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蔡苏:“虚拟在左,实证在右,教育在中间”

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蔡苏,教育学部副教授,硕士生导师,“移动学习”教育部—中国移动联合实验室副主任,未来教育高精尖创新中心“VR/AR+教育”实验室主任。研究方向为:虚拟现实/增强现实技术教育应用、STEM教育。主持国家自然科学基金“虚实融合学习环境中自然交互建模技术研究”、北京市教育科学“十三五”规划青年专项课题“增强现实游戏在自闭症儿童生活技能习得的应用及影响研究”、北京市自然科学基金“增强现实学习环境关键技术及应用研究”等项目。发表论文50多篇,教材1部,已授权发明专利6项。指导本科生10次获国家/北京市大学生创新性实验计划资助,指导学生分别赴哈佛大学、多伦多大学、UCL、卡内基梅隆大学攻读硕/博士。获得北师大第十二届青年教师教学基本功大赛理科一等奖和京师英才一等奖,入选北京高等学校青年英才计划。


01

左文右理,人文与理工的融汇


蔡苏在北师大教育技术学院任教已有十年,相对于初来的教师算是经验老到的“长辈”级同事,但十年前他在教育领域却只是一位“零基础”的新手。蔡苏从本科到博士阶段都就读于北京航空航天大学计算机专业。博士毕业那年,他机缘巧合最终选择来到师大的教育学部工作。常言道“隔行如隔山”,蔡苏能否将计算机科学领域的智慧与人文社科领域的教育完美结合,这变成了难在蔡苏面前的第一道大山。


“零八年刚来师大时挺迷茫的,一下找不到可研究的方向”,蔡苏淡淡一笑叹了口气,当时的无奈和焦虑仿佛刹那涌上心头。“我原本研究虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术的底层算法,而教育技术学院的学科属于应用学科,我必须去思考VR技术在教育领域的结合点是什么。”探索的道路总是艰难的,蔡苏首先打算研究的方向是三维虚拟环境,但经过一年的研究,发现这个方向研究的可持续性不太长,必须要另寻他路。


蔡苏清楚,既然跨界到了教育领域,在学术上就不可能像从前那样去和他人拼底层算法,再加上当时的师大教育学部缺乏相应的仪器设备以及其他实验空间条件,不足以为研究VR技术提供硬件支持,一时间进退维谷。迷茫的日子总是难熬的,对于什么该坚持,什么又该舍弃,蔡苏也云里雾里,不知所措。“当时其实真的很焦虑,教育技术学院那时适合我的直接上手可做的东西不多,纯教育学对我来说又是完全陌生的领域,所以不知道什么才是适合自己的研究。”


他想起了当初毕业离开北航时,他的博士生导师,国内虚拟现实学科带头人,前任教育部副部长赵沁平院士叮嘱他道:“千万不要轻易地放弃自己的本行,如果你把自己的专业都抛弃了,就相当用自己的短处去和别人的长处PK!”经过一番迷茫,他沉下心来研读教育文献,跑一线学校,寻找教育领域的难破解问题,最终决定转向以VR技术为根基的增强现实(Augmented Reality,简称AR)技术的研究,将主要精力投入到实际应用层面,致力于实现计算机自然科学与人文社科教育领域的完美融合。


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02

左虚右实,虚拟与现实的交织


导师的话好似一盏之路明灯,又好像一双有力的臂膀,坚定了蔡苏前进的方向。他开始以VR技术为本,并积极思考VR技术在教育领域可挖掘、可结合的东西。当时VR、AR这些概念并未在国内市场流行开,AR属于VR的一个分支,它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息、声音、味道、触觉等),通过计算机图形学、计算机视觉、人机交互等科学技术,模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。致力于AR技术在教学应用研究,如同去开辟一个崭新的领域。但真正的勇士不畏惧任何惊涛拍浪,蔡苏迎难而上,成立了VR/AR+教育实验室,带科研团队夜以继日的申项目、做课题、研技术。终于,苦心人,天不负。蔡苏带领的团队创造了许多AR+教育领域开创性的工作,技术科研上的成果也与日俱增,拿到了不少发明专利,在教育技术领域的认可度与知名度也逐渐增加。


2015年,VR/AR突然在国内变得炙手可热起来,蔡苏团队多年默默静心沉下来做出的成果得到了许多学者、学校、公司企业等的认可,并希望他研发推广更多AR教学应用软件,同时去开讲座普及这种技术与教学结合的原理。迄今为止,蔡苏开的讲座累计一百五十多场,并且很多学校纷纷请求能与他们实验室合作。“道理就是这样,任何一个研究领域只要你能够坚持,甘坐冷板凳,总有一天会有你出头之日。”蔡苏笑了一下,仿佛之前所有的苦都如同过眼云烟般消逝 “百行通不如一行精。坚持一样东西,把它做到极致,你就是这个领域的第一。”


毕业后,蔡苏沉心研究AR技术在教育领域的应用已达9年之久了。他最大的切身感受,便是教育应用研究必须注重实证,才能真正解决教育中的问题。比如,他2017年底带团队去到湖北中部的一个城市,打算尝试将AR教学应用到欠发达地区和贫困地区,期望促进教育不均衡问题的解决。在此次实践中,当地的一位物理老师的话令他印象深刻:“说老实话,物理光电效应我们学校没有真实实验器材我没有做过,我以前念师范时也没做过,对光电效应其实也是搞的稀里糊涂的,我教的学生也是稀里糊涂。但是这次我亲手做了你们带来的光电效应的AR实验,我自己好多东西都弄明白了,我的那些学生也都弄明白了。明年要是高考考光电效应,我班上的学生应该都没有问题!”对老师最好的回报是学生成才,而对于蔡苏来说,能让多年的研究成果落地并真正解决问题,这便是最好的回馈。“教育应用的研究是一个实证的研究,不是锦上添花,而是实际地去带来一些好的改变。”


蔡苏表示,自己其实一开始并不清楚如何搞明白教育领域AR研究的意义与需求,直到遇到教育学部一位已退休的何克抗教授,他才想通了。何老先生当年七十多岁却坚持到中小学的课堂去听课,这种对教育满腔热血的精神感动了蔡苏。何老先生曾说过,坐在高校的实验室里,你永远都不知道真实的教育问题是什么。你必须要走出学校。受老先生影响,蔡苏后来也深入到中小学与一线的教师交流,渐渐地便领悟到科研应该讲究“虚实”结合。“虚”就是虚拟现实技术即VR /AR,“实”就是教育应用的实证研究,只有打破二者界限进行“虚实”结合,才能真正在实际中解决教育的难题。“教育需求一定来源于真实的实践。科研人员制作教育软件设备时要避免闭门造车,应亲自到实地展开调查,毕竟一线城市与欠发达地区的需求不同,从实际出发,因地制宜才行得通。”


03

左研右教,研究与教育的贯通


蔡苏对高校教育行业的发展也时常有自己的思考。对于“北师大如何强化教育教师的教学特色”这个问题,他认为需要从两方面着手强化教学特色。


第一,要多多鼓励青年教师。首先他认为,现在大学里缺两类人才,一是学术“大牛”,一是有潜力的青年教师。前者可以通过高薪引进,后者只能学校自己去培养。这种培养不是一时见效的,青年教师的成长需要时间,可能会经过几任校长、甚至几十年的努力才能提升学院的学术水平。但是社会上出现了一些急功近利的思想,想在学术上快速见效,因此很多学校选择引进学术“大牛”。常见的做法是学校重金聘请国外名校的牛人学者开讲座,但牛人只待一两个星期就离开,这种粗放式人才培养的效果并不明显。而对年轻老师的培养则属于内涵式培养,路很艰辛但反哺育人的后期效果显著。从对大学教师长期发展的角度而言,蔡苏更加肯定内涵式的发展。他还提出在人才培养模式上要注意执行层面的把关,多多挖掘有潜力的青年教师。


第二,鼓励文理交叉。由于自己本身也算是跨领域,所以在关于跨学科发展这一点上,蔡苏深有体会。他认为,自然科学的研究是为未来铺路,它们的着眼点并非现在,而是面向未来的需求。但应用层面的研究着眼于现在,必须为解决现实问题而进行,且技术要求成熟稳定。为方便我们理解,蔡苏举了一个他与特殊教育研究所胡晓毅副教授合作的学科交叉案例。针对自闭症儿童认知能力与交际能力较差、肢体动作精确性退化的特点,蔡苏与胡教授利用AR技术和手势识别技术去帮助自闭症儿童进行认知以及动作技能上的训练,之后两人合发了一篇顶级SSCI期刊的文章,得到了同行的认可。将AR技术与自闭症儿童的相关教育知识结合起来,意味着开辟了一个崭新的研究方向,并且可以切实地解决很多自闭症患儿的生活困难。因此蔡苏认为,将文理工等不同学科领域交叉地进行研究,极容易发生学科之间的化学反应,二者会碰撞出新的社会需求,也有利于人的全面发展。现在很多高校都树立起文理交叉式研究的意识,比如高考的大类招生,其实师大也开始了这方面的改革,教育学部的成立就是一个尝试,但如何在物理上合并之后产生化学反应,这是一个艰难实践的过程。


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04

左师右友,导师与朋友的化身


除了科研的突出贡献,蔡苏在教学中也是一把好手。作为一名科研工作者,但同时也是一名大学教师的他认为只有同时具备广博的知识宽度以及精深的专业深度,才担任得起应当的教学任务,这样在指导科研工作时学生才能信服。


前不久,教育技术学院新开设了一门自然科学与工程技术课程,因理工科的出身背景,蔡苏被指定担任这门课的教学工作。自然科学与工程技术课相当于通识类课程,要求教师“上知天文下知地理,古今中外无所不知”,教学压力自然不小。为了保证教学质量,出身计算机专业的蔡苏甚至去查阅爱因斯坦相对论的书,逐个知识点地去琢磨,课程得以顺利进行。有人夸蔡苏是“全才”,但他明白,一个老师至少得有500分的知识储备,才能讲出100分的内容,如果自己只有100分的储备,则最多讲出70分左右的东西。一桶水储备的水量越足,可倒出来的水才越多。


除了广博的知识维度以外,蔡苏对专业的理解也是同样的深刻。“胜任高校教师的工作讲究知识面广博,专业精深,方能以知服人”。为了确保专业精深,蔡苏一直为自己树立争当NO.1的信念,给学生起到带头模范作用。因为世俗往往只会记住谁是天下第一,天下第二早却只能被埋没在历史的尘埃中,所以应不断地朝第一名去奋斗。同时,蔡苏也时常鼓励学生要在本行业内成为全世界第一的信念。当今世界,学生具备了国际视野可以开拓自己的胸怀,增强自信心。正是秉承这样的观念,蔡苏十分支持自己的学生积极参加国际学术会议,并帮助他们取得了不少优秀的学术成果。2017年蔡苏带领教育实验室团队赴新西兰参加第25届国际计算机教育应用大会(简称ICCE2017),会上本科生孙健、李皓还拿到了最佳技术实现提名奖。“求其上者得其中,求其中者得其下”,“目标是珠穆朗玛峰,你可能爬不上,但至少能跑五千米吧;但你目标是香山,那也只是爬上了香山而已”,树立目标成为天下第一,并非口出狂言,而是对自己的一种高标准、严要求。


蔡苏透露自己当了三届研究生的班主任,在每次开学的班会上都会对学生说这句话:“三年很长,你可以做很多事情 ;三年很短,你可能会一事无成。”他告诫学生不要荒废时光,应脚踏实地去努力,珍惜在师大学习的机会,为自己的青春留下一些美好的印记。他还常在邮箱中发给学生一句忠告:“Vacation is the best time to make your opponents behind you.”意为:假期是甩掉你对手的最佳时期。因为如果你在玩,但你的对手可能正在学呢。他会要求研一的学生提前来学校,如果是外校考进来的学生,就发远程任务,督促他们提前进入学习状态。


担任“VR/AR+教育”实验室主任的蔡苏戏称自己是“一个老人带着一群小朋友”。目前他的团队包括20名在读的本科生、研究生,团队氛围也十分融洽。“在指导我们做项目、课题、科研的时候,蔡苏老师非常严谨认真,总是能为我们提供第一时间的建议和帮助。而在日常生活中,蔡苏老师是个非常幽默可爱的老师。他经常和我们一起开开玩笑,在制作中英文视频字幕时偶尔出现流行语,和老大相处是一件非常轻松、愉快的事情。”作为2016级本科教育技术专业学生的何思凝这样评价蔡苏。“蔡老师循循善诱、诲人不倦,充分尊重我们意见和想法,培养我们的创造力,不断督促我们前进,并为我们提供充分帮助以谋求我们的个性化发展。蔡老师以身作则、谦逊细致、刻苦奋进,是我们学习的榜样。”16级本科生徐珺岩笑着补充道。同是16级教育技术专业的牛晓杰表示“蔡苏老师是我大学学习和生活中的良师益友。他丰富的阅历与开朗乐观的性格深深地影响了我,他的谆谆教诲促使我脚踏实地、精益求精。可以说,遇到蔡苏老师并成为他的学生,是我大学生活最幸运的事情。”


窗外儿童隐约的嬉笑声依旧,金栗色的阳光铺洒在蔡苏简约的办公桌上,仿佛是在林间跳跃的欢快精灵。蔡苏开玩笑地说:“回忆当年自己读本科的时候志气昂扬,对着一台电脑显得格外地壮志凌云:给我一台电脑,我就能撬动整个地球!”而现在,在教育这个行业领域,蔡苏老师正在用AR技术撬动课堂教学。牢记教育初心,不忘科研使命,我们坚信这位“技术大牛”在自己的学术和人生道路上将拥有更加精彩的未来!

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