来源：PrismsVR
传说中，牛顿正坐在一棵树下，一颗苹果落在他头上，激发了他的科学思考，最终引导他提出了重力理论。这是科学界最著名的故事之一，也许因为它展示了简单的人类体验如何颠覆我们对周围世界的理解。
大约五年前，Anurupa Ganguly 注意到，孩子们在学校里并不是这样学习的。
“学生应该从深刻的人类体验中学习如何使用语言、符号，最终简化思想的表达方式，”Ganguly 说道。
这正是 PrismsVR 背后的理念。该公司为学生提供虚拟现实体验，利用身体学习教授数学和科学的核心概念。
这个平台可以彻底改变课堂的动态，鼓励学生自主学习，而教师则专注于提出正确的问题，激发学生的好奇心。
学生们不再用纸笔学习生物，而是成为设计组织再生疗法的生物医学研究员；学生们不再在教科书中学习三角函数，而是成为设计新学校建筑的乡村建筑师。
“我们正在构建一个全新的学习平台、方法论和技术基础设施，使学生能够以第一人称视角体验问题，而不是通过抽象概念或二维屏幕。然后从这些体验中赋予意义、语言，并逐步发展到方程式、程序和其他术语，”Ganguly 解释道。
学生可以通过旋转身体来最小化趋势线与数据点之间的距离，从而找到最佳拟合线，并正式引入残差的概念。
来源：PrismsVR
目前，PrismsVR 已经被 35 个州的大约 30 万名学生使用。一项研究显示，该公司的方法使代数考试成绩提高了 11%，更大规模的多州研究正在盖茨基金会的资助下进行。
“多年来，教育一直迫切需要真正的改革，”Ganguly 说道。“但我们所做的只是将老旧、过时的教学方法数字化。我们把讲座变成了视频，或者把作业纸变成了网页应用。我认为各学区看到了我们更具理想主义的方式，将多模态交互和概念置于学习设计的核心，并与我们合作来推广这种方法。我们的目标是将它带给全美的每一个公立学校学生，接下来我们还会进入社区学院、高等教育及国际市场。”
学习的新范式
Ganguly 在 MIT 的电气工程与计算机科学系完成了本科和硕士学位。她回忆道，当她在 2003 年成为本科生时，女性约占该系班级人数的 30% 左右，但随着她学业的深入，这一比例似乎逐渐减少。
“对于一些学生来说，这简直是一场消失表演，我因此受到了启发，想了解在 K-12 阶段发生了什么，使一些学生能够成功，而另一些学生却有着如此脆弱的基础，”Ganguly 回忆道。
当她在 2009 年即将完成研究生项目时，原本计划搬到加利福尼亚从事工程工作。但有一天，当她走过 MIT 的 Infinite Corridor 时，一则招牌吸引了她的注意。这是 Teach for America 的广告，MIT 与其合作招募学生投身于教育领域，特别是为高需求和贫困学生提供帮助。
“我被这个想法所启发，我可以利用自己的教育、工程背景以及严谨的系统思维来推动公共部门的系统性变革，”Ganguly 说道，她后来成为波士顿公立学校的高中物理和代数教师。
Ganguly 很快离开了教室，成为该学区的数学主管，负责课程设置和教师技能提升。从那里，她去了纽约市公立学校，继续支持课程开发，尝试将抽象的数学概念与学生的现实生活经验联系起来。
“当我开始在各个学校间奔波，与成千上万的学生打交道时，我确信我们没有足够的工具来解决我在 MIT 思考过的问题——真正实现教育公平，建立牢固的数学科学身份，”Ganguly 说道。
在 Ganguly 看来，问题在于，学生的世界是三维的、复杂的、多模态的，但大多数课程却局限于纸张或平板设备上。对于生活中的其他事物，学生通过感官、运动和情感等复杂的体验来学习。为什么数学和科学就必须是例外呢？2018 年，Oculus Quest VR 头显发布，Ganguly 认为她找到了扩大教育规模的更有效学习媒介。
然而，在当时创办一家基于虚拟现实的教育公司是非常大胆的。128GB 的 Quest 定价 500 美元，而且美国 K-12 学校中没有基于标准的 VR 课程或独立的 VR 设备。
“投资者不会碰这个的。”Ganguly 打趣道。
幸运的是，Ganguly 从美国国家科学基金会获得了一小笔资金，用来开发她的第一个原型。她从代数 1 开始，这门课的表现是终身工资的主要预测指标之一，但长期以来，成绩差距却顽固地存在。
她的第一个模块是在疫情期间开发的，场景设定在一个食堂，突然间市长的公告响起。某种未知病毒在该地区迅速传播。学生们获得了穿越时间的能力，可以回到过去，观察病毒是如何从一个人打喷嚏传播到许多人身上的，展示病毒的倍增。
当这一过程演变为互动的触觉数据可视化时，人们在模拟中变成了点，学生们的任务是计算医院什么时候会床位告急。一旦 VR 的学习设计确立后，Ganguly 继续开发涵盖几何、代数 II 和 III、生物、化学以及中学学科的学习体验。如今，Prisms 已经覆盖了从七年级到十一年级的所有数学和科学学科，该公司正在开发高等和大专阶段的微积分、数据科学和统计课程。到 2025 年秋季，Prisms 将提供最多到 14 年级的长期课程。
在体验结束后，学生们会分成小组讨论所学内容，并撰写总结报告。当学生们进行虚拟体验时，教师通过一个网页控制台实时监控每个孩子的进度，以便在需要时进行支持和干预。
“通过我们的解决方案，教师的角色是扮演苏格拉底，提出高质量的问题，而不是传递知识。”Ganguly 说道。
作为一个独立创始人，Ganguly 表示，MIT 的 Venture Mentoring Service 的支持至关重要。该服务为 MIT 社区成员提供创业指导，以“董事会会议”的形式由成功的企业家领导。
“MIT 的创始人社区是与众不同的，”Ganguly 说道。“我们通常是技术创始人，为自己而建，我们开发公司第一个产品。从产品开发到市场策略和团队招募，对于以产品为中心的创始人来说，这是一段独特的旅程。”
从教科书到体验
几年前，Ganguly 的团队在弗吉尼亚一个学区带领一次课堂辅导时，一位教师告诉她一个名叫 Silas 的学生的故事。
“老师说，‘Silas 从来不做任何事情，他只是在教室后面坐着，’”Ganguly 回忆道。“这种情况我见多了，所以我们说，‘给 Silas 一个新机会，看看我们能做些什么。’结果，Silas 是第一个完成模块并撰写完整综合报告的学生。老师告诉我，这是 Silas 第一次交上所有内容都填写完整的作业。”
Ganguly 表示，这只是她听到的成千上万类似故事中的一个。
“很多学生因为我们顽固的‘机械训练’教学方式，被现代数学课堂拒之门外，”Ganguly 说道。“学生们希望通过精彩的故事来学习。他们想帮助别人。他们希望有同理心。他们希望自己的数学教育有意义。”
Ganguly 认为，无论学生身在何处，PrismsVR 都是一种全新的学习方式。
“我们打算成为下一个教科书，”Ganguly 说道。“下一个教科书将是空间化和体验式的。”
原文链接：
https://news.mit.edu/2024/prismsvr-uses-spatial-learning-math-and-science-education-1017
