楊興波

(廣東省外語藝術(shù)職業(yè)學(xué)院信息學(xué)院，廣東 廣州 510640)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新興技術(shù)，它將虛擬信息疊加到真實(shí)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了虛擬對象與真實(shí)環(huán)境的結(jié)合。隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品研發(fā)成果的逐年遞增，教育專家和研究者們也開始嘗試將該技術(shù)引入到教育領(lǐng)域，通過開展不同層次的教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用研究，既豐富了教育資源與教學(xué)內(nèi)容，為創(chuàng)新教學(xué)方式、提高課堂教學(xué)質(zhì)量創(chuàng)造了條件，又極大地促進(jìn)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)自身的完善和發(fā)展。但作為一項(xiàng)新興技術(shù)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身并非為教育而生，這就需要我們在復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程中，從教育的視角來審視新技術(shù)的特點(diǎn)，用教育理論來指導(dǎo)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的教育應(yīng)用。

一、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)概述

（一）概念

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality)，是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形成的一項(xiàng)新興技術(shù)，即常說的“AR”，又可以被稱作“擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)”，是一種將現(xiàn)實(shí)世界中受時(shí)空限制難以體驗(yàn)到的聲音、視覺、觸覺等真實(shí)信息，通過科學(xué)技術(shù)手段進(jìn)行模擬仿真，然后再與真實(shí)世界進(jìn)行疊加，借助相應(yīng)的硬件設(shè)備再度被人類器官感知，實(shí)現(xiàn)超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)的技術(shù)。

（二）發(fā)展?fàn)顩r

20世紀(jì)60年代，由Morton Heilig提出的混合實(shí)境系統(tǒng)為虛擬現(xiàn)實(shí)的提出提供條件。Jaron Lanier于1989年首次提出了“虛擬現(xiàn)實(shí)”的概念。1990年，TomCaudell首次提出了“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”的概念。從此，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開始進(jìn)入成長階段，并得到了越來越多的關(guān)注與應(yīng)用。

隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，教育專家們也逐步嘗試將該技術(shù)引入到教育領(lǐng)域，經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與教育的結(jié)合，能夠有效地促進(jìn)教育質(zhì)量的提升。自2015年，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)逐漸成為一種重要的教學(xué)方式，有學(xué)者預(yù)測，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的發(fā)展在教育中將會(huì)達(dá)到前所未有的高度。在這一背景下，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品已經(jīng)成為一種新型產(chǎn)業(yè)，研發(fā)出了大量的教育產(chǎn)品，極大地促進(jìn)了教學(xué)方式的創(chuàng)新和發(fā)展。

二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育產(chǎn)品分類

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育產(chǎn)品按功能大致可分為AR電子書、教學(xué)演示、教育游戲和教輔工具。

（一）AR電子書

利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將文章內(nèi)容生動(dòng)化，采用三維的表現(xiàn)方式，將文字制成動(dòng)畫，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的豐富性。與傳統(tǒng)紙質(zhì)書籍相比，在一定程度上能夠提高學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性。利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)形成的電子產(chǎn)品，學(xué)習(xí)者在使用的過程中，能夠從生動(dòng)的畫面中記憶文字，提高知識儲(chǔ)備量。采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)電子書的形式，為學(xué)生課后學(xué)習(xí)提供更為便利的學(xué)習(xí)方式。例如，目前市場上大量出現(xiàn)的有關(guān)早教方面的產(chǎn)品，對幼兒思維創(chuàng)造性的培養(yǎng)有著極其重要的作用。

（二）教學(xué)演示

在教學(xué)過程中，為了幫助學(xué)生準(zhǔn)確地理解所學(xué)知識，提高教學(xué)效率和質(zhì)量，教師通常都會(huì)借助多媒體設(shè)備或某種教具，將一些較為抽象、復(fù)雜的知識和原理以簡明、形象、直觀的方式展示給學(xué)生。利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)以往二維方式難以實(shí)現(xiàn)的效果，將教學(xué)內(nèi)容以三維或動(dòng)畫的效果疊加到現(xiàn)實(shí)場景中，可以實(shí)現(xiàn)多角度、多感官的立體和動(dòng)態(tài)的展示效果。

（三）教育游戲

教育游戲的出現(xiàn)能夠進(jìn)一步將游戲與學(xué)習(xí)有效結(jié)合，提高學(xué)生使用教育游戲的能力。教育游戲應(yīng)用過程能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維以及動(dòng)手能力。雖然教育游戲開發(fā)復(fù)雜，且開發(fā)費(fèi)用較高，但教育游戲能夠?yàn)閷W(xué)生帶來更多的益處。因此，國內(nèi)開始進(jìn)行研究，有關(guān)學(xué)者的不斷研發(fā)已經(jīng)初得效果，為我國教育事業(yè)的發(fā)展提供基礎(chǔ)。

（四）教輔工具

基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)研發(fā)教輔工具，能夠進(jìn)一步提高學(xué)生在課后學(xué)習(xí)的效率。與傳統(tǒng)的教輔工具相比，能夠進(jìn)一步簡化學(xué)生課后查找步驟，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品替代傳統(tǒng)的字典、計(jì)算器等，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。而教輔工具的利用，學(xué)生只需要通過對單詞、句子進(jìn)行掃描，就能夠準(zhǔn)確了解句子的意思，教輔工具也能夠?qū)Σ煌瑖业恼Z言進(jìn)行翻譯。基于移動(dòng)設(shè)備，能夠解除傳統(tǒng)教輔工具帶來的局限性，能夠在不同的地點(diǎn)、不同的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高學(xué)生課后學(xué)習(xí)的效率，使學(xué)生能夠在不斷學(xué)習(xí)的過程中提高自己的能力。

三、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品在教育中的應(yīng)用價(jià)值

（一）應(yīng)用優(yōu)勢

第一，可以提高學(xué)習(xí)者對知識的理解程度。在傳統(tǒng)教育中，教師更多地依賴書本進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生對抽象的知識僅憑想象難以理解。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用三維動(dòng)畫的方式，將學(xué)生以及教師的想象進(jìn)行具體表述，有效地提高了學(xué)生對知識的認(rèn)知和理解。同時(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的合理應(yīng)用既提升了學(xué)生的想象力，又能夠使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，透過現(xiàn)象看到事物的本質(zhì)，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。

第二，能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品采用三維動(dòng)畫方式，將實(shí)際操作中的內(nèi)容具體呈現(xiàn)，有效解決傳統(tǒng)教學(xué)方式帶來的缺陷，為學(xué)生營造較為良好的學(xué)習(xí)氛圍，進(jìn)而提高技術(shù)操作的真實(shí)性，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有了較大提升。

（二）技術(shù)優(yōu)勢

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在教育領(lǐng)域中為教學(xué)提供新的教學(xué)方式。同時(shí)，在物理、化學(xué)、生物等學(xué)科教學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)⒔虒W(xué)實(shí)驗(yàn)真實(shí)地呈現(xiàn)給學(xué)生，模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的使用，一定程度上能夠減少化學(xué)藥劑對于生活環(huán)境的污染。由于實(shí)驗(yàn)操作過程容易產(chǎn)生危險(xiǎn)，為保證學(xué)生的生命安全，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠有效模擬實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生進(jìn)行操作。尤其是在物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)設(shè)備較為昂貴，學(xué)校的資金實(shí)力有限，采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠有效解決這一問題。利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)真實(shí)地模擬實(shí)驗(yàn)過程，既能保證學(xué)生的安全，又能夠提高學(xué)生的操作能力。由此可見，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，在教育領(lǐng)域中具有一定的積極作用，能夠準(zhǔn)確地將自身的價(jià)值體現(xiàn)，進(jìn)而提高教育的質(zhì)量。

四、解決增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品教育應(yīng)用困境的有效策略

目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)類產(chǎn)品的正常運(yùn)行對硬件的配置還具有較大的依賴性，而目前教學(xué)硬件水平還難以滿足正常運(yùn)行的需要。同時(shí)，作為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品教育應(yīng)用的重要參與者——教師，他們對于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的技術(shù)與應(yīng)用理念的認(rèn)識和接受程度以及對于設(shè)備操作的熟練程度，都將會(huì)對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品教育應(yīng)用的效果和推廣產(chǎn)生重要而深刻的影響。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)類教育資源涉及視覺效果、3D等的設(shè)計(jì)，使用者良好的視覺感受和用戶體驗(yàn)是決定產(chǎn)品受歡迎程度的重要因素。如何在適應(yīng)目前的設(shè)備條件和保證運(yùn)行效果和效率之間找到平衡點(diǎn)，是每一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品與資源研發(fā)者在研發(fā)過程中必須思考的問題。

（一）提高觸屏交互技術(shù)的應(yīng)用

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備利用頭戴式顯示器將內(nèi)容呈現(xiàn)，這種設(shè)計(jì)缺少簡約性，并在一定程度上對使用者造成負(fù)擔(dān)，影響使用者的最終感受。為有效解決這一現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)上應(yīng)該盡量簡約。研發(fā)多功能的設(shè)備，既要保證設(shè)備與設(shè)備之間的兼容性，又要保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，才能夠?yàn)樵鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造條件。對于觸屏交互技術(shù)進(jìn)行研發(fā)與創(chuàng)新，以往的交互技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)而進(jìn)行，就是常說的人機(jī)交互模式。觸屏交互技術(shù)是其中的一種應(yīng)用技術(shù)，利用數(shù)據(jù)的傳輸特點(diǎn)將內(nèi)容表現(xiàn)，這種技術(shù)的使用在一定程度上具有簡約性。為此，只有進(jìn)一步將觸屏交互技術(shù)應(yīng)用到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的應(yīng)用中，將單觸屏技術(shù)和多觸屏技術(shù)結(jié)合應(yīng)用在產(chǎn)品研發(fā)中，能夠進(jìn)一步利用人手感應(yīng)對虛擬圖像進(jìn)行設(shè)置，對于這兩種觸屏技術(shù)應(yīng)該結(jié)合使用，才能夠進(jìn)一步提高產(chǎn)品的多樣化，促使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的實(shí)用性增強(qiáng)，提高教育水平。

（二）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有效使用

將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在實(shí)際的教學(xué)中，教師對于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的理念認(rèn)識不清，造成教學(xué)無法有效開展，無法正確地利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，同時(shí)也會(huì)造成教學(xué)內(nèi)容的缺失。

首先，教師對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行了解，并能夠主動(dòng)去嘗試新的教學(xué)方式，由此確定的教學(xué)內(nèi)容更具有豐富性，促使學(xué)生思維方式不斷創(chuàng)新。

其次，在學(xué)校中積極宣傳增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，使全校師生能夠?qū)υ摷夹g(shù)有準(zhǔn)確的認(rèn)識，并能夠準(zhǔn)確使用，尤其是學(xué)生利用教輔工具，能夠進(jìn)一步提高課堂學(xué)習(xí)以及課后學(xué)習(xí)的效率，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的使用，一定程度上也為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)方式，并能夠有效提高學(xué)生對知識的思考。

最后，學(xué)校應(yīng)加大資金投入購置先進(jìn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，在校園內(nèi)營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對實(shí)驗(yàn)過程的模擬，能夠幫助學(xué)生正確了解實(shí)驗(yàn)過程，在一定程度上減少實(shí)驗(yàn)對環(huán)境造成的污染，促使教學(xué)質(zhì)量能夠有效提升。

（三）豐富增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的功能

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品應(yīng)用在教育領(lǐng)域中，要想保證該產(chǎn)品能夠更好地提高教學(xué)質(zhì)量，需要進(jìn)一步研發(fā)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的功能，并保證產(chǎn)品功能多樣化，才能夠進(jìn)一步豐富教學(xué)方式。比如，利用3D立體顯示，能夠在實(shí)際的教學(xué)中將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全方位的呈現(xiàn)。由此可見，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，對提升教育的質(zhì)量具有非常積極的作用。

綜上所述，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品應(yīng)用于教育中，通過虛擬對象與真實(shí)情境的融合，將教學(xué)內(nèi)容具體化，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識，也促進(jìn)了教師教學(xué)理念和教學(xué)方式的有效轉(zhuǎn)變，從而進(jìn)一步促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提升。在復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程中，教育工作者也要從教育的視角來不斷審視新技術(shù)的特點(diǎn)，用教育理論來指導(dǎo)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的教育應(yīng)用，以期實(shí)現(xiàn)更高的教育目標(biāo)。

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