點閱率 | 2483 次
看的見的化學 虛擬科技運用新思維
文／吳欣玫 攝／吳欣玫
｜化學：物理難懂？ 3D立體教學 抽象概念變實體。影片｜翻攝東森新聞
戴上眼鏡，走進虛擬化學實驗室，透過眼神凝視操作，就可以看到電子移動的變化，這款VR(Virtual Reality虛擬實境)的化學實驗，是王宇老師和他的團隊所研發的數位教材，運用新科技的互動，讓學生不用死背，就能具體理解化學反應的原理。
｜戴上VR眼鏡，進入實驗室觀察極細微的化學變化。攝｜吳欣玫
剛從日本東京回國的王宇老師，分享他們團隊製作的一系列化學數位教材，已經推廣到大陸、日本、韓國、越南、馬來西亞等地區，開拓國際版圖。
「虛」、「實」應用 用虛擬科技教化學
技術－改變學習模式
AR(Augmented Reality 擴增實境)、VR等虛擬科技，大多應用在遊戲，擁有二十多年在補習班教化學資歷的王宇老師，以自身經驗，分析一般學生在課堂上的場景，地點不管是學校，或是在補習班，都是看著老師在台前解說，學生有的靠想像理解、有的靠死背，然而，化學的原理許多時候是無法用肉眼親眼所見的，除非這位老師有很強的繪畫才能，能把相當於奈米微小般的反應，還要加上顏色畫在平面的黑板上，讓學生學習，否則，大多也是流於「講」的形式。
王宇老師開始發想，有沒有讓學生更好理解的方式？先是運用2D、3D動畫，透過影片，讓學生看到實驗是怎麼做的？如何得出結論？接著，發現影片只能看，不能互動，結合觸控螢幕操作，但是也還是在平面，不夠逼真，之後，在團隊的建議下，接觸到虛擬科技，從AR的技術，藉由手機掃過圖卡，展現立體樣貌，也能透過幾張圖卡一起使用，觸控點擊，互動操作學習化學變化，例如，滅火器的正確使用，和滅火的元素應用。
｜設計實體圖卡，呈現立體影像，AR技術，讓互動升級。攝｜吳欣玫
｜研發3D動畫，結合觸控，動手做實驗。攝｜吳欣玫
還有沒有更真實的方式？因為有了AR，認識了VR，AR的使用還是只能透過面板，但是戴上VR眼鏡，可以進入到一個更真實的實驗室，加上利用先前製作的許多3D建模原件，王宇老師說：「教學生教了三次，不如讓他實際操作一次，一次，就可以理解。」，就這樣一步踏進，深入探索。
技術－改變學習模式
為什麼需要動畫？因為科學是要圖像化的，在虛擬世界可以一一擊破，當然也是存在著市場需求，王宇老師歸納重點說明：
｜王宇老師思考如何將科學更生動。攝｜吳欣玫
動作－一系列數位教材 三年產出600支
有了運用科技，將化學圖像化想法的王宇老師，藉由申請SBIR (經濟部小型企業創新研發計畫)的案子，和團隊全心投入研發教材，王宇老師先從團隊師資當中，挑選適合研發的人選，詳讀國、高中的課綱，按照考題重點，做適合動畫或互動式的分類，依照物理、化學、生物、地科科別製作，王宇老師先帶領團隊，經過討論、腳本規劃內容，和呈現上的點擊頁面設計，動畫團隊做出雛形，再針對雛型討論、修改，最後，拿到課堂上實際教學使用，王宇老師表示，到了課堂上實際操作，一定還會再發現問題，因為有些現況一開始不會想到，再繼續修改。看是否需要做補充或是補強，最終產出600支符合課綱的系列3D數位教材，包含100支AR，和20多支的VR，更獲得2015年的卓越SBIR產業貢獻獎。
突破－跨領域溝通 結合內容、動畫、程式
如何製作出符合教學現況的教材？在製作數位教材初期，王宇老師說，需要不斷跟其他師資、動畫團隊、程式人員溝通，以「老師」需求端的身分，共識出教材成品的具體樣貌，許多時候花上整個上午的時間，跟動畫團隊討論內容也是有的，一開始覺得理所當然的教學內容，團隊卻要求我SOP化，老師強調，跨領域溝通非常重要，並舉例自嘲「我一個教化學的老師，根本不懂什麼程式，但是我很努力學，雖然我不會寫程式，但是我聽得懂，聽得懂我團隊夥伴說的意思。」從不會上網，到了解flash、java、unity等等不同專業的軟體應用，著實下了不少工夫。
摩擦、衝撞之後產生的團隊默契，相當珍貴，在之後的合作上顯得特別有效率，更能契合來自不同領域專家的需要，老師說不用擔心作品被抄襲，因為成品背後的努力和步驟，是拷貝不來的，也就是說，同樣的素材，不同的人操作，成像就不一樣。
｜王宇老師和團隊討論教材設計。攝｜吳欣玫
驗證－教學成效 華麗之後
一般教學以考試，定期測驗學生的學習程度，當王宇老師在課堂上運用3D動畫教材，第一個明顯的感覺，就是學生上課的眼神變了，本來講授型的方式，20％的學生大概懂，現在是50％以上的學生一定懂，考試與時間也會證明一切，這讓王宇老師跟團隊們得到很大的收穫和感動。
學校和補習班的學生反應可能不一樣，老師點出，當第一次展現互動式教材教學，學生的反應一定是覺得很炫，但是炫之後呢？新鮮感就像煙火，稍縱即逝，如何用適當的方式，呈現不同單元的教學內容，才是重點，並非每一課程都適合做互動式設計，加上，每個階段的學生所需不同，高一，使用虛擬科技互動教學，刺激學習動機，但是到了高三，因為學測的壓力，學生反而會希望學習更快的解題方法，所以，老師與團隊們不斷嘗試和修改，目標是動畫的呈現，一定要確實提升學生的理解度。
困難－硬體配合 思維互補
補習班老師每周可能都在北、中、南，不同地方教書，一塊黑板、容納上百位學生的空間，是教室的基本配備，而王宇老師和其團隊設計研發出完整的數位教材，需要載具來配合，大多補習班可能不會為了一位老師，調整硬體設備，因為其他老師沒有這種需求，如何和其他老師配合使用，是一大問題，後來也許新增的大型液晶螢幕，讓學生觀看，可是再大的100吋螢幕，放在能容納四、五百位學生的教室哩，相較之下依然顯小，更別說投影機，需要配合燈光，上課沒多久，前排學生就可以因為燈光昏暗產生睡意，老師與團隊不斷遇到問題、討論、進而解決。
老師分享，現在因為科技又比以前更進步，解決了兩三年前的問題，補習班教室規劃成小班教學，搭配適合的硬體設備和載具，以分組方式排列桌子，讓學生進入虛擬世界實驗、參與討論，補習班不論眼見的教室，還是上課氛圍皆與以往截然不同。
｜改變教室空間，配合數位教材載具，小班教學提升學生理解度。攝｜吳欣玫
融合－專案管理 跨界製作
王宇老師團隊將製作系列科學教材的經驗與溝通模式，也成功應用在不同領域的教材製作，例如外語、醫學、消防知識等等，王宇老師以第一線做教學老師的角度，結合實際接觸到家長和學生，知道他們在學習上遇到的困難，將這些訊息告訴動畫和程式團隊，當團隊理解了之後，才能製作出符合教學現場和學生學習的教材，之後團隊接了不同領域的案子，該如何套入經驗去應用？王老師說，如果是醫師的專案，「醫師」就是醫學的老師，只要動畫和程式團隊能夠聽得懂這位醫學老師想表達的重點，就做出符合他期望的作品，但是其實應該需要有一位專職的角色，去統合老師端的需求，而非動畫師或程式設計師去面對，這專職的關鍵人物就是「專案管理師」，老師強調這種人才非常重要，他要訓練到能和不同產業的人溝通，再將產業人的話，轉換成團隊聽得懂的語言去說明，「雖然我們團隊人不多，但是藉由累積的團隊默契，可以快速抓到重點。」王老師自信的分享。
｜王宇老師分享團隊建立默契的過程。攝｜吳欣玫
服務／推廣－課，原來可以這樣上
現在，團隊除了持續接案研發，產出新作品，還有客製化服務，像是接受日本、韓國的代工，「雖然我們的技術和內容可以獨當一面，但是藉由日本、韓國的委託，對我們來說是一種學習。」王宇老師說，學習先進國家的不同邏輯，套用在我們自己的作品上，同時，也帶領師資團隊前往亞洲各地，做教學服務與推廣科技互動教材，在馬來西亞教華僑學生；在越南的台灣學校，教導師們如何教書，如何用新科技教書，再到教室實際示範教學；在日本連續三年積極參展，開拓知名度。
王宇老師除了化學補習班，組織動畫、程式團隊，並將自己的經驗模式，延伸到外語學習，近年來國際人才流動，語言成為現在人的必備裝備，因此也有幾家日本知名企業與王宇老師洽談教育訓練合作，教外國人日文，和教日本人中文，並針對外國人研發認識日本漢字的教材，開拓數位學習新版圖。
建議－醫學運用
針對醫學領域，王宇老師曾與中山醫學院合作教材－VR認識人體器官，也曾和彰化基督教醫院、嘉義基督教醫院接觸過，老師舉例說明應用該如何發想。
｜王宇老師跨界合作，也能做醫學類教材。攝｜吳欣玫
舉例1：以幫助糖尿病患者app來說，他想知道每一餐的糖分攝取是否符合標準，以及融合自己喜好的食物，製作想法為，在符合實際的生活需求條件下，場景設計成一個超市，使用者依喜好，以手指觸控螢幕作抓取食物的動作，然後顯現總和的營養成分，檢視糖分或卡路里是否超過？如果太高，可以針對抓取的食物做切割動作，分散份量，例如西瓜切一半，糖分是多少，再檢視一次營養總和是否超標。
舉例2：復健師需要教導患者，以「攀岩」姿勢做復健，在醫院現場教學，老師說，以他的經驗，現場教我們都會，回到家還是會忘記，可以將復健姿勢的介紹做成影片，隨時觀看，再以VR技術讓患者感受虛擬攀岩場，邊運動邊復健，就會有深刻的感受。
VR結合AI
以醫師考試模式的OSCE(客觀結構式臨床技能測驗)為例，套用VR技術，硬體上需要空間跑站，和VR眼鏡，另外，將標準化病人以AI技術呈現，透過臨床的數據，可以讓每一站的考試不失真，請醫師戴上有觸感感應的手套，進入到診間，詢問病人(AI) 問題，AI再針對醫師的提問從資料庫中選擇適當的回應，當然，這需要龐大的數據，還有成本考量，王老師說，假設這個系統做完，在台灣執行，之後推廣到國際，資料的準確度就會提高。
雖然說這是未來式，但以現在的技術發展速度頗快，在國際上論能運用高科技的國家比比皆是，期許台灣能站穩腳步。
願景－你永遠不曉得你是前浪還是後浪 就是做
王宇老師從補習班任教，到研發科學數位教材，進到數位學習業，積極發展Made in Taiwan，「長江後浪推前浪，前浪死在沙灘上。」這句話就是用來形容數位學習業，王老師說，幾年前就有許多人在開始研發虛擬技術，但因為當時的技術效能或載具還不到位，多以平淡收場，如果這時候後浪來的時間剛好，那就能成長茁壯了，「你永遠不曉得你是前浪還是後浪，會太慢嗎？還是太早？都不知道，所以我是覺得現在的時間是對的，但是也不曉得，但是就是做。」王宇老師有感而發。
體認到現在人才難尋，畢竟接案的時間壓力不小，王宇老師願意給出願景，雖然身在嘉義，但是藉由數位技術，積極帶領團隊走向亞洲市場，而後希望能吸引好的軟體產業進來，讓在地成為一個全亞洲最好的教育內容城市。
名詞教室