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| 不只是縮時，還有粉塵、噪音、位移偵測 |
擴增實境和虛擬實境（AR/VR）技術，正在為學生開啟學習和教師在更身臨其境的技術環境中，進行教學的大門，從而為教育創造新的手段。例如，醫學院的學生可以在虛擬實境環境中進行實驗手術，生物學學生可以透過技術模擬，與植物、哺乳動物、鳥類、昆蟲和兩棲動物接觸。但並非所有大學都能平等地利用這些和其他新興技術。這意味著一些學生在準備工作和就業市場上面臨劣勢，因為缺乏經濟和網路資源來從事新技術。
作為布魯金斯新研究的一部分，學者博士 拉肖恩·雷和博士 Nicol Turner Lee正在探索這些技術的多樣性、公平性和包容性，並特別關注來自少數民族服務機構（MSI）的教育主管人，這些機構包括歷史上的黑人學院和大學（HBCU）、西班牙裔服務機構（HSIs）、部落學院和大學（TCU）以及黑人、有色人種土著人種（BIPOC）學生人數不成比例的社群學院，如何使用和利用 AR/VR 技術進行課程指導，和其他面向學院的指導。研究的重點還與設計和實施 AR/VR 場景的機會和障礙有關，這些場景反映了文化上有效的用例和場景，以提高 BIPOC 的參與度，特別是隨著這些專業機會變得更加有利可圖。
本部落格和未來文章的調查結果基於虛擬會議，第一個會議由 HBCU、HSI 和社群學院的主管人於 2022 年 7 月舉行。我們利用這些對話來告知我們對 AR/VR 機會和挑戰的看法。
AR/VR 採用
AR是指在現實世界中背景上疊疊數位資訊，例如行動遊戲《精靈寶可夢Go》中使用的技術。另一方面，VR 是完全身臨其境的，透過耳機訪問，建立一個使用者可以操縱的電腦生成的世界。與此同時，MR（混合實境）將現實世界與數位世界相結合，允許使用者在不摘下耳機的情況下，與現實世界和虛擬專案進行互動。
近 30% 的美國人口已經每個月都使用 AR。花旗的一份報告預測，到 2030 年，Metaverse 的市場可能在 8 萬億至 13 萬億美元之間。不幸的是，關於公平參與和採用 AR/VR 的研究很少。
新興技術生產方面的多樣化，學生數量也在繼續下降。自 2000 年以來，美國黑人獲得博士學位的比例基本保持不變，不到 6%。在某些 STEM 學科中，沒有黑人學生獲得博士學位的年份並不罕見。這些統計資料也影響了勞動力，因為在大多數大型科技公司中，美國黑人只佔員工的 5%，這些公司在 AR/VR 行業中與創新相媲美。
此外，MSIs 和社群學院資金系統性不足，這使其預付成本高昂，特別是購買耳機和其他硬體，這使 AR/VR 基礎設施的採用受到反退。幸運的是，透過夥伴關係和合作，這些機構的機會增加了，包括為其機構的教育工作者和學生提供的 AR/VR 計劃。各種機構還將 AR/VR 納入了從 STEM 到人文學科等一系列課程的教育課程，為更脆弱的大學生創造一個更身臨其境的學習環境。在布魯金斯圓桌會議上，許多這些專案在與會者之間共享，並在下一節中記錄下來。
高等教育中的 AR/VR
為了瞭解 HBCU、HSI 和社群學院的行政人員和教授，如何使用 AR/VR，布魯金斯邀請一些學者和高等教育管理人員參加 2022 年 7 月的虛擬會議，討論多樣性、公平性和包容性。代表的機構包括：莫爾豪斯大學、北維吉尼亞州社群學院、鮑伊州立大學和美國商務部國家電信和資訊管理局（NTIA）牽頭的少數民族寬頻倡議。
首席博士學者之一 Rashawn Ray，以他的應用社會科學研究實驗室（LASSR）的演示拉開了會議的序幕，他們正在使用與公平警務有關的 AR/VR程式。自 2017 年以來，LASSR 已經建立了 100 多個 VR 模組，培訓了 2000 多名警察。LASSR 從私營公司獲得資金，用於開發這些 VR 場景，警察部門可以從 LASSR 購買軟體、裝置和培訓。
高級別教育中使用 AR/VR 的其他例子包括：
- 鮑伊州立大學是 HBCU，沉浸式協作虛擬環境（CVE）正在大學科學大樓模擬主動射擊活動。這些專案得到了國家科學基金會（NSF）為少數民族服務機構，提供的兩筆贈款的支援，並正在幫助教授收集有關緊急情況如何發展的資料。主動射手響應培訓只是鮑伊州立大學虛擬實境實驗室正在進行的專案之一，該實驗室還使用 VR 環境，來模擬新冠肺炎測試地點、大城市的火災或炸彈威脅緊急情況，以及使用微軟 HoloLens 的疏散方法。虛擬實境實驗室允許電腦科學系的學生，獲得設計、建造和測試 VR 空間的切實經驗。
- HBCU 的 Morehouse 學院建立了四個 VR 程式，在疫情期間將課程轉換為虛擬格式，名為 Morehouse in the Metaverse。作為該計劃的一部分，四位教授在與 VictoryXR 合作，建立的數位孿生校園中，教授三門 VR 課程，資金來自南方公司和高通。截至 2022 年秋季，莫爾豪斯學院有十門由九名教授教授的虛擬實境課程，此外還有 500 門 MetaQuest 2 供學生、教職員工和社群成員使用。在課堂之外，Morehouse 正在使用 NSF 電子研究員贈款，為電腦科學學生準備使用模擬經驗的技術面試。
- 北維吉尼亞州社群學院（NOVA），還在其教育課程中實施了 AR/VR：他們針對健康科學學生的第一個專案，涉及在 VR 環境中輸送輻射的模擬目標。在疫情開始時，他們還使用了一些高等教育緊急救濟基金（HEERF）來使用 VR 模擬，以幫助學生在遠端學習期間繼續學習。如果沒有持續的聯邦資金，NOVA 期待私人夥伴關係，但也希望開發這些 VR 模擬的其他高等教育機構，與無法建立或支援自己管理和整合，這些技術的社群學院合作。
- 亞歷桑納州立大學（ASU）是一家 HSI，與總部位於洛杉磯的沉浸式虛擬實境公司 Dreamscape 合作，該公司創造了基於位置的娛樂。透過這種合作關係，亞歷桑納州立大學正在為生物實驗室學生，建立一個九個模組的 VR 系列，該系列模擬了一個動物園。亞歷桑納州立大學指出，在一年後，一半的學生使用 VR，另一半使用傳統的面對面課程，使用 VR 的學生參與度更高 —— 15% 的成績更高，AR 學生的所有字母成績，都比傳統課程的學生高出大約一個字母。雖然這些專案始於 STEM 教育，但來自 ASU 各地的學生越來越多地參與建立新模組。例如，工程學院的學生以及藝術學院的藝術家，和 3D 建模師正在學習如何使用 Unity 引擎來設計和建構新的沉浸式環境。除了在學校合作外，亞歷桑納州立大學還與當地社群學院合作。亞歷桑納州從其龐大的捐贈中受益，比其他擁有類似資金的小型學校，有更多的能力為專案提供資金，但也積極尋求大型企業夥伴關係，例如與威瑞森等科技公司合作。
- HSI 洛杉磯市社群學院推出了MetaCity 計劃，以促進 AR/VR 在從化學到解剖學和生理學，到英語等一系列科目的教學中使用。教職員工報告說，學生參與度有所提高，79% 的教職員工表示，AR/VR 提高了學生成功完成學習成果。
雖然這些專案推進了 MSIs 學生的核心課程和教學，但值得注意的是，這些機會帶來了一些進入障礙，包括資金、教師培訓，以及學生和教師的網路和裝置訪問。下面，我們講述了在課堂上採用 AR/VR 的主要障礙。
MSIs 阻礙 AR/VR 採用
資金
對於希望擴大其 AR/VR 能力的 MSI 來說，資金是關鍵。獲得較少資源的學院和大學，在獲得急需的助學金和獎學金方面，面臨更高的障礙。從資格問題開始，大多數社群學院也沒有研究職能，使他們沒有資格獲得許多現有的聯邦研究補助金。大多數社群學院也往往比富裕的研究機構小，這導致了缺乏人員和資源，以及主流資助者正在尋找的專案開發困難。
這一限制也延伸到其他服務不足的機構。雖然國家科學基金會（NSF）為 HBCU、HSI 和 TCU 等服務不足的機構提供專案，但其中許多機構也缺乏申請和執行 NSF 感興趣的專案類型的資源和能力。由於 NSF 資金不足，申請人獲得 NSF 補助金的機率已經大大降低，降低了他們在一些公立和私立高等教育機構中的競爭力。
圓桌會議與會者倡導增加更具協作性、面向社群和夥伴關係驅動的政策和收入模式，特別是將服務不足的研究人員，與來自 Research-I 和主要是白人擁有更多資源的研究人員配對的機會。這將允許 HBCU、HSI 和其他機構的基地，透過獲得社群組織和公司的定向資金，來揭示其存在。擴大對教職員工的有針對性的機會和培訓支援，對初級教師來說也很重要，他們需要接受一些培訓，瞭解如何準備關於在教育中使用 AR/VR 的建議，並獲得他們所需的資金。
圓桌會議與會者對教室中技術獲取的擔憂，原因是缺乏學生可用的硬體和軟體，主要原因是預算有限。
教師專業發展和採納
阻礙採用 AR/VR 的另一個因素在於，MSI 的一些教職員工在各自校園中，完全採用 AR/VR 技術時面臨的障礙。HBCU、HSI 和社群學院的教職員工，不僅發現自己被正常的教學和行政職責所束縛，而且還傾向於滿足歷史上往往處於不利地位的學生，和第一代大學生的迫切需求。在焦點小組期間，一些討論者認為，該技術可能被視為一種潛在的時尚，阻礙了教師迅速採用。回想到 21 世紀初，社交線上世界受到打擊時第二人生的興衰，遊戲開發人員未能鼓勵更廣泛地採用。如果 AR/VR 技術開始反映類似的趨勢，圓桌會議與會者分享說，他們的同事可能更不願意改變他們的日常教學職責，圍繞他們的使用開發新的學習課程。
圓桌會議與會者對教室中技術獲取的擔憂，原因是缺乏學生可用的硬體和軟體，主要原因是預算有限。 理想情況下，現成的單元或學生套件（例如，VR 耳機）可以更容易地整合到教室中，從而減輕 MSI 教師自己學習、導航或建立內容的負擔。最後，採用的便利性可以降低許多 MSI 教職員工，在採用 AR/VR 時面臨的障礙。
學生訪問和數位鴻溝
受數位鴻溝影響的學生，難以獲得涉及 AR/VR 的課程，因為他們甚至無法獲得手機或膝上型電腦等技術，或負擔得起的資料計劃。根據麥肯錫 2020 年的分析，黑人和西班牙裔家庭比白人家庭，更不可能擁有可靠的網際網路連線和訪問裝置。在疫情期間，雖然白人學生經歷了四到八個月的學習損失，但研究表明，有色人種學生落後了六到十二個月。皮尤的一項研究調查發現，在疫情期間，24% 的收入低於 3 萬美元的家庭青少年表示，由於缺乏裝置訪問，他們難以參與線上教育，而年收入超過 75,000 美元的家庭的青少年中，這一比例為 9%。相應地，25% 的黑人青少年因數位訪問有限，而無法完成家庭作業，而白人青少年的這一比例為 4%，西班牙裔青少年為 6%。這些問題延伸到高等教育。根據中西部高等教育契約的一份報告，中西部 19% 的本科生，特別關注印第安納州布盧明頓和俄亥俄州立大學，沒有參與線上學習所需的技術，黑人、西班牙裔和農村學生的比率更高。
為了改善學生對 AR/VR 的訪問，首先彌合國家數位鴻溝是不可或缺的，這不成比例地影響了 BIPOC 學生。雖然聯邦透過《基礎設施投資和就業法》（IIJA）所做的努力，有望解決高速寬頻網路缺乏廣泛佈署的問題。迄今為止，IIJA 一直致力於將股權作為目標，特別是 424.5 億美元的寬頻股權、接入和佈署（BEAD）計劃，該計劃目的在將高速網際網路，擴充到沒有服務和服務不足的地區。MSIs 的教師表示需要更多直接的消費者支援，IIJA 的負擔得起的連線計劃和緊急連線基金等，現有努力可以幫助低收入家庭解決，連線和維護線上連線的本地數位差異。作為 IIJA 的一部分，許多州還設立了寬頻辦公室，以幫助擴大網際網路接入 —— 這種資源應該關注，希望將學生過渡到 21 世紀經濟，和勞動力的 MSI 的網際網路需求。對於高等教育，少數族裔寬頻倡議辦公室，是根據 2021 年《綜合撥款法》的立法授權設立的，目的在「促進與擴大錨社群的連線和數位機會有關的倡議」。該組織尋求促進高等教育機構，和聯邦機構之間的進一步合作和溝通，尋求鼓勵智慧基礎設施投資，以幫助 HBCU 更好地獲得所需的基礎設施和技術投資。
下一步
高等教育中的 AR/VR 有可能改變課堂上的學習機會，並提高學生的成績 —— 同時創造性地吸引學生，並為新機會做好準備。因此，聯邦政府、機構和科技公司必須合作，確保公平獲得 AR/VR，特別是對學生群體服務不足的學校。正如本部落格中概述的那樣，許多 MSI 已經為一系列主題實施了創新計劃。在現有基礎設施的基礎上，必須改善資金來源、教育工作者的技術可訪問性，和學生的寬頻接入，以促進 AR/VR 的進一步使用。學生的未來成果取決於這種障礙的消除，隨著這些創新在日常生活中變得更加普遍，國家也是如此。
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