普渡大学如何利用扩展现实增强教育
Purdue University Envision Center 是嵌套在 Purdue IT 罗森高级计算中心内的数据可视化研发实验室。Envision Center 成立于 2004 年，拥有 20 多年的协助大学教师和行业合作伙伴满足多媒体和虚拟模拟需求的经验。
扩展现实 (XR) 技术正在改变学生的学习方式和研究人员的协作方式。普渡大学Envision Center以开源多用户平台CollabXR引领创新，提供身临其境的混合现实体验，将物理和数字学习联系起来。
在过去的一年里，已有超过100名跨学科的学生体验过这种革命性的教育方式。请在下文了解CollabXR如何：
- 显著提高学生对复杂主题的理解。
- 改善交叉研究和课堂协作。
- 由于减少了晕动症，讲师能够将用户时长/会话次数从 20 分钟延长至 45 分钟以上。
- 允许专家在探索应用程序中的数据后几分钟内做出新颖的观察。
挑战：有效可视化复杂数据
Dr.Danny Milisavljevic是Purdue的一名物理和天文学教师,他需要一种有效的方式来探索和分享复杂的恒星超新星残余数据。科学数据可视化平台、动画视频和浮雕眼镜等传统方法有着显著的局限性。他需要一个除了标准科学可视化工具外，还能促进同行和学生探索、沟通和协作的平台。这导致 Dr.Milisavljevic 于 2018 年与 Envision Center 合作，开始开发后来的 CollabXR。
解决方案：Unity助力CollabXR
Purdue Envision Center 已经采用 Unity 作为内容创作的首选工具。在评估 CollabXR 的开发时，Unity 被证明是一个通用的选择，原因有几个：
扩展和设备支持:Unity对各种XR设备的广泛兼容性以及轻松调整CollabXR平台的能力使Purdue能够快速构建原型并扩展解决方案，同时适应轴心和范围变化。该平台目前支持 Meta Quest 3 和 Apple Vision Pro 头盔。
着色器和视觉效果：由于CollabXR以可视化为中心，团队需要完成大量的着色器工作。Unity Shader Graph和VFX Graph可以快速制作原型、加快迭代和更容易地完成可视化。
资源包：借助资源包,用户可以轻松地将内容捆绑并直接发送到头盔。
广泛的XR支持:Unity的一系列跨平台XR开发工具,包括XR Interaction Toolkit和各种第三方Multiplayer软件包,帮助团队在构建XR原型时快速迭代。
教育新时代
由Dr.Miliasvljevic并利用Unity Industry,CollabXR专注于三个关键领域:
1.科学的可视化：该团队希望有一个平台支持以点云、体积、等表面和流场等多种格式计算和测量的复杂数据。
2.穿透式 AR 支持：利用穿透式摄像机将虚拟内容叠加到现实世界，可以保留重要的课堂元素，让学生在使用虚拟材料的同时自然地进行交互。这使得在现实世界中呈现虚拟内容变得更加容易。例如：用户可以将虚拟辐射场叠加在真实的放射药物实验室上，或在实时医院环境中进行断层扫描切片。
3.无缝协作：专为同时呈现研究和教学而设计，与纯 VR 体验相比，通过真正的同级交互促进直观的沟通，同时减少晕动症。
CollabXR已成为Dr.Danny Milisavljevic的课程安排和教学大纲从根本上改变了他的教学和研究方式。自2025年春季启动试点项目以来，CollabXR已经强化了航空、护理、机械工程、地球科学等跨学科的课程。
突破性成果：了解 CollabXR 如何发挥作用
CollabXR 带来了切实的成果。在其试点项目期间，六名教授在课堂上测试了CollabXR，他们的课程范围从护理到博雅。试点项目完成后，有50多名参与调查的学生回答了问题。
以下是结果：
- 84% 的受访者非常赞同 CollabXR 相比于课堂上的其他演示方法，显著增强了对主题的理解和交流，其余 16% 的受访者仍然持稍微一致的看法。
- 通过 AR 集成，大幅减少晕动症，使课程用户时长/会话次数更长、效率更高（从 20 分钟增加到 45 分钟以上）。
- 专家在探索应用程序中的数据后，可在几分钟内进行新颖的观察并获得新的直觉。
- 通过可视化克服数据转换障碍，加快学习速度。
- 改善教授和学生之间的沟通与协作。
该试验项目取得了巨大成功，参与者报表其在整个研究过程中获得了良好的体验，并且强烈希望继续与 CollabXR 用户渗透。
前瞻性：CollabXR的未来
在试点项目成功后，Purdue 计划扩展和改进 CollabXR。该平台将很快开源，以促进社区和跨其他机构的无障碍。该团队已部署 Apple Vision Pro 并计划将支持扩展到移动和桌面 AR。
CollabXR 不仅代表着新技术，也是向更具吸引力、更有效的教育和研究方向的转变。该平台的成功证明了XR在教育领域的潜力。随着越来越多的机构采用这项技术，协作式虚拟学习将在未来的教学中发挥重要作用。
