當微課程遇見增強現實技術

趙鐵瑛　胡姍姍

（長春廣播電視大學，吉林 長春 130000）

當微課程遇見增強現實技術

趙鐵瑛胡姍姍

（長春廣播電視大學，吉林 長春 130000）

本文主要記述了增強現實技術在微課程《西方雕塑互動賞析》中的應用，探討開發過程中各個環節遇到的問題，分析提出相應的解決方案，驗證增強現實技術在微課程中應用的可行性，為后續系列微課程的開發總結經驗指導方向。

微課；增強現實；互動AR卡

隨著近年來教育技術的迅猛發展，微課已經成為教育信息化的重要組成部分，微課的快速發展并非偶然，它每節只有5到8分鐘時間短、教學內容少、知識點集中、表現手法多樣趣味性強、資源容量小適合網絡傳輸手機上觀看，這些特點滿足了現代社會快節奏的學習需要，因此我校也在積極的開發微課程資源，然而不同課程教授的知識點不同，需要表現手法也不同，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，還希望學生能與雕塑互動，要達到這種效果使用傳統的視頻講解表現總是差強人意，所以引入了增強現實技術，更好的為微課中講解的知識點服務。

增強現實英文為Augmented Reality，簡稱AR，是本世紀90年代產生的一種技術手段，它有著實時地運算攝影機影像位置及角度并添加相應圖像的能力，可以輕松的在屏幕上實現把虛擬的物體放在現實世界并進行互動。增強現實具有三大特點：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。增強現實目前已經在商業領域得以應用，比如宜家推出一款手機應用程序，可以將你在網上看到的家具不同搬運就放到你的家里，真實的環境和虛擬的家具實時地疊加到了家庭環境中。但是在教育資源如微課程方面應用的還比較少，可以預見的是未來的教育資源建設領域中增強現實技術必將大展身手。

一、增強現實互動微課程

《西方雕塑互動賞析》這門微課的創新點在于應用了增強現實技術，即有生動的視頻講解又有主動式的互動體驗。彌補了微課本身通過移動設備屏幕學習，學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，互動體驗部分應用了增強現實+互動卡片技術。

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，然而對于立體藝術的雕塑而言是萬萬不夠的，此微課的創造性的應用計算機三維立體模型全方位多角度的展示雕塑作品的全貌，并結合虛擬演播實拍摳像技術等透過材質、體量、細節深度挖掘其藝術表現力。

互動體驗部分為增強現實互動體驗環節，觀者在聽完課程后，可以利用手中的手機或者平板電腦掃描AR卡與雕塑角色互動，AR卡上的會出現立體的雕塑效果并隨著卡片的旋轉而變動角度，做出各種姿態，比如為維納斯接上斷臂，雕塑擲出鐵餅等動態試驗效果，并有解說聲音引導賞析。AR卡成為學生擴展知識的有效手段，使得課后復習變得豐富多彩。

二、應用增強現實技術開發微課程的制作流程

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卡設定：卡片設計、人物模型制作、動畫效果制作、音效合成

程序開發：開發軟件選擇

輸出程序客戶端安卓系統、IOS系統、window系統

安裝到應用終端手機、平板、臺式電腦

效果測試：測試視頻格式播放的流暢性

測試應用程序跨平臺的穩定性

三、開發過程中遇到的問題及解決方案

將增強現實技術應用在微課中，開發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”

由于互動微課設定為實拍環節采用虛擬演播與三維動畫結合的方式，教師的角色已經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的表演者，有些劇本中設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，通過監視器看到畫面的效果也不夠理想，這時就要反復和教師溝通，多次拍攝最終得到滿意效果。出現狀況的還有虛擬拍攝時，老師必須對著空空的藍背景做動作和表情，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、過遠的情況出現，這時就要通過后期調整模型的屬性以適應實拍場景。

（2）認真選擇高清素材

講授課程視頻為保畫面效果使用高清攝像機進行拍攝，1080P的分辨率使得素材收集工作變得困難重重，網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清的建議，但是這樣會降低微課的質量是不被容許的，最終是花費大量時間將圖片素材重新修理擴大，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。從卡片內容的設計到材質的選擇，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卡片設計及印制材質

AR卡片畫面內容的設計要求既生動又簡潔，考慮到觀眾對所講雕塑的認知度，大衛沒有選擇全身像而是只用了頭部的特寫，體現出他目光遠眺的瞬間，維納斯則選擇了有代表性的斷臂胸像，擲鐵餅者為了體現出完整的運動造型使用了全身的入畫的形式，為保證畫面效果統一，還對卡片背景顏色進行了調整。針對不同終端卡片大小設計了兩種方案，10cm×10cm的適合使用手機客戶端的用戶手持體驗學習，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

由于應用的終端主要是手機和平板電腦，這就要考慮到手機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行流暢性與細節完美不可兼得。

由于微課程中涉及到的雕塑模型極其復雜，要求制作者必須有扎實的美術功底與造型能力，經典雕塑造型必需準確，又要足夠的時間雕刻細節，這時就出現一個問題，模型面數多了則運算速度慢，面數少了細節又不夠，如何解決呢？經過試驗選擇使用zbrush建模，充分還原雕塑細節如維納斯衣服的褶皺、大衛的卷發等，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節又精簡了面數，同時也減掉了不必要的粒子特效特效的保障了終端運行的流暢性。

3、客戶端應用程序開發：

當增強現實互動微課的創意在頭腦中形成后，我便開始尋找一款能夠實現我想法的媒介，最初我找到了增強現實的公共網絡服務平臺，如天眼、視+等網站，可以通過上傳識別圖片及模型下載公共客戶端的方式創建AR卡，但是網站對模型動畫及材質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是該軟件不對外開放。最后我把目光投向了專業的游戲引擎Unity3D，它是實時互動內容的多平臺綜合型游戲開發平臺，配合SDK實現增強現實互動微課效果。開發完成后輸出應用程序客戶端分別適用于安卓系統、蘋果系統、window系統。

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過壓縮要占1G的空間，為了方便網絡傳輸及手機觀看，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，測試應用程序跨平臺的穩定性，將應用程序安裝在安卓系統的三星手機、平板及IOS系統的蘋果手機上，測試效果十分滿意。但是當測試到window的筆記本時，識別卡片出現了反應遲鈍的效果，遠距離時甚至無法識別，經過檢查發現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絡攝像頭問題解決，當觀眾手持卡片站在投影前時，手上就會出現運動的雕塑，并配有解說，可以旋轉卡片觀賞雕塑不同的角度。

四、互動微課程開發的意義

微課現在已經成為不可或缺的課程資源形式，它符合現代人隨時隨地利用碎片化時間進行網絡學習的要求，但也有其弊端，比如課程內容有限、不夠系統化、與學生的交互性差等。這就要求微課程制作不能滿足于當前的錄制屏幕或教師講解的單一模式，必須主動結合新技術，實現內容呈現方式的多樣化，給學生更多更豐富的互動體驗。隨著探索的不斷深入，增強現實技術在微課程開發上有著獨特的優勢，極大地拓展了微課程的外延，吸引學生養成主動復習的好習慣，并通過互動卡片將多個微課連接起來，形成系統，完成系列的學習。

另外對教師而言，增強現實技術也給教學方式帶來重大的變革，首先，增強現實互動微課將視頻課程與互動AR卡片相互結合，改變學生的閱讀瀏覽習慣。視頻微課程無法呈現的內容可以通過增強現實技術展現出來，教師對當前知識點的講解，學生可以配合互動AR卡片進行進一步的學習以及知識點的拓展，從而提高學習熱情。其次，由于增強現實互動AR卡片給學生帶來生動鮮活的互動體驗，因此可以吸引學生的注意力和關注度，到對微課產生濃厚的興趣主動學習。

G434

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1008-7508（2015）11-0122-02

2015-09-11

趙鐵瑛（1966-），女，吉林長春人，長春廣播電視大學教授，碩士，研究方向：經濟管理、遠程教育。胡珊珊（1982-），女，吉林長春人，長春廣播電視大學講師，碩士，研究方向：現代教育技術、課件制作。