趙鐵瑛　胡姍姍

（長春廣播電視大學(xué)，吉林 長春 130000）

當(dāng)微課程遇見增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)

趙鐵瑛胡姍姍

（長春廣播電視大學(xué)，吉林 長春 130000）

本文主要記述了增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)在微課程《西方雕塑互動賞析》中的應(yīng)用，探討開發(fā)過程中各個環(huán)節(jié)遇到的問題，分析提出相應(yīng)的解決方案，驗證增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)在微課程中應(yīng)用的可行性，為后續(xù)系列微課程的開發(fā)總結(jié)經(jīng)驗指導(dǎo)方向。

微課；增強(qiáng)現(xiàn)實；互動AR卡

隨著近年來教育技術(shù)的迅猛發(fā)展，微課已經(jīng)成為教育信息化的重要組成部分，微課的快速發(fā)展并非偶然，它每節(jié)只有5到8分鐘時間短、教學(xué)內(nèi)容少、知識點集中、表現(xiàn)手法多樣趣味性強(qiáng)、資源容量小適合網(wǎng)絡(luò)傳輸手機(jī)上觀看，這些特點滿足了現(xiàn)代社會快節(jié)奏的學(xué)習(xí)需要，因此我校也在積極的開發(fā)微課程資源，然而不同課程教授的知識點不同，需要表現(xiàn)手法也不同，比如《西方雕塑互動賞析》這門微課，在講解時需要全方位立體的展示雕塑，還希望學(xué)生能與雕塑互動，要達(dá)到這種效果使用傳統(tǒng)的視頻講解表現(xiàn)總是差強(qiáng)人意，所以引入了增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)，更好的為微課中講解的知識點服務(wù)。

增強(qiáng)現(xiàn)實英文為Augmented Reality，簡稱AR，是本世紀(jì)90年代產(chǎn)生的一種技術(shù)手段，它有著實時地運(yùn)算攝影機(jī)影像位置及角度并添加相應(yīng)圖像的能力，可以輕松的在屏幕上實現(xiàn)把虛擬的物體放在現(xiàn)實世界并進(jìn)行互動。增強(qiáng)現(xiàn)實具有三大特點：一、虛擬世界與真實世界的信息集成；二、隨時隨地的交互性；三、在真實三維空間中增添虛擬定位物體。增強(qiáng)現(xiàn)實目前已經(jīng)在商業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用，比如宜家推出一款手機(jī)應(yīng)用程序，可以將你在網(wǎng)上看到的家具不同搬運(yùn)就放到你的家里，真實的環(huán)境和虛擬的家具實時地疊加到了家庭環(huán)境中。但是在教育資源如微課程方面應(yīng)用的還比較少，可以預(yù)見的是未來的教育資源建設(shè)領(lǐng)域中增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)必將大展身手。

一、增強(qiáng)現(xiàn)實互動微課程

《西方雕塑互動賞析》這門微課的創(chuàng)新點在于應(yīng)用了增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)，即有生動的視頻講解又有主動式的互動體驗。彌補(bǔ)了微課本身通過移動設(shè)備屏幕學(xué)習(xí)，學(xué)生無法親自體驗的弊端。

此微課主要包含兩個部分，視頻講授部分采用了虛擬演播+三維動畫技術(shù)，互動體驗部分應(yīng)用了增強(qiáng)現(xiàn)實+互動卡片技術(shù)。

視頻講授部分為教師與虛擬的三維雕塑動畫互動，穿越時空將雕塑作品呈現(xiàn)在觀者眼前。以往賞析雕塑作品的時候，大都使用雕塑圖片的展示方式，觀者只能了解到雕塑一個角度的外貌，然而對于立體藝術(shù)的雕塑而言是萬萬不夠的，此微課的創(chuàng)造性的應(yīng)用計算機(jī)三維立體模型全方位多角度的展示雕塑作品的全貌，并結(jié)合虛擬演播實拍摳像技術(shù)等透過材質(zhì)、體量、細(xì)節(jié)深度挖掘其藝術(shù)表現(xiàn)力。

互動體驗部分為增強(qiáng)現(xiàn)實互動體驗環(huán)節(jié)，觀者在聽完課程后，可以利用手中的手機(jī)或者平板電腦掃描AR卡與雕塑角色互動，AR卡上的會出現(xiàn)立體的雕塑效果并隨著卡片的旋轉(zhuǎn)而變動角度，做出各種姿態(tài)，比如為維納斯接上斷臂，雕塑擲出鐵餅等動態(tài)試驗效果，并有解說聲音引導(dǎo)賞析。AR卡成為學(xué)生擴(kuò)展知識的有效手段，使得課后復(fù)習(xí)變得豐富多彩。

二、應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)微課程的制作流程

微課視頻：劇本、錄音攝像、素材收集、動畫制作、后期剪輯合成

AR卡設(shè)定：卡片設(shè)計、人物模型制作、動畫效果制作、音效合成

程序開發(fā)：開發(fā)軟件選擇

輸出程序客戶端安卓系統(tǒng)、IOS系統(tǒng)、window系統(tǒng)

安裝到應(yīng)用終端手機(jī)、平板、臺式電腦

效果測試：測試視頻格式播放的流暢性

測試應(yīng)用程序跨平臺的穩(wěn)定性

三、開發(fā)過程中遇到的問題及解決方案

將增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在微課中，開發(fā)過程也是遇到新問題并尋找問題解決方案的探索過程。

1、在微課視頻制作中

（1）幫助教師提高“演技”

由于互動微課設(shè)定為實拍環(huán)節(jié)采用虛擬演播與三維動畫結(jié)合的方式，教師的角色已經(jīng)不在是坐在桌前照本宣科，而是加入了多個教師與虛擬三維雕塑模型互動的鏡頭，如教師與大衛(wèi)雕塑比身高，模擬擲鐵餅者動作讓觀眾猜是誰的畫面，這就一定程度上加入了教師表演的成分。

然而在實際拍攝教師講授知識視頻過程中，由于教師并不是專業(yè)的表演者，有些劇本中設(shè)計的為豐富畫面效果做的動作和表情，教師做起來很不自然，通過監(jiān)視器看到畫面的效果也不夠理想，這時就要反復(fù)和教師溝通，多次拍攝最終得到滿意效果。出現(xiàn)狀況的還有虛擬拍攝時，老師必須對著空空的藍(lán)背景做動作和表情，有時會位置與合成的三維模型位置不對等或者會有距離過近、過遠(yuǎn)的情況出現(xiàn)，這時就要通過后期調(diào)整模型的屬性以適應(yīng)實拍場景。

（2）認(rèn)真選擇高清素材

講授課程視頻為保畫面效果使用高清攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，1080P的分辨率使得素材收集工作變得困難重重，網(wǎng)上下載的圖片分辨率大都不夠，可用的寥寥無幾，720P的視頻素材更是無法直接使用，這時有人提出將微課整體降低成標(biāo)清的建議，但是這樣會降低微課的質(zhì)量是不被容許的，最終是花費(fèi)大量時間將圖片素材重新修理擴(kuò)大，部分視頻素材使用三維動畫代替，保證了微課的清晰度。

2、AR卡設(shè)定制作過程中

在此過程中受到客觀條件的制約必須做出選擇，真正體會到魚與熊掌不可兼得的痛苦。從卡片內(nèi)容的設(shè)計到材質(zhì)的選擇，從模型外觀的精度到大小的掌控，都要拿捏的恰到好處。

（1）AR卡片設(shè)計及印制材質(zhì)

AR卡片畫面內(nèi)容的設(shè)計要求既生動又簡潔，考慮到觀眾對所講雕塑的認(rèn)知度，大衛(wèi)沒有選擇全身像而是只用了頭部的特寫，體現(xiàn)出他目光遠(yuǎn)眺的瞬間，維納斯則選擇了有代表性的斷臂胸像，擲鐵餅者為了體現(xiàn)出完整的運(yùn)動造型使用了全身的入畫的形式，為保證畫面效果統(tǒng)一，還對卡片背景顏色進(jìn)行了調(diào)整。針對不同終端卡片大小設(shè)計了兩種方案，10cm×10cm的適合使用手機(jī)客戶端的用戶手持體驗學(xué)習(xí)，20cm×20cm的適合將卡片放在桌上，用平板電腦或筆記本掃描識別。在印刷的材質(zhì)選擇上也要注意，使用啞光的厚紙卡，這樣做是為了避免反光和彎曲帶來的不識別。

（2）充分考慮終端性能

由于應(yīng)用的終端主要是手機(jī)和平板電腦，這就要考慮到手機(jī)及平板電腦的處圖形理的性能，這使得在雕塑模型制作上運(yùn)行流暢性與細(xì)節(jié)完美不可兼得。

由于微課程中涉及到的雕塑模型極其復(fù)雜，要求制作者必須有扎實的美術(shù)功底與造型能力，經(jīng)典雕塑造型必需準(zhǔn)確，又要足夠的時間雕刻細(xì)節(jié)，這時就出現(xiàn)一個問題，模型面數(shù)多了則運(yùn)算速度慢，面數(shù)少了細(xì)節(jié)又不夠，如何解決呢？經(jīng)過試驗選擇使用zbrush建模，充分還原雕塑細(xì)節(jié)如維納斯衣服的褶皺、大衛(wèi)的卷發(fā)等，使用高精度的模型渲染出貼圖，然后使用低精度模型烘焙。這樣既最大程度的保留了細(xì)節(jié)又精簡了面數(shù)，同時也減掉了不必要的粒子特效特效的保障了終端運(yùn)行的流暢性。

3、客戶端應(yīng)用程序開發(fā)：

當(dāng)增強(qiáng)現(xiàn)實互動微課的創(chuàng)意在頭腦中形成后，我便開始尋找一款能夠?qū)崿F(xiàn)我想法的媒介，最初我找到了增強(qiáng)現(xiàn)實的公共網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺，如天眼、視+等網(wǎng)站，可以通過上傳識別圖片及模型下載公共客戶端的方式創(chuàng)建AR卡，但是網(wǎng)站對模型動畫及材質(zhì)效果支持的并不全面，而且天眼掃描圖片前還要掃描二維碼，使的用戶體驗大打折扣，所以放棄了使用公共平臺的想法。后來我搜索到夢想編輯器這款軟件，看了簡介頓時為之一振，正是我想要的，可是下載后卻無法使用，打電話咨詢公司得到的回復(fù)是該軟件不對外開放。最后我把目光投向了專業(yè)的游戲引擎Unity3D，它是實時互動內(nèi)容的多平臺綜合型游戲開發(fā)平臺，配合SDK實現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實互動微課效果。開發(fā)完成后輸出應(yīng)用程序客戶端分別適用于安卓系統(tǒng)、蘋果系統(tǒng)、window系統(tǒng)。

最終的效果測試階段：

首先，測試視頻格式播放的流暢性，由于是高清文件所以體積龐大，5分多鐘的視頻沒有經(jīng)過壓縮要占1G的空間，為了方便網(wǎng)絡(luò)傳輸及手機(jī)觀看，使用格式工廠將視頻壓縮成MPGE4格式，這樣既方便下載也保留了高清的屬性。

其次，測試應(yīng)用程序跨平臺的穩(wěn)定性，將應(yīng)用程序安裝在安卓系統(tǒng)的三星手機(jī)、平板及IOS系統(tǒng)的蘋果手機(jī)上，測試效果十分滿意。但是當(dāng)測試到window的筆記本時，識別卡片出現(xiàn)了反應(yīng)遲鈍的效果，遠(yuǎn)距離時甚至無法識別，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是筆記本電腦本身的攝像頭分辨率太低所致，為此更換了可以自動對焦的高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭問題解決，當(dāng)觀眾手持卡片站在投影前時，手上就會出現(xiàn)運(yùn)動的雕塑，并配有解說，可以旋轉(zhuǎn)卡片觀賞雕塑不同的角度。

四、互動微課程開發(fā)的意義

微課現(xiàn)在已經(jīng)成為不可或缺的課程資源形式，它符合現(xiàn)代人隨時隨地利用碎片化時間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的要求，但也有其弊端，比如課程內(nèi)容有限、不夠系統(tǒng)化、與學(xué)生的交互性差等。這就要求微課程制作不能滿足于當(dāng)前的錄制屏幕或教師講解的單一模式，必須主動結(jié)合新技術(shù)，實現(xiàn)內(nèi)容呈現(xiàn)方式的多樣化，給學(xué)生更多更豐富的互動體驗。隨著探索的不斷深入，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)在微課程開發(fā)上有著獨特的優(yōu)勢，極大地拓展了微課程的外延，吸引學(xué)生養(yǎng)成主動復(fù)習(xí)的好習(xí)慣，并通過互動卡片將多個微課連接起來，形成系統(tǒng)，完成系列的學(xué)習(xí)。

另外對教師而言，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)也給教學(xué)方式帶來重大的變革，首先，增強(qiáng)現(xiàn)實互動微課將視頻課程與互動AR卡片相互結(jié)合，改變學(xué)生的閱讀瀏覽習(xí)慣。視頻微課程無法呈現(xiàn)的內(nèi)容可以通過增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)展現(xiàn)出來，教師對當(dāng)前知識點的講解，學(xué)生可以配合互動AR卡片進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)以及知識點的拓展，從而提高學(xué)習(xí)熱情。其次，由于增強(qiáng)現(xiàn)實互動AR卡片給學(xué)生帶來生動鮮活的互動體驗，因此可以吸引學(xué)生的注意力和關(guān)注度，到對微課產(chǎn)生濃厚的興趣主動學(xué)習(xí)。

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1008-7508（2015）11-0122-02

2015-09-11

趙鐵瑛（1966-），女，吉林長春人，長春廣播電視大學(xué)教授，碩士，研究方向：經(jīng)濟(jì)管理、遠(yuǎn)程教育。胡珊珊（1982-），女，吉林長春人，長春廣播電視大學(xué)講師，碩士，研究方向：現(xiàn)代教育技術(shù)、課件制作。