如果虚拟森林中的一棵树倒下了怎么办?

这篇文章首次发表于气候机密。

一名妇女透过嵌在黑色大头盔里的护目镜向外看。森林的声音从房间的各个角落传来:这里有鸟叫，那里有微风飒飒。她在房间里慢慢地走动。墙上投影着一个平面的数字森林，这样观察者就能大致了解她周围的环境，但在她的脑海里，这位大学生不再是在大学实验室里一个狭小的房间里踱步。多亏了那顶黑色的头盔，她正穿过树林。

一分钟后，她拿到了一个看起来和震动起来像链锯的操纵杆，她被要求砍倒一棵树。当她完成任务时，她会感到一种阻力，就像她在砍一棵真正的树时一样。当她离开这里森林并重新进入了“真实”的世界，她的纸消费量将下降20％，她会显示再生纸产品可测量的偏好。这些影响将持续到未来数周，研究人员推测这将是一个相当永久性的变化。相比之下，谁观看有关毁林视频或阅读关于这个问题的文章的学生将通过这一天显示的纸张浪费意识的提升 - 但他们会在本周结束回到自己的底线的行为。

树切割研究是一个许多斯坦福大学在its中进行的研究虚拟人交互实验室在过去的几年里，研究人员试图弄清楚模拟体验对行为的影响程度。越来越多的研究表明，虚拟体验可能为冷漠的团体提供强大的催化剂，促使他们开始关注问题并采取行动，包括气候变化问题。

这一点很重要，因为尽管在大自然中度过的时光已被证明对人类健康非常有益，但人类能否报答大自然，往往取决于他们年轻时所经历的那种类型。在一个2009年的研究发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上,研究人员在南非比勒陀利亚大学的发现,虽然花时间徒步旅行背包的人更愿意支持保护工作十年或更长时间后,那些参观国家公园或花时间钓鱼的孩子其实是不太愿意做任何事来支持环境。早前的研究(PDF)对自然的经验和环境保护之间的关系发现，而那些谁度过了自己的青春在“野”自然 - 定义为在树林里徒步旅行或玩 - 更可能是环保主义者为成年人，那些谁已经暴露“驯化”自然 - 参观公园，采摘鲜花，种植种子或趋于花园 - 不是。由于有一个“野”性体验的每一个孩子的不大可能，研究人员在寻找其他方式来培养对环境负责的行为。

控制感

有关虚拟现实的最新研究建立在大约半个世纪的行为研究基础上，这些研究表明，人类改变行为的意愿与我们的控制感直接相关。

气候变化，像许多大型环保问题，是在这几个人觉得他们有直接影响的问题 - 是好还是坏。作为研究者孙裕“恩”安贞焕和杰里米·贝利森在即将发表的论文中写道(PDF)在《计算机与人类行为》(Computers and Human Behavior)期刊中，微观层面上的个人行为，如不回收纸张或支持某些政策，随着时间的推移，可能会造成负面的环境后果，如森林砍伐，而森林砍伐又会在许多年内影响气候趋势。但长期的时间框架和庞大的规模造成了危险的脱节。而自1991年以来发表的同行评议的气候科学研究论文中，97%只指出人类活动是气候变化的主要贡献者一半的美国人看到链接。

虚拟现实的支持者认为，它可以帮助人们了解气候变化的影响，并让人们感到有能力为此做些事情。“当个体感到他们的行为直接影响环境的福祉时，他们更有可能关心和积极关心环境，”Ahn和Bailenson写道。

Bailenson,认知心理学家和创始主任斯坦福的虚拟人机交互实验室,看到了虚拟现实与气候变化有关的特定值,因为它允许结合实际经验与无限的可能性:大脑将虚拟体验真实,但与此同时,知道一切皆有可能的模拟。

“一个人可以发自内心地体验不同的未来，并获得关于人类行为后果的第一手经验，”Bailenson说。

老师的科技

在虚拟和增强现实工作的研究人员 - 在智能手机或平板电脑上覆盖现实信息的移动应用程序 - 越来越多地使用这些技术作为学习工具的实验。多所大学，包括斯坦福大学，哈佛大学和麻省理工学院，是在试点初中和高中学校使用增强和虚拟现实。和博物馆 - 这享受更多的灵活性，课程的要求和考试成绩的领域之外的工作 - 全心全意已经接受了这个想法。科学博物馆和动物园在两岸使用的技术展示和部署的增强现实应用程序，游客可以使用自己的手机或博物馆发出的移动设备更多地了解他们所看到的。

“要理解像气候变化这样复杂的问题，就需要转变你愿意如何看待这个问题的观点，”哈佛大学气候变化与气候变化研究所的联合主任艾米·卡马莱宁(Amy Kamarainen)说EcoMOBILE和EcoMUVE项目。“我们试图通过让孩子身临其境的方式做到这一点，这些环境的元素与现实世界系统相似，但在某种程度上简化了，以满足孩子们的需求。”我们把他们放在复杂的世界里，但给他们工具，让他们能够了解正在发生的事情。”

EcoMUVE，其特点是模拟池生态系统多用户，桌面计算机为基础的虚拟环境中，是由哈佛大学开发教会学生基本的生物过程，如光合作用和分解，以及思考复杂的环境问题的系统。哈佛专家小组最近推出EcoMOBILE，相应的增强现实应用程序，这使得学生参加EcoMUVE经验与他们收集的数据在外地和“看”是怎么回事表面之下发生了什么，在过去的一个生态系统的东西。EcoMUVE最初试点，在马萨诸塞州和纽约的学校，但可以下载在美国和其他国家，包括印度和墨西哥，都在使用。“生态车”目前正在马萨诸塞州和纽约州的学校试行。

马萨诸塞州的一些高中也在试验麻省理工学院开发的一款名为Time Lapse 2100的增强现实应用，该应用要求用户设定各种会影响环境的政策，然后向他们展示如果这些政策实施了会发生什么。今年秋天，湾区的学校将对斯坦福大学的“珊瑚礁”进行试点测试，这是一款虚拟现实游戏，参与者将在受海洋酸化影响的珊瑚礁中成为一块珊瑚。这三所大学还与博物馆和科学学习中心合作，将他们的技术用于学习体验。

“一开始我并不看好增强现实的想法，”认知科学家蒂娜·格罗泽尔(Tina Grotzer)说。她是哈佛大学教育研究生院(Harvard’s graduate school of education)的教授，也是EcoMUVE和EcoMobile项目的联合首席研究员。在去哈佛大学研究孩子们是如何学习的，特别是他们是如何学习科学的之前，Grotzer自己做了几年老师。Grotzer说，这项技术在家庭环境科学课程上的潜力赢得了她的支持:“你可以做一个物理实验，孩子们可以立即看到你在说什么。在环境科学中，我们试图做一个分解实验，但是你设置了这个实验，然后12周后一些事情发生了。到那时，孩子们已经完全失去了兴趣。”

Grotzer解释说，这是因为孩子们很难理解他们不能立即看到的东西。增强现实使教师能够扩展这种视野，也就是学者们所说的注意力框架，使看不见的东西更加有形。例如，老师带孩子们到附近的一个池塘，用生态车向他们展示60年前的城镇是如何倾倒垃圾的，几乎填满了今天这个原始的、天然的池塘。这款应用程序向他们展示了池塘周围的植物如何将阳光转化为能量，并揭示了池塘的微生物在水面下的活动。它还会带他们走过真实世界中收集到的水样，帮助他们进行分析。

“我沿着这些实地考察标记并看到了如何在技术实际上更沉浸在他们周围，而不是分散精力，” Grotzer说。学生使用智能手机拍照和笔记，记录了他们所看到的：清晰的池塘水，天气，他们的样品的描述，不同种类的错误和鸟类。他们可以按照自己的进度学习。

“在一次常规的实地考察中，如果一个学生有一个问题，他们就必须离开那个激发他们提问的时刻，去问老师，”Grotzer说。“这个老师将满足30个孩子的需求。这样他们就能自己找到答案，并停留在当下，专注于他们所看到的。”

在斯坦福大学的珊瑚礁中，学生代表着意大利海岸伊斯基亚附近的一块高高的紫色珊瑚。在14分钟的课程中，他们将经历成为珊瑚的经历身体的水受海洋酸化的影响。起初，周围的海洋充满了丰富的海洋生物。珊瑚礁周围的海浪是通过海底振动和海洋声音来模拟的。一名实验室技术人员定期用一根棍子以同步的动作触摸参与者，以配合他所看到的渔网撞击礁石的动作。然后开始酸化。周围的海洋生物开始相继死亡。珊瑚礁开始失去它的颜色，就像参与者所代表的那块珊瑚一样。

Bailenson和他的团队已经测试了大学生模拟表明，它导致了学生们更关心发生了什么珊瑚礁。该小组随后数周的参与者，有一组根本就看了一个有关海洋酸化如何影响珊瑚礁视频相比他们，发现在态度由虚拟现实体验催化的变化持续时间长于视频搅拌任何变化。

智能手机的所有

学校是否选择一个增强现实的平板电脑应用程序,引导学生在校园指出生物过程在堆肥堆的工作,或landscape-based智能手机应用程序(如EcoMOBILE或时间流逝2100)使用的实地考察,或桌面体验(比如EcoMUVE),可以使用学校的电脑实验室,他们面对陡峭的硬件和软件的选项卡。对于大多数学校来说，用于虚拟现实模拟的硬件成本仍然过高，尽管成本正在下降:Oculus Rift等虚拟头盔的售价为350美元。一所学校可能会为虚拟现实游戏购买一些耳机，这样四个学生就可以同时玩这个游戏，而班上的其他学生则可以在附近的桌面上玩一个增强现实组件。

然而，尽管可供选择的种类越来越多，学费也在下降，但希望将这些技术应用到课堂上的学校仍面临诸多挑战。

如果虚拟现实和增强现实要对子孙后代如何理解和应对气候变化产生可衡量的影响，跨所有社会经济阶层的获取将是关键。卡马莱宁说，在一些收入较高的学区，学生可以使用自己的电子设备。然而，在美国的许多学区，大多数学生没有智能手机。手机公司Kajeet已经开始解决这个问题，通过提供带有学校管理过滤功能的WiFi的学校数据包，他们可以设置使用时间限制，让孩子们带着学校提供的平板电脑回家，只做与学校相关的工作。

在卡马莱宁工作的学校里，哈佛大学为学生们提供智能手机，供他们在实地考察时使用，并支付Kajeet的Wi-Fi和数据服务(每台设备每兆字节2到3美分)。哈佛的应用程序可以在智能手机和平板电脑上使用，因此，在过去两年中购买或获得平板电脑的数千所美国学校中，任何一所都可以与Kajeet签约，在校内或校外使用这些应用程序。产业分析师估计是美国的学校将在2014年年底，和多家公司，其中包括英特尔，AT＆T，福克斯和高通购买350万片，纷纷推出举措非营利学校施舍片。

长的路要走

即使像Kajeet这样的公司成功地让学校更负担得起硬件，虚拟现实和增强现实开发者要想让他们的项目在教育领域得到广泛采用，还有很长的路要走。后勤方面的挑战包括为试点测试争取资金、为购买新技术编制预算、培训工作人员以及赢得家长、教师和管理人员的支持。

“在教室里发生的事情和研究人员希望在教室里发生的事情之间一直存在着冲突，”麻省理工学院外联专家保罗·奥尔森(Paul Olson)说游戏学习社会他在威斯康星大学麦迪逊分校教了30多年七年级。他说,在那些日子里,很多时间是研究人员解释什么人生就像“战壕”,鼓励教师尝试gl游戏来激发这些学生“真的不回复讲座或一章书,但都是在编程的东西。”

这是将这些技术博物馆可能填补一些空白。“博物馆有自由，学校举行到刚性准则和要求外的一步，”丹Wempa，为科学的纽约厅在皇后区，看到每天大约1200名学生进行实地考察对外事务的副总裁在学年。

博物馆的展品最新，连接世界将使游客沉浸在一个数字的、互动的世界中，展示他们的行为如何影响环境。在展览的一部分中，参观者向环境中浇水，一株植物繁茂生长。在另一种情况下，它们添加太多会导致洪水。总而言之，这次展览将自然带入快进，帮助学生们了解他们个人和集体的行为是如何伤害或维持植物和动物的生命的，干净的水和新鲜的空气。

“学生们有一种意识到水的重要性，但是他们说，‘我没有意识到它的重要性，我没有意识到我在这里做的事情会影响到那边的人，’”Wempa说。

父母的担忧

“我不喜欢我的孩子沉浸在这种技术中，”芝加哥的营销顾问、两个孩子(一个7岁，一个9岁)的母亲梅吉•卡雷德斯(Megy Karydes)说。“我们在很大程度上限制孩子接触电子产品，因为我不想让他们上瘾。另一方面，我意识到他们也需要了解世界上正在发生的事情。我权衡利弊，但如果我不得不谨慎行事，我宁愿我们去远足，也不愿他们盯着屏幕看。”

Karydes的担忧在家长中很普遍。“家长们倾向于从两种角度看待这些游戏，”Eric Klopfer说，他是麻省理工学院Scheller教师教育项目的负责人，开发了Time Lapse 2100，自2009年以来一直在研究增强现实技术在教育中的应用。“一个是,‘太好了。我的孩子在外面，但他手里还拿着手机。’另一个问题是，移动设备和游戏真的能把孩子带到外面去。”

Kamarainen和Grotzer也有所耳闻技术打断孩子们的自然体验父母的关注，他们一直在努力来设计游戏，他们觉得补充与自然，而不是从它带来负面影响的关系。

到目前为止，生态车的试点已经有大约1000名学生，卡马莱宁说，他们一直在谈论增强现实如何帮助他们看到他们的社区正在发生的事情，他们以前从未关注过。Kamarainen说:“他们说这有助于开阔他们对周围环境的视野。”“他们越来越意识到这一点，也更加关注自然世界。”

最终，支持者说，这些游戏不仅补充和改善了学生与自然的关系，而且还教会他们如何系统地思考，并看到自己在破坏或改善他们的世界中扮演的角色。

“The younger kids say, ‘I get to create a world!’” Wempa said, “and the older kids say, ‘I like this because it felt like I was in control and, as a kid, I’m never in control of anything.’ That carries over. They understand that actions have consequences and that they can affect outcomes.”

森林的顶部图像彼得亚雷Krzeslak通过上面。