一名女子通過嵌入大型黑色頭盔的護目鏡同行。 森林的聲音從房間的各個角落散發出來：一隻鳥在這裡啁啾，微風在那裡竊竊私語。 她在房間裡緩慢移動。 在牆上，投射出一個平坦的數字森林，因此觀察者可以粗略地了解她的周圍環境，但在她的腦海中，這個本科生不再在大學實驗室裡踱步一個狹小的房間。 多虧了那個黑色頭盔，她正在穿過樹林。
過了一會兒，她遞給了一個看起來像鏈鋸一樣振動的操縱桿，並要求她砍下一棵樹。 當她完成任務時，如果她砍下真正的樹，她會感受到同樣的阻力。 當她離開這片森林並重新進入“真實”世界時，她的紙張消耗量將下降20％，她將對再生紙產品表現出可測量的偏好。 這些影響將持續到未來幾週，研究人員推測這將是一個相當永久的轉變。
相比之下，觀看有關森林砍伐的視頻或閱讀有關該主題的文章的學生將在當天表現出對紙張浪費的高度認識 - 但他們將在本週末恢復到基線行為。
培養環境負責任的行為
鑑於每個孩子都不可能有“狂野”的自然體驗，研究人員正在尋找其他方法來培養對環境負責的行為。 切樹研究是其中之一 許多 斯坦福大學在其中進行過 虛擬人機交互實驗室 在過去幾年中，試圖弄清楚模擬體驗在多大程度上會影響行為。 這也是越來越多研究的一部分，這些研究表明虛擬體驗可能為其他無動於衷的群體開始關注問題和採取行動（包括氣候變化）提供強大的催化劑。
這一點很重要，因為雖然在自然界中度過的時間已經被證明對人類健康非常有益，但是人類是否會回報這種恩惠往往依賴於他們年輕時所擁有的自然體驗。 在一個 2009研究 發表在雜誌 公共科學圖書館之一， 來自南非比勒陀利亞大學的研究人員發現，雖然花時間徒步旅行和背包旅行的人更願意支持十年或更長時間的保護工作，那些曾經去過國家公園或花時間像孩子一樣釣魚的人實際上不太願意做任何支持環境的東西。
An 較早的研究 關於自然體驗與環境保護主義之間的關係發現，雖然那些在“野外”自然中度過青春的人 - 被定義為徒步旅行或在樹林裡玩耍 - 更有可能成為環保主義者的成年人，那些曾經接觸過“馴化”的人自然 - 被定義為參觀公園，採摘鮮花，種植種子或照料到花園 - 不是。 鑑於每個孩子都不可能有“狂野”的自然體驗，研究人員正在尋找其他方法來培養對環境負責的行為。
賦予學生控制感
虛擬現實的最新研究工作建立在大約半個世紀的行為研究基礎之上，這些行為研究表明人們改變行為的意願與我們的控制感直接相關。
虛擬現實的支持者認為它可以幫助推動家庭對氣候變化的影響，讓人們感到有能力為此做點什麼。像許多大規模的環境問題一樣，氣候變化是一個很少有人覺得他們有直接影響的問題 - 無論好壞。
正如研究人員孫喬（Grace）Ahn和Jeremy Bailenson所寫的那樣 即將發表的論文 在雜誌 計算機與人類行為，在微觀規模上採取的個別行動，例如無法回收紙張或支持某些政策，可能會隨著時間的流逝而造成負面的環境後果，例如毀林，進而影響多年的氣候趨勢。 但是長期的發展和大規模的發展造成了危險的脫節。 自97年以來發表的經過同行評審的氣候科學研究論文中，有1991％指出人類活動是造成氣候變化的主要因素，但僅 一半的美國人 看到鏈接。
虛擬現實的支持者認為它可以幫助推動家庭對氣候變化的影響，讓人們感到有能力為此做點什麼。 “當個人認為他們的行為直接影響環境福祉時，他們更可能會關注並積極關注環境，”Ahn和Bailenson寫道。
Bailenson是斯坦福大學虛擬人類互動實驗室的認知心理學家和創始主任，他認為虛擬現實與氣候變化有著特殊的價值，因為它可以將真實體驗與無限可能性結合起來：大腦將虛擬體驗視為真實體驗，但在同時，知道模擬中的任何事情都是可能的。
“人們可以從內心深處體驗到不同的未來，並獲得有關人類行為後果的第一手經驗，”Bailenson說。
教師技術：學校中的增強和虛擬現實
研究虛擬和增強現實的研究人員 - 智能手機或平板電腦上的移動應用程序將信息疊加在現實上 - 正越來越多地嘗試將這些技術作為學習工具。 包括斯坦福大學，哈佛大學和麻省理工學院在內的多所大學正在中學和高中試行增強和虛擬現實。
而且，在課程要求和考試成績範圍之外運作的博物館更加靈活，全心全意地接受了這一想法。 兩個海岸的科學博物館和動物園都在展覽中使用這項技術，並部署增強現實應用程序，訪問者可以在手機或博物館問題移動設備上使用這些應用程序來了解他們所看到的內容。
“了解氣候變化等複雜問題需要在你如何看待問題方面轉變觀點，”哈佛大學聯合主任艾米卡馬萊寧說。 EcoMOBILE 和 EcoMUVE 項目。 “我們試圖通過讓孩子們沉浸在具有與現實世界系統相似的元素的環境中來實現這一目標，但這些環境有些簡化，以滿足孩子們的需求。 我們將它們置於復雜的世界中，但為它們提供了解決正在發生的事情的工具。“
EcoMUVE：多用戶虛擬環境
哈佛大學開發了EcoMUVE，這是一個多用戶，基於桌面計算機的虛擬環境，具有一個模擬的池塘生態系統，它向學生教授基本的生物過程，例如光合作用和分解以及思考複雜環境問題的系統。 哈佛大學團隊最近推出了對應的增強現實應用程序EcoMOBILE，使學生能夠與他們一起體驗EcoMUVE的經驗，在野外收集數據，並“查看”地下發生的事情以及過去生態系統中發生的事情。
EcoMUVE最初是在馬薩諸塞州和紐約的學校進行的，但現在已經開始了 可供下載 任何學校都在使用，並且正在美國和其他國家使用，包括印度和墨西哥。 EcoMOBILE目前正在馬薩諸塞州和紐約的學校進行試點。
少數馬薩諸塞州高中也試用了麻省理工學院開發的名為Time Lapse 2100的增強現實應用程序，該應用程序要求用戶設置影響環境的各種策略，然後向他們展示如果制定這些策略會發生什麼。 今年秋天，灣區學校將試驗斯坦福大學的珊瑚礁，這是一個虛擬現實遊戲，參與者將成為受海洋酸化影響的珊瑚礁中的一塊珊瑚。 這三所大學還與博物館和科學學習中心合作，將他們的技術用於學習經驗。
哈佛大學教育研究生院的教授，EcoMUVE和EcoMobile項目的聯合首席研究員，認知科學家Tina Grotzer說：“我最初並沒有以增強現實的想法出售。” Grotzer在前往哈佛大學研究孩子如何學習，尤其是他們如何學習科學之前，曾在教師身上花了幾年時間。 Grotzer說這項技術有可能推動家庭環境科學課程的勝利。 “通過物理學，你可以做一個實驗，孩子們可以立即看到你在說什麼。 在環境科學方面，我們嘗試進行分解實驗，但是你設置了實驗，然後在幾週之後發生了12。 到那時，孩子們完全失去了興趣。“
Grotzer解釋說，這是因為孩子很難掌握任何他們無法立即看到的東西。 增強現實使教師能夠擴展這一願景，或者學者稱之為 注意框架， 並使看不見的更有形。 例如，教師帶孩子到附近的池塘，並使用EcoMOBILE向他們展示多年前60在那裡傾倒垃圾的城鎮，並且幾乎填滿了今天的原始天然池塘。 該應用程序向他們展示池塘周圍的植物如何將陽光轉化為能量，並揭示池塘下的微觀池塘生活。 它還引導他們瀏覽真實的水樣集合，幫助他們進行分析。
“我已經在這些實地考察中進行了標記，並且看到了這項技術如何讓他們更多地沉浸在周圍環境中，而不是分散他們的注意力，”Grotzer說。
學生們使用智能手機拍攝照片和筆記，記錄他們所看到的內容：池塘水的清晰度，天氣，樣本描述，不同種類的蟲子和鳥類。 他們也可以按照自己的節奏學習。
“在一次定期的實地考察中，如果一個學生有一個問題，他們就必須離開那個激發這個問題的時刻並去問老師，”Grotzer說。 “老師會為30孩子的需求提供便利。 通過這種方式，他們可以自己找到答案並留在當下，與他們所看到的東西保持聯繫。“
成為酸化海洋中的一塊珊瑚
在斯坦福大學的珊瑚礁，學生們在意大利海岸附近的伊斯基亞附近體現了一塊高大的紫色珊瑚。 在14分鐘課程中，他們將體驗珊瑚在受海洋酸化影響的水體中的經歷。 起初，周圍的海洋充滿了豐富的海洋生物。 通過地板振動和海洋聲音模擬珊瑚礁周圍的波浪。 實驗室技術人員定期用同步動作的棍子接觸參與者，以配合他所看到的漁網擊中礁石。 然後酸化開始。海洋生物開始在周圍消失。 珊瑚礁開始失去顏色，參與者體現的珊瑚也是如此。
Bailenson和他的團隊已經對大學生進行了模擬測試，結果表明學生們更關心珊瑚礁的情況。 該團隊跟踪了這些參與者數週，將他們與一個只看過海洋酸化影響珊瑚礁的視頻的小組進行了比較，發現虛擬現實體驗催化的態度變化持續的時間比視頻所引起的任何變化都要長。
智能手機的所有
學校是否選擇增強現實平板電腦應用程序，引導校園周圍的學生指出堆肥堆中的生物過程，或基於景觀的智能手機應用程序（如EcoMOBILE或Time Lapse 2100）用於實地考察，或者可以在學校的計算機實驗室中使用的桌面體驗（例如EcoMUVE），它們面對硬件和軟件的陡峭標籤。
用於虛擬現實模擬的硬件對於大多數學校而言仍然成本過高，儘管成本正在下降：像Oculus Rift這樣的虛擬耳機現在花費了消費者350。 學校可能會購買一些虛擬現實遊戲的耳機，四個學生可以一次玩，而其他同學則在附近的桌面上使用增強現實組件。
如果虛擬和增強現實要對後代如何理解和應對氣候變化產生可衡量的影響，那麼所有社會經濟階層的獲取將是關鍵。儘管選擇的種類越來越多，價格也在下降，但學校希望將這些技術付諸實踐在課堂上面臨著許多挑戰。
如果虛擬現實和增強現實技術對子孫後代如何理解和應對氣候變化產生可衡量的影響，那麼所有社會經濟階層的獲取將是關鍵。 卡馬林說，在某些高收入學區，學生可以使用自己的設備。 但是，在全國許多學區，大多數學生沒有智能手機。 移動電話公司Kajeet已開始通過提供學校數據包來解決此問題，該數據包為WiFi提供了學校管理的過濾功能，因此他們可以設置使用時間限制，使孩子們可以將學校提供的平板電腦帶回家，僅用於與學校相關的工作。
在Kamarainen工作的學校，哈佛為學生提供智能手機用於實地考察，並支付Kajeet的Wi-Fi和數據服務費用（每台設備每兆字節2到3美分）。 哈佛應用程序適用於智能手機和平板電腦，因此在過去兩年中購買或獲得平板電腦的數千所美國學校中的任何一所都可以與Kajeet簽約，以便在校內外使用這些應用程序。 行業分析師估計 美國學校將在3.5年底之前再購買2014萬台平板電腦，包括英特爾，AT＆T，福克斯和高通在內的多家公司已啟動非營利計劃，向學校分發平板電腦。
在未來的漫長道路上可以看到進步
即使像Kajeet這樣的公司能夠成功地為學校提供更實惠的硬件，虛擬和增強現實開發人員仍然面臨著漫長的道路，他們的計劃在教育中被廣泛採用。 後勤方面的挑戰包括為試點測試提供資金，為購買新技術預算資金，培訓員工以及贏得家長，教師和管理人員的支持。
“在課堂上發生的事情與研究人員希望在課堂上發生的事情之間始終存在著衝突，”保羅奧爾森說，他是一名外展專家。 遊戲學習社會或GLS，威斯康星大學麥迪遜分校，誰教七年級超過三十年。 他說，他很多時間，這些天都花在解釋研究人員生命是什麼“在戰壕”像和鼓勵教師與GLS遊戲進行實驗，以激勵那些誰“真不給演講或一章的學生響應一本書，而是遍及東西編程“。
這是融合這些技術的博物館可能填補一些空白的地方。 “博物館可以自由地超越學校所遵循的嚴格指導方針和要求，”皇后區紐約科學館外部事務副總裁Dan Wempa說，他每天大約看到1,200學生實地考察在學年期間。
博物館的最新展覽， 互聯世界根據Kamarainen的意見創建，將讓參觀者沉浸在一個數字化，互動的世界中，展示他們的行為如何影響環境。 在展覽的一部分，遊客為環境增添水分，植物繁盛。 在另一個方面，它們增加了太多而導致洪水氾濫。 綜合起來，該展覽將大自然快速推進，以幫助學生了解他們的個人和社區行為如何傷害或維持植物和動物的生命，清潔的水和新鮮空氣。
“學生們知道水是重要的，但他們說'我沒有意識到水是重要的 每 重要的是，我並沒有意識到我在這裡所做的事情會影響那邊的人，'“Wempa說。
家長擔憂
“我並不熱衷於讓我的孩子沉浸在這種類型的技術中，”Megy Karydes說道，他是芝加哥的營銷顧問，兩個孩子（7和9）的母親。 “我們非常限制孩子的電子曝光，因為我不想讓他們上癮。 另一方面，我意識到他們需要了解世界上正在發生的事情。 我保持平衡，但如果我不得不謹慎行事，我寧願去遠足而不是讓他們盯著屏幕。“
Karydes的擔憂在父母中很常見。
“有兩種方式讓父母傾向於看這些遊戲，”負責麻省理工學院Scheller教師教育計劃的Eric Klopfer說，他開發了Time Lapse 2100，並且自2009以來一直在研究增強現實在教育中的應用。 “一個是，'很棒。 我的孩子在外面，但他仍然手裡拿著手機，“另一個是移動設備和遊戲實際上讓他們的孩子在外面。”
Kamarainen和Grotzer也聽到了父母對技術中斷孩子們對大自然的體驗的擔憂，他們努力設計他們認為與自然相關的遊戲，而不是減損它。
到目前為止，EcoMOBILE飛行員已經包括了1,000學生，Kamarainen說他們一直在談論增強現實作品如何幫助他們看到他們以前從未關注過的社區中正在發生的事情。
Kamarainen說：“他們說這有助於讓他們看到周圍的環境。” “他們更加意識到並意識到這一點，並且他們更加關注自然世界。”
最終，支持者們說，這些遊戲不僅可以補充和改善學生與大自然的關係，還可以教會他們如何系統地思考，看到自己在傷害或改善世界方面的作用。
“年幼的孩子們說，'我要創造一個世界！'”Wempa說，“年長的孩子們說，'我喜歡這個，因為感覺我控制得很好，小時候，我永遠無法控制任何事情。' 那就結束了。 他們理解行動會產生後果，並且會影響結果。“
這篇文章還出現在 Ensia
關於作者
Amy Westervelt是一名環境記者，住在加州特拉基，是報告項目的聯合創始人 氣候機密艾米的作品最近出版於華爾街日報，快速公司和英國衛報。
推薦書：
10注意幾分鐘：給予我們的孩子 - 和我們自己 - 減少壓力和焦慮的社交和情感技能，讓健康，快樂的生活
作者：Goldie Hawn和Wendy Holden。
實用，及時，相關和啟發， 10 Mindful Minutes 是戈爾迪霍恩的禮物，誰想要幫助他們的孩子更好地學習和生活更幸福的生活的父母。 被革命MindUP程序（霍恩基金會的資助下開發的）的啟發，本書從目前的行為，心理和神經系統的研究提供了易於掌握的見解來說明如何我們的思想，情感和行為，包括我們的能力，集中，管理壓力，學習，都是精美相互關聯的。 戈爾迪霍恩提出了簡單而實用的方法來開發兒童和家長的一致好評正念，並分享各種挑戰和養育子女的樂趣她自己由衷的經歷。
