眼镜猴护目镜:一款用于体验暗适应灵长类视觉系统光学特性的虚拟现实工具

DOI:10.1186/s12052-019-0101-6 期刊:Evolution: Education and Outreach 出版年份:2019 更新时间:2026-01-09 18:41:31
摘要: 查尔斯·达尔文将眼睛视为自然选择进化论的典范,称其为"极其完美与复杂的器官"。视觉系统因此成为传授光学与生物学基础概念的沃土——而这两门学科在沉浸式技术兴起并普及于K-12教育的过程中却鲜少被关注。视觉系统是构建三维(3D)虚拟现实学习环境(VRLEs)的理想主题,本文描述了一个模拟东南亚夜行性灵长类动物眼镜猴视觉的3D VRLE。眼镜猴因其绝对尺寸和相对体型的超大眼睛而长期引发人们的好奇。我们开发这款以眼镜猴为灵感的VRLE(即"Tarsier Goggles")的动机,在于展示超大型眼睛对夜间视觉捕猎的光学优势与选择优势。除增强视觉敏感度外,用户还能体验到视觉锐度下降与色觉减退。从哲学层面而言,我们永远无法真正知晓其他生物的视觉世界,但3D VRLE技术的进步使我们能通过体验式学习与教育推广来尝试理解这种差异。
作者: Samuel R. Gochman,Lauren K. Gray,Stephanie X. Guo,Kylie A. Hill,Stephen K. Liao,Shiyao Peng,Hyun J. Seong,Alma Wang,Eun K. Yoon,Shirley Zhang,Erica Lobel,Tim Tregubov,Nathaniel J. Dominy,Marilyn Morano Lord,Naman Goyal,Kristie Chow,Benjamin K. Cooper
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开发一个名为“眼镜猴护目镜”(Tarsier Goggles)的虚拟现实学习环境(VRLE),模拟眼镜猴的视觉,以展示超大眼睛在夜间视觉捕食中的光学和选择优势,并利用这一工具通过体验式学习教授光学和生物学的基本概念。

眼镜猴护目镜有效模拟了眼镜猴的视觉特征(视觉敏感度、清晰度、色盲),并展示了其在昏暗环境下的优势。用户体验极佳,表明对自然选择和视觉光学的概念理解有所提升。该工具促进反思性学习,在教育领域具有广泛应用潜力,包括与课程和博物馆场景的整合。未来扩展可纳入其他感官或视觉系统,以增强同理心和学习效果。

部分用户(尤其是儿童)在使用虚拟现实设备过久后会出现短暂的方向感迷失或恶心症状,这是虚拟现实技术中的常见问题。学习材料的呈现顺序(例如事先接触眼镜猴眼睛比例)可能通过印证而非挑战预期来削弱建构主义效果。在教育中运用虚拟现实学习环境(VRLEs)的最佳实践仍在探索中,教育工作者在实施该技术时需考虑潜在的不适问题。

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