基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)形式研究

摘 要：隨著移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的迅猛發(fā)展及手持設(shè)備的普及，使得基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)形式成為可能。本文首先介紹了移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的發(fā)展現(xiàn)狀，接著闡述了應(yīng)用于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)的手持設(shè)備，然后闡述了移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)，最后分析了其所面臨的問題及其應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù) 手持設(shè)備 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí) 應(yīng)用前景

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（c）-0026-01

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR）技術(shù)，也被稱之為混合現(xiàn)實(shí)，是由虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality， VR）發(fā)展出來的新領(lǐng)域，是近年來國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。所謂增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬物體或信息與真實(shí)環(huán)境進(jìn)行合成，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)的增強(qiáng)或擴(kuò)充的技術(shù)[1]。目前增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、游戲、教育等眾多領(lǐng)域。

移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Mobile AR）技術(shù)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)分支。其使用網(wǎng)絡(luò)攝像頭、智能手機(jī)或者其他設(shè)備進(jìn)行對(duì)現(xiàn)實(shí)世界圖像的捕捉，進(jìn)而在顯示器顯示的3D圖像上添加文字信息、鏈接或其他物體。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)特別是移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，未來將蘊(yùn)藏著巨大的市場(chǎng)。賽迪網(wǎng)于今年3月報(bào)道稱，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)增長(zhǎng)指數(shù)將從2011年的1.8125億美元預(yù)計(jì)增長(zhǎng)至2018年的51.5592億美元；到2014年，將有近8.64億款移動(dòng)設(shè)備配備增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)；預(yù)計(jì)到2017年，每年下載至智能手機(jī)和平板電腦中的移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用將達(dá)到250億個(gè)[2]。

目前移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)使人感興趣的有價(jià)值的應(yīng)用主要有：室內(nèi)外定位、報(bào)刊內(nèi)容動(dòng)態(tài)展示及互動(dòng)學(xué)習(xí)等。而在教育領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在立體書籍、幼兒教育和技能培訓(xùn)等幾個(gè)方向。本文主要探討基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)形式的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)與未來發(fā)展。

1 基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)的手持設(shè)備

傳統(tǒng)的Mobile AR系統(tǒng)通常是由頭盔式顯示器、跟蹤GPS、虛擬信息生成裝置組成。這些設(shè)備沉重、笨拙，無法提供方便自如的使用感，同時(shí)，設(shè)備造價(jià)昂貴，不適用于大范圍學(xué)習(xí)使用。

隨著移動(dòng)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是各種手持設(shè)備，如PDA、智能手機(jī)等，因其體積小、攜帶方便、功耗低等特點(diǎn)，成為移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的良好平臺(tái)。目前，絕大多數(shù)智能手機(jī)、PDA已具有內(nèi)置攝像頭及彩色顯示屏，符合移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的顯示要求。能夠?yàn)榇蠖鄶?shù)學(xué)習(xí)者接受。

2 基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)

2.1 基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)應(yīng)用

國(guó)外開發(fā)了一款在iPhone上運(yùn)行的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件，其能夠通過手機(jī)屏幕以三維顯示的方式在實(shí)際電路板上疊加學(xué)習(xí)者想要搭建的電子元器件，從而可以通過虛擬電子元器件使學(xué)習(xí)者進(jìn)行電路搭建的自主學(xué)習(xí)[3]。

國(guó)內(nèi)曼恒的研發(fā)人員于2012年底開發(fā)了一款Mobile AR平臺(tái)，其可以將一本普通紙質(zhì)圖書中的二維圖像內(nèi)容，通過手持設(shè)備以互動(dòng)的形式來展現(xiàn)對(duì)應(yīng)的三維內(nèi)容。

2.2 基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)形式的優(yōu)勢(shì)

（1）知識(shí)可視化，激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣：對(duì)于學(xué)習(xí)者來說，通過傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)形式進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，很多知識(shí)較為抽象、枯燥，特別是一些問題很難直觀的呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者。而移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的學(xué)習(xí)形式，可以將生動(dòng)有趣的聲音、影像、動(dòng)畫等通過手持設(shè)備（手機(jī)等）的顯示屏呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，讓學(xué)習(xí)者可以直觀的看到、聽到原本相對(duì)抽象的知識(shí)，從而激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。

（2）實(shí)時(shí)交互性，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果：移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的學(xué)習(xí)形式，給學(xué)習(xí)者提供了交互學(xué)習(xí)環(huán)境，這種虛擬與真實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境給學(xué)習(xí)者提供了豐富的情感體驗(yàn)[4]。學(xué)習(xí)者通過手持設(shè)備與虛擬物體進(jìn)行互動(dòng)，親身體驗(yàn)所學(xué)內(nèi)容，親自動(dòng)手參與到了學(xué)習(xí)中，加深對(duì)知識(shí)的理解并強(qiáng)化了記憶，提高學(xué)習(xí)者的動(dòng)手能力和自主學(xué)習(xí)能力，提高了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。

（3）超現(xiàn)實(shí)感官體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者三維空間感：移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的學(xué)習(xí)環(huán)境是三維的，在地理、化學(xué)、物理等一些教學(xué)中，通過對(duì)三維的空間星系、分子結(jié)構(gòu)、磁感線以及分子運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行增強(qiáng)顯示。在三維空間環(huán)境中可以加深對(duì)這些知識(shí)的理解，也培養(yǎng)了學(xué)習(xí)者的三維空間感。

3 基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)形式面臨的問題

從目前看，盡管移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)已經(jīng)顯示出了在教育教學(xué)領(lǐng)域中廣泛的應(yīng)用前景，但基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)形式也面臨著以下幾方面的問題：（1）技術(shù)不夠完善：目前的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)還處于起步階段，大規(guī)模應(yīng)用還需要配備增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模塊的移動(dòng)設(shè)備的普及以及技術(shù)的進(jìn)一步完善。（2）開發(fā)周期長(zhǎng)：對(duì)于將移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)廣泛應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域來說，以目前的技術(shù)水平與手段，開發(fā)相應(yīng)的軟件需要驚人的工作量。（3）成本較高：將移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于普通學(xué)習(xí)者的知識(shí)學(xué)習(xí)需要不菲的花費(fèi)。包括移動(dòng)手持設(shè)備及相應(yīng)應(yīng)用軟件的費(fèi)用。

4 結(jié)語

隨著移動(dòng)設(shè)備在學(xué)習(xí)者中的普及以及移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的完善，移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)必將給學(xué)習(xí)者帶來前所未有的感官體驗(yàn)和交互享受，移動(dòng)學(xué)習(xí)將在未來幾年迅速普及，成為學(xué)習(xí)者所熱衷的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] Azuma R.Survey of augmented reality [J].Teleoperators and Virtual Environments，1997，6（4）：355-385.

[2] http：//news.ccidnet.com/art/1032/20130315/4802903_1.html？from=www.hao10086.com

[3] 劉越.移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)及研究進(jìn)展[J].辦公自動(dòng)化，2012（19）：5-7.

[4] 雷靜.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2011，257（35）：7-8.