杜煜 岳俊華 甄文銘 解乘 高鵬志

【摘要】傳統(tǒng)課堂令學生感到枯燥，書本上密密麻麻的文字，復雜的生物結(jié)構(gòu)、立體幾何等內(nèi)容，需要學生想象理解。而AR（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)可以改變這些現(xiàn)象。AR技術(shù)在現(xiàn)在的教學中具備良好的運用前景，合理應用AR技術(shù)將會使教學變得豐富多彩和教學的簡潔性。使教學有新的形式和方法。使用AR技術(shù)在教育方面，還可提高教學效率。

【關(guān)鍵詞】AR技術(shù) 虛擬頭盔 教育可視化

一、引言

運用AR技術(shù)出現(xiàn)的內(nèi)容是三維立體的，通過AR技術(shù)，學生們的課堂體驗從老師在黑板面授轉(zhuǎn)移到到三維立體層面，不再是老師用籠統(tǒng)的概念讓同學們憑自己的想象力去學習書本上的不一描述清楚的難點，而是給人以真實的三維空間，讓同學能夠置身于與真實世界里幾乎無差別的模擬場景，讓同學真正走進書本，有助于學生了解和記憶。

二、什么是AR

現(xiàn)實增強，又叫“增強現(xiàn)實技術(shù)”。增強現(xiàn)實技術(shù)是一種人機交互技術(shù)。它可以實現(xiàn)人和計算機的交流，它可以把虛擬現(xiàn)象和現(xiàn)實世界相連接，做到虛實結(jié)合，AR是運用計算機生成一種視覺、聽覺、觸覺和和身體舉動等的虛構(gòu)的環(huán)境 ，經(jīng)過各種傳感設(shè)施讓使用者身臨其境 ，完成使用者和虛擬環(huán)境直接進行彼此交互的目的，提高辦事效率。

在AR技術(shù)運用中 ，使用者不僅可以體驗到和現(xiàn)實一樣的感覺還可以獲得存在缺陷的信息。由于AR技術(shù)是將虛擬空間帶入現(xiàn)實生活并與之結(jié)合，通過AR技術(shù)可以使二者連接。因此，AR技術(shù)實現(xiàn)教育可視化應用是非常有發(fā)展的 ，它用于教育是非?？尚械?。

AR技術(shù)是一種完成人腦和電腦相互交互的技術(shù)，我們可以利用這種技術(shù)，將虛擬場景實體化。它是以交互性和系統(tǒng)的構(gòu)想為特性而制造的高級計算機人機互動界面。用戶不僅可以通過AR技術(shù)實現(xiàn)在虛擬世界中體驗真實的感覺，還可以突破時間空間等限制，感受與現(xiàn)實截然相反的虛擬世界的魅力。

三、硬件平臺

AR技術(shù)的應用是一個虛構(gòu)世界和現(xiàn)實世界相結(jié)合 ，它是計算機圖形和可視化技術(shù)，產(chǎn)生的虛構(gòu)世界 ，并經(jīng)過傳感技術(shù)將虛擬對象放在切實的環(huán)境中 ，借助設(shè)施將虛擬與真實環(huán)境融為一體。

AR在教育中應用的硬件平臺的組成包含：計算機系統(tǒng)、視頻輸入轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、動作捕捉跟蹤系統(tǒng)、視頻顯示系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)。更需要一套完整、成熟的軟件。

四、系統(tǒng)研究的意義及原因

1、開發(fā)新的教育形式，為社會的發(fā)展提供人才。

2、把AR技術(shù)運用在教學的的各個過程，使AR成為教學工具。并適用于各個年齡階段的學生。

3、AR教育能夠提高學生的學習趣味，提高教學效率。

4、AR的可視化、互動性用在教育可以設(shè)計出老師和同學拉進關(guān)系的學習方案：例如，游戲化教學。

5、化學、物理等以鉆研試驗為主學科在學習過程中需要做模擬實驗，近距離切實的接觸具備一定的風險，對人的身體有害。而運用AR技術(shù)，能夠進行虛構(gòu)的實驗，并且可以獲得相同的實驗結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)，但是教學中的危險卻大幅度降低了。

6、AR能夠讓不同的老師，學生聚集在一個辦公室，和教師。完成學術(shù)的商討和傳授知識。達到真是互動的效果。

五、設(shè)計與實現(xiàn)

AR教學交互在現(xiàn)在的教學中主要是通過2種模式完成的，分別是基于圖像的識別（image-AR）和基于位置（location/AR）的識別。這2種識別技術(shù)都需要虛擬頭盔、傳感器等裝置支持。

六、結(jié)語

AR技術(shù)的特性現(xiàn)實感、交替性、多樣性。其中現(xiàn)實感是AR的最實質(zhì)性的特征，它可以使虛擬世界與現(xiàn)實生活完美結(jié)合，并使使用者置身其中直接感受物質(zhì)的本質(zhì);學生在現(xiàn)實環(huán)境中進行可視化操作，操作虛擬事物體會他的性質(zhì)

由項目人員制作的AR技術(shù)軟件，在AR物理，化學實驗中，學生能夠運用實驗臺和AR技術(shù)進行真假結(jié)合的實驗來得到實驗的結(jié)果，近距離安全的感受物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學反應;因為AR技術(shù)的多樣性，所以我們可以進行協(xié)作學習、自主學習，從而加深我們對知識或物體概念、構(gòu)造、性質(zhì)的了解。

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基金項目：吉林建筑大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，項目編號：2018S1127。