增強現實(AR)技術的教育應用分析

劉超亮

大連東軟信息學院

增強現實(AR)技術的教育應用分析

劉超亮

大連東軟信息學院

進入21世紀以來，增強現實（AR）技術的出現，使人們的體驗感劇增。增強現實（AR）是虛擬現實（VR）技術的延伸，其具有五個特征，能夠以最貼近自然的交互方式，給教育者提供新的方式表達，為學習者搭建一個自主探索的空間。本文通過分析增強現實技術的內涵，主要探討了增強現實(AR)技術的教育應用，以期能夠促進教育領域的發展。

增強現實技術；教育領域；虛擬技術

2016年被業界稱為“虛擬現實元年”，虛擬現實有可能成了下一個顛覆人類生活的新技術之一，如：如今微軟、谷歌、蘋果等IT巨頭都在布局虛擬現實。而增強現實是虛擬現實技術的延伸，是蘇澤蘭在進行有關頭戴式顯示器的研究中引入的，是在真實環境之上提供信息性和娛樂性的覆蓋。我國的虛擬現實技術研究起步于20世紀90年代初。2016年，“虛擬現實”位列兩會授權發布的《中華人民共和國經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》中，并且在展望2020年重要新型核心科技發展時，有人將虛擬現實和增強現實技術列入了當前重要的八項新興核心科技中，虛擬現實技術得到了非常大的重視。

一、增強現實（AR）技術概述

增強現實是為了使人們在視覺、聽覺、觸覺等方面增強對現實世界的體驗，在虛擬現實的基礎上發展起來的一種新興技術，是將計算機形成的虛擬信息疊加到現實中的真實場景，是基于計算機的顯示與交互、網絡的跟蹤與定位等技術，對現實世界進行補充。

增強現實技術具有虛實結合、實時交互和三維配準三大特征，并具有呈現現實的方式，增強現實智能眼睛，掃描圖二維碼可以觀看Magic Leap增強現實演示視頻，按距離眼睛由近到遠互粉分別為頭戴式、手持式、空間展示。增強現實技術的應用領域非常廣泛，如：在旅游業中增強現實可以以虛擬影像的方式，幫助游客自助游玩景區，為游客講解景區概況、發展歷史、人文景觀等內容；在教育領域中，增強現實可以為學生呈現虛擬環境、全息圖像以及虛擬實驗等；在零售業中，增強現實技術在網上銷售中具有極大的應用空間，可以實現一鍵試穿等。

在教育領域中，運用增強現實技術具有激發學習動機、創設學習情境等多方面的優勢，其應用潛力巨大、前景廣闊，能夠增強學習體驗、跨越時空界限、使學習者感受到心理沉浸等，能夠為教育工作者提供全新的教學工具，讓學習者在動手體驗中迸發出創新的火花，激發學習者學習新知識的興趣。因此，增強現實技術應用于教育領域中，能夠使教育由傳統的“以教促學”的學習方式演變為新型的學習方式，學習者可以通過新型的信息化環境和工具來獲取知識和技能，能夠為學習者營造自主學習的環境，有助于學習者核心素養的培養，是教育技術發展的一個新的飛躍，符合新一輪教學改革的教育理念。

二、增強現實（AR）技術的教育應用

1.頭戴式增強現實技術的應用

頭戴式增強現實設備分為移動虛擬現實頭盔和分體式虛擬現實頭盔，包含了頭戴式顯示器、位置跟蹤器、數據手套等設備，目前，在生物、工程技術、文化習俗等教學中，增強現實技術都可以應用。

頭戴式虛擬現實設備能夠給學習者以絕佳的真實體驗，體驗學習時具有置身真實情境的沉浸式感覺，能夠讓書本的內容可觸摸、可互動、可感知，使人如身臨其境。如：地理學科中關于宇宙太空星際運行的課程講授中，如果戴上頭戴式虛擬現實設備，就可實現在現實生活中無法實現的遨游太空，可以從各個角度上，讓學生近距離觀察行星、恒星和衛星的運行軌跡，甚至能夠降落在火星、月球上，讓學習者更好的觀察每個星球的地表形狀和內部結構，進行“實地”考察、體驗星際之旅等，有利于學生發揮想象力，讓學生獲得身臨其境的感受，更能直觀地呈現授課內容，提升學生學習的積極性。

2.桌面式增強現實技術的應用

2015年，云尚互動公司將zSpace Z300引入中國，2016年，“智創空間”將6套桌面式增強現實設備用于創客教育和STEAM教育的推廣普及中。其涵蓋了小學、初中和高中的數學、物理等多個學科。桌面式增強現實設備課件總數達到了440個以上，教師可以采用系統平臺自帶的課件實施教學計劃。并且該平臺還提供了課件資源開發系統，教師可以創造性地自主開發新課件，根據需要將stl、obj等格式的3D模型文件導入系統，可以象制作PPT課件一樣進行修改和自主開發，能在Z300平臺上加入文本、圖片、視頻文件，運行課件資源。使用方法有兩種：一種是增加一個全息攝像頭和平板電腦，為了呈現出裸眼3D的增強現實效果，要將Z300設備的3D影像疊加投射到平板電腦上；另一種是戴上3D眼睛（含追蹤和非追蹤眼鏡），用激光筆操作的戴追蹤眼鏡者，看3D虛擬現實效果的戴非追蹤眼鏡。

3.手持式增強現實技術的應用

手持式增強現實設備多采用移動設備與APP軟件相結合的方式，其原理是為了實現增強現實的特殊顯示效果，采用手機攝像頭獲取現實世界影響，在現實世界中，通過手機疊加虛擬形象。APP有視+AR、AR等。有的APP中提供了豐富的教育資源，尤其是兒童教育資源，如：安全教育、識字卡片等。使用的方法有：運用APP下載增強現實資源并與外界實景疊加可呈現出演示效果；另一種是用手機攝像頭掃描圖書上的圖片，將手機、APP與想配套的紙質圖書一起使用，在手機屏幕上可呈現出演示效果。增強現實特效非常逼真，利用APP進行學習增強了學生學習知識的興趣，學習過程具有真實感、體驗感、沉浸感，可以達到寓教于樂的教學效果。

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[3]周靈,張舒予,朱金付,朱永海,魏三強.增強現實教科書的設計研究與開發實踐[J].現代教育技術，2014(09)

劉超亮（1983-），男,漢族，山東省濰坊市人，本科，講師，主要研究方向：動畫。