增強虛擬現實技術在兒童教育中的應用

摘要：隨著科技和時代的發展，新技術科技的不斷涌現助推著許多傳統行業的升級和進步，兒童教育作為大眾普遍接受且需求旺盛的教育產業，也需要有新科技技術的助力，增強虛擬現實技術作為傳統教育與新科技融合的橋梁，已經逐步走入我們的生活。

關鍵詞：兒童教育；增強虛擬現實1增強虛擬現實技術的背景

虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）是近年來出現的高新技術，虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以即時且沒有限制地觀察三維空間。虛擬現實而增強虛擬現實（Augmented Reality，簡稱AR）是在虛擬現實基礎上發展起來的新技術，是通過計算機系統提供的信息增加用戶對現實世界感知的技術，并將計算機生成的虛擬物體、場景或系統提示信息疊加到真實場景中，從而實現對現實的“增強”。它將計算機生成的虛擬物體或關于真實物體的非幾何信息疊加到真實世界的場景之上，實現了對真實世界的增強。同時，由于用于與真實世界的聯系并未被切斷，交互方式也就顯得更加自然。

2傳統兒童教育領域現狀

傳統領域的兒童教育已經是一個很成熟的產業，主要有兒童讀物、繪本、游戲、玩具、動畫和其他視聽媒體產品等類別。作為一個需求巨大的市場，豐富多彩的產品鏈是滿足消費者需求的基礎。但是在現有的兒童教育產品中，教育模式基本上還屬于比較落后的形式，兒童作為教育環節的主要參與者卻往往處于被動學習和觀看的地位。而家長作為教育的次要參與者，也無法有效的融入教育環節中和孩子產生較多的交互，更多的情況下，家長都作為教育產品使用的講述者或主要使用者。從教育方式上來看，被動的學習效率本身就是低下的，尤其在嬰幼兒階段的初級啟智教育，家長是無法要求孩子按照成年人的思路展開主動學習的。在當下信息資訊飛速膨脹的時代中，各種新技術新方法新知識的不斷涌現，兒童教育也需要尋找新的技術新的方法來提升教育的效率和趣味性，傳統的兒童教育產品與教育模式已經漸漸的跟不上時代的要求。

3新媒體技術在兒童教育領域的問題

隨著手機、平板電腦等電子設備的普及，越來越多的家長選擇使用方便快捷的教育類APP來取代傳統的書本和影音模式的教育方式。固然，手機程序和電子設備的廣泛使用，是科技進步的必然，也代表了先進的教育方式和理念，但是過度的依賴電子產品也會帶來許多不利的影響。比如，嬰幼兒期的兒童在智力發展和認識世界的過程中，不僅僅依賴于視覺和聽覺，觸覺、嗅覺和味覺也是兒童認識世界、了解世界的方法。而簡單的APP程序，只能解決視覺和聽覺的需求，反而忽略了觸覺等肢體感官上的體驗。從智力開發和兒童身體機能的培養來看，目前流行的新媒體教育手段還比較單一，難以滿足兒童教育的各方面需求。

現在流行的教育APP基本上還是傳統視聽手段的延續，在屏幕中以點擊、動畫播放等形式出現，內容形式呆板、內容更新也無法保證，在操作方式上對于使用者的要求也比較高，UI設計和操作模式很難兼顧家長和兒童不同年齡層次的需求。同時，媒體內容對于設備的依賴性比較高，所有的內容都必須在屏幕的方寸之間來觀看，不利于家長和孩子一起學習、娛樂和體驗，在教育過程上就處于一個不斷弱化不斷限制化的流程中，使用者只能被動的使用和接受。

4增強虛擬現實技術在兒童教育產品中的嵌入

那么，傳統的教育領域與新技術新科技如何銜接和配合呢？增強虛擬現實技術的出現就滿足了新媒體教育的短板，因為AR技術不僅僅依賴于電子設備、也需要現實環境的參與和配合。在視聽的基礎上，配合以觸覺、嗅覺甚至味覺的各種因素相互交融，滿足了兒童成長中探索世界的各種需求，最大限度的模擬出一個內容豐富、易于體驗的教育環境和背景。

AR技術的核心是基于真實圖像的圖形識別技術與三維技術，從技術層面來看，AR技術就需要傳統教育內容的配合。結合兒童教育書本讀物，配合以電子設備端執行的多媒體程序，從真實書本的觸覺體驗開始，通過手機等設備的視覺聽覺展示，繪聲繪色的講述演繹教育內容，形成完整的兒童認知體系。AR技術需要電子設備的支持，如廣泛使用的手機和平板電腦，而現在基本上所有的電子設備都有攝像頭的配置，所以在設備的普及率和兼容性上不會有大的問題。使用Unity3D軟件進行ARAPP程序的開發、制作和發布，同時可以為IOS以及Andriod系統提供產品，在技術流程上也不存在限制。通過電子設備與實體讀物的配合，不僅提高了趣味性，也加強了父母與兒童之間的配合性。

以視彩堂互動科技出品的增強虛擬現實兒童教育產品《巴布巴布》為例（圖1），產品包含了實體兒童繪本、卡通形象徽章、織物觸感外套、手機APP程序。既有可讀可看可觸可玩的實物，還有手機平臺的AR程序，兩者互相配合來給兒童講述繪本內的科教內容。《巴布巴布》擁有7個可愛的卡通動物角色，通過圖形、文字、動畫、語音等內容，讓兒童了解不同動物的習性、特征和虛擬的性格，在娛樂中學習小動物的相關知識。程序端不設控制界面，只需要通過手機的攝像頭來觀察繪本和徽章就可以看到聽到三維的動畫形象來講述小故事，完全沒有操作限制和難度，大人孩子均可輕松上手。同時徽章還可以當作棋子在繪本的地圖上來游戲，大人孩子可以一同體驗游戲過程，同樣也可以在屏幕中看到三維形象有趣的交互過程。從這一款AR兒童教育產品來看，從手段上實現了全方位學習體驗的功能，在教育體驗性的環節上帶來了許多傳統讀物和電子讀物無法實現的功能，不僅面對兒童，同時也需要家長的積極參與，通過AR的技術手段來建立家長和孩子之間的學習紐帶，也解決了家庭線下教育的空缺。希望這樣的讀、看、聽、觸、玩的教育游戲相結合的過程，給兒童教育產品的設計者提供了新的思路和目標。

圖1增強虛擬現實兒童讀物《巴布巴布》5結語

通過對于AR技術在兒童教育中應用層次及與傳統APP教育軟件優缺點的分析，對AR技術以及設計和實現的方法應該有了一定深度的了解。從《巴布》兒童教育產品來看，AR技術在兒童教育領域中的應用還有很大的拓展性，可以預見到，利用AR技術的靈活性和科技性，從教育的角度出發兼顧圖形設計、故事性、趣味性、互動性的新媒體兒童教育產品會在未來的教育產業占得一席之地。參考文獻：

[1] 馬登哲.虛擬現實與增強現實技術及其工業應用[M].上海交通大學出版社，2011.作者簡介：張帆，女，山西太原人，碩士，助教，研究方向：新媒體、互動、動畫、兒童教育。