狗，雖然是可見的，但是它不會回應我們的互動;而MRLE中的小狗，則會實時地對我們的互動有所回應。也就是說，在MRLE中，虛擬對象本質(zhì)上是響應性的，是現(xiàn)實世界中不可或缺的補充部分。

四、MRLE的教育應用

通過上述分析可知，MRLE可以構建一個創(chuàng)新的、無縫的人機交互學習空間，為教育領域開辟了廣闊的應用前景。梳理MRLE的相關文獻材料發(fā)現(xiàn)，當前MRLE的教育應用主要集中在STEM教育、醫(yī)學教育、場館學習、工業(yè)培訓、遠程指導與藝術設計等6個領域。

（一）MRLE在STEM教育中的應用

STEM教育不僅多以現(xiàn)實世界存在的問題與困難為教學任務，而且也十分重視學習者在學習過程中的親身探究經(jīng)歷與動手體驗[18]。然而，受時空與條件的限制，不少STEM主題活動都不能順利開展。MRLE的出現(xiàn)，使這些受時空與條件限制的STEM主題活動的開展成為可能。因為MRLE可以突破時空的限制，不僅可以讓學習者身臨其境地補充相關STEM主題活動的經(jīng)歷與經(jīng)驗，還可以支持學習者在逼真的“現(xiàn)實情境”中直接開展探究活動，直接用雙手對虛擬物體進行靈活的操作。例如：斯坦福大學的虛擬人類互動實驗室（Virtual Human Interaction Lab）為學習者提供了完全沉浸式的MRLE，學習者不僅能夠身臨其境地觀察到海洋酸化的具體過程，還能與“虛擬環(huán)境”實時互動，探索相關的STEM學習主題[19]。由此可見，MRLE是開展STEM教育的有力工具。正如STEM.org的創(chuàng)始人安德魯（Andew B Raupp）所言：STEM教育的未來發(fā)展可以建立在混合現(xiàn)實革命的肩膀上，因為MRLE可能為長期以來超出我們能力范圍的系統(tǒng)性問題找到有效的解決方案[20]。

（二）MRLE在醫(yī)學教育中的應用

MRLE可以輕松地完成人體建模，如同具有透視眼一般，直擊人體的解剖學結(jié)構，并且可以通過手勢、語音、外設等方式與全息影像進行實時交互，對醫(yī)學教育的理論學習與實踐操練中都有積極廣泛的應用前景。當前，已有不少醫(yī)學教育研究者使用微軟HoloLens來構建MRLE，致力于將用戶的人體通過全息投影投射到現(xiàn)實環(huán)境中，使用戶可以從不同的角度進行觀察、實時交互與研究[21]。來自萊頓大學的教育科技創(chuàng)新團隊還開發(fā)了一個動態(tài)解剖的交互式MRLE，使學習者可以使用自己的身體來研究解剖學。在MRLE中開展人體結(jié)構與解剖學知識的教學，學習者可以與全息投影進行深度的實時交互，反復多次交互和體驗，且不用擔心對患者造成傷害，這不僅可以降低教學成本，還有利于提高教學成效。武漢協(xié)和醫(yī)院骨科醫(yī)院葉哲偉教授一直致力于推進MRLE在我國醫(yī)學領域的應用，他在其出版的《醫(yī)學混合現(xiàn)實》專著中指出：MRLE的出現(xiàn)，將給醫(yī)學教育、醫(yī)學研究、醫(yī)學溝通和臨床治療等方面帶來顛覆式的變革[22]。

（三）MRLE在場館學習中的應用

近年發(fā)布的《新媒體聯(lián)盟地平線報告：博物館版》多次提醒我們，虛實結(jié)合的技術將是最有潛力改變博物館發(fā)展方向的主流應用技術之一。將MRLE應用于場館學習，可以充分彰顯場館學習的內(nèi)容多樣化與學習個性化的優(yōu)勢，促進場館學習發(fā)揮其預期的價值功效。當前，已有不少場館引入了MRLE。例如：加拿大的菲利普·柯里恐龍博物館（Philip J. Currie Dinosaur Museum）于2015年引入了MRLE系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅復原了侏羅紀、三疊紀、白堊紀等的生態(tài)系統(tǒng)，還“復活”了恐龍骨架，為參觀者提供一個“身臨其境”的交互展覽體驗;我國的故宮博物院利用MRLE再現(xiàn)了圓明園、阿房宮等歷史建筑群，使參觀者能夠一睹這些已毀壞建筑群的風采，滿足參觀者的學習、研究與游覽等需求;中國科學技術館的“挑戰(zhàn)與未來”主題館中也使用了MRLE，參觀者可以體驗宇航員在太空中是如何完成衣食住行的。這種沉浸式的MRLE動態(tài)系統(tǒng)，可以給參觀者帶來更加真實的全新體驗與感受，有助于使參觀者在具身體驗中完成場館學習的知識建構。

（四）MRLE在工業(yè)培訓中的應用

工業(yè)培訓具有很強的實踐性，將MRLE應用于工業(yè)培訓，能夠?qū)W習場景與實際的工作場景無縫對接，甚至是重疊為一體。在MRLE構建的虛實一體的學習環(huán)境中，學習者可以根據(jù)全息投影的提示，邊操作邊學習，僅用眼球、手勢等自然的交互方式就能夠與所需的材料和儀器進行實時交互。當前，通用汽車、德國鐵路與青橙視界等企業(yè)都在積極探索MRLE在工業(yè)培訓中的應用。以通用汽車為例，通用汽車嘗試利用Google Glass構建的MRLE來培養(yǎng)操作工人，工人佩戴上谷歌眼鏡后，仿佛置身于真實的工作環(huán)境中。在全息的交互界面中，工人可以根據(jù)提示進行標準化的操作，進行查閱面前設備信息、物品信息、工作行動路線等操作。該系統(tǒng)還可以根據(jù)對工人學習行為的數(shù)據(jù)分析，及時地調(diào)整培訓內(nèi)容，提供量身定做的個性化培訓服務。用這種方式來開展工業(yè)培訓，不僅可以避免出錯，提高培訓效率，還可以縮短培訓周期。更為重要的是，在降低培訓成本的同時，還能提高培訓效果。

（五）MRLE在遠程指導中的應用

傳統(tǒng)的遠程指導是基于網(wǎng)絡的音、視頻協(xié)作，這種方式對于處理復雜度稍高或成因不清晰的問題效果并不理想。MRLE打破了時空的限制，可以讓遠程協(xié)作者以操作者的第一視角觀察情況，更容易發(fā)現(xiàn)問題。并且通過MRLE的自然交互用戶界面，協(xié)作者可以進行操作演示與添加標注等操作，本地子系統(tǒng)會將協(xié)作者的操作與標注顯示在操作者工作空間的投影上，有利于更高效地解決問題。例如：中國人民解放軍總醫(yī)院的張旭教授團隊利用MRLE云端協(xié)作平臺“星云”，將手術中真實場景與患者的三維病例解剖模型相融合后傳給北京總部醫(yī)學專家馬鑫教授，馬教授將遠程標記的操作點與“達芬奇”手術機器人視角的病例影像結(jié)合，投遞進機器人手術視野，輔助現(xiàn)場醫(yī)生成功完成一例混合現(xiàn)實遠程協(xié)作機器人手術[23]。由此可見，MRLE能為遠程專業(yè)技術援助與遠程醫(yī)療會診提供良好的遠程指導體驗，應用前景十分廣闊。當前，微軟的HoloLens、Holoportation與DoubleMe的Holoportal等應用都致力于為用戶提供基于MRLE的遠程指導服務。

（六）MRLE在藝術設計中的應用

藝術設計的應用工具雖然從2D圖紙發(fā)展到了3D設計工具，但是3D設計工具所呈現(xiàn)出來的作品仍然是平面的。MRLE應用于藝術設計中，構建了一個真正的3D視覺環(huán)境，具有諸多普通3D設計工具無法比擬的優(yōu)勢。例如：佳能推出的一款佳能MRLE系統(tǒng)，為藝術設計師提供了現(xiàn)實物品和電腦拼合而成的3D混合場景，允許設計師和混合場景中的物品進行實時互動。該系統(tǒng)不僅能夠幫助設計師及時地評估作品的設計與可操作性，并且可以減少所需作品原型的數(shù)量，縮短研發(fā)時間，降低成本[24]。再如，微軟在MRLE中進行汽車制造，設計師在短時間內(nèi)就可以對車體某一部分嘗試不同的形狀、尺寸和質(zhì)地，修改車輛的設計細節(jié)。并且設計師在量產(chǎn)車型的基礎上看到真實比例的3D設計，可以幫助工程師和用戶了解車輛的復雜信息。除此之外，還可以對傳動方案進行直觀化的介紹、體驗和改進，也可以進行一些具有品牌特色的人機交互性體驗和測試，取代以往因真實道路環(huán)境不能實現(xiàn)的技術體驗[25]。由此可見，MRLE在藝術設計領域也有較為廣闊的應用前景。

五、結(jié)? ?語

盡管MRLE的興起引發(fā)了無數(shù)教育者對于未來教育發(fā)展的憧憬，但是目前MRLE應用于教育領域的普及程度還比較低。從理論層面來看，MRLE具有降低教學成本、提高教學成效等優(yōu)勢，理應得到推廣。但是，MRLE存在投入成本高、可用的現(xiàn)成資源有限、所依托的混合現(xiàn)實技術還不大成熟等問題，嚴重影響了MRLE教育應用的推廣普及。需要特別指出的是，能夠提供沉浸感的頭盔顯示器是混合現(xiàn)實最基礎性的設備，雖然新一代的頭盔顯示器已經(jīng)可以較好地消除用戶的眩暈感，為混合現(xiàn)實的推廣奠定了基礎，但是混合現(xiàn)實技術的發(fā)展仍然還處于初級階段。這是因為當前頭盔顯示器還存在視野較窄、移動范圍小等限制，并且頭盔顯示器中虛實融合內(nèi)容的制作與交互，還潛藏著更多更大的挑戰(zhàn)[26]。雖然當前不少成功案例證實了MRLE在教育領域確實有廣闊的應用前景，但是MRLE的廣泛應用還需假以時日，有待混合現(xiàn)實技術的全面突破。

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