增強現(xiàn)實技術(shù)在兒童科普讀物中的應(yīng)用研究

姜濤++李放

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.001

摘 要：增強現(xiàn)實技術(shù)是英文Augmented Reality的漢語譯文，簡稱為AR，特指運用計算機技術(shù)將虛擬信息傳遞到現(xiàn)實環(huán)境中，并予以應(yīng)用，以達到虛實信息交替疊加的效果，形成三維立體畫面，讓用戶真實體驗與學(xué)習(xí)科學(xué)知識。在兒童科普讀物中應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)可以為兒童提供立體書籍，讓兒童深刻認知科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)、走進科學(xué)。本文將舉例論述增強現(xiàn)實技術(shù)在兒童科普讀物中的應(yīng)用方案，并提出個人見解。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實技術(shù) 兒童科普讀物 應(yīng)用方案

中圖分類號：G6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（a）-0001-02

兒童科普讀物中所應(yīng)用的增強現(xiàn)實技術(shù)（Augmented Reality）可以運用數(shù)字腳本語言、交互動畫技術(shù)和3D建模技術(shù)為兒童提供生動、形象的立體圖書，輔助兒童從視覺、聽覺和觸覺等領(lǐng)域認知科學(xué)知識，提供科學(xué)文化修養(yǎng)。本文將簡析增強現(xiàn)實技術(shù)的基本定義，并從優(yōu)化傳播途徑，滿足兒童的閱讀興趣；逐層展示科普知識，引導(dǎo)兒童走近科學(xué)；做好兒童科普讀物與屏幕的互動，全面實現(xiàn)交互效果等三個方面來舉例論述增強現(xiàn)實技術(shù)在兒童科普讀物中的應(yīng)用方案。

1 增強現(xiàn)實技術(shù)的基本定義

增強現(xiàn)實技術(shù)在英文中寫作Augmented Reality，簡稱為AR，其基本含義是：運用計算機技術(shù)將虛擬信息傳遞到現(xiàn)實環(huán)境中，并予以應(yīng)用，以達到虛實信息交替疊加的效果，形成三維立體畫面，讓用戶真實體驗與學(xué)習(xí)科學(xué)知識。該技術(shù)有三大優(yōu)勢，即虛實結(jié)合，場景沉浸，實時交互。所謂的“虛實結(jié)合”是指將虛擬信息展示于現(xiàn)實世界里，例如，將靜態(tài)的科普標本呈現(xiàn)于相應(yīng)的生態(tài)場景中（如將蝴蝶標本清晰地展示于花草叢中，呈現(xiàn)出蝴蝶在花叢中翩翩起舞的效果），讓觀眾能夠全面觀察標本的外貌和動態(tài)?！皥鼍俺两笔墙柚S立體技術(shù)讓觀眾身臨其境地接觸信息；“實時交互”則是指觀眾可以與整個環(huán)境進行互動，實現(xiàn)在“做中學(xué)”，獲取多方面的知識和經(jīng)驗。

2 增強現(xiàn)實技術(shù)在兒童科普讀物中的應(yīng)用方案

2.1 優(yōu)化傳播途徑，滿足兒童的閱讀興趣

在兒童科普讀物中正確應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)，首先要注重優(yōu)化傳播途徑，滿足兒童的閱讀興趣，為兒童提供生動、形象的立體圖書，如讓兒童欣賞動畫版的科學(xué)講解，使兒童樂于接收和學(xué)習(xí)科普知識。上海某博物館就在“兒童科普讀物專欄”中采用了增強現(xiàn)實技術(shù)，讓兒童鑒賞科普情境，了解多方面的科學(xué)知識。該博物館在講解“金魚”時，運用增強現(xiàn)實技術(shù)讓兒童欣賞“大海里的金魚、魚缸中的金魚、蓮花池里的金魚”，用旁白告訴兒童：金魚是盆養(yǎng)和池養(yǎng)的觀賞鯉科魚類，原產(chǎn)于東亞。在中國，至少早在宋朝已開始家養(yǎng)。野生狀態(tài)下的金魚體呈綠褐色或者灰色，變異甚多，有多種顏色。幾個世紀以來，人們選擇和培育不正常的個體，已經(jīng)育成125個以上的金魚品種，包括常見的具三葉拂尾的紗翅、戴絨帽的獅子頭以及眼睛突出且向上的望天。金魚屬于雜食性，以植物及小動物為食，在飼養(yǎng)條件下也吃小型甲殼動物和其他食物。在美國東部很多地區(qū)，已經(jīng)野化復(fù)原本來的顏色。在解析“珊瑚”時，博物館用三維動畫技術(shù)將珊瑚標本穿插于藍色的海洋中，為兒童展示了海底美麗的珊瑚礁，讓兒童認知到：珊瑚是刺胞動物門珊瑚蟲綱約2300種海生無脊椎動物。具石灰質(zhì)、角質(zhì)或者革質(zhì)的內(nèi)外骨骼，這些動物的骨骼也稱作珊瑚，分布于世界各地的溫暖海域，形體為水螅體、軟珊瑚、柳珊瑚及藍珊瑚為群體。石珊瑚最常見，分布也最廣，單體或者群體。由石珊瑚組成的環(huán)礁和珊瑚礁每年以0.5～2.8cm的速度增長。珊瑚礁是由大量的珊瑚骨骼在淺海區(qū)形成的隆起或者小丘。這些珊瑚骨骼由碳酸鈣或者石灰石組成，珊瑚礁可能形成永久性的珊瑚島，礁有四種形態(tài)，即裙礁、堡礁、環(huán)礁和點礁。從而有效擴展了兒童的知識眼界，調(diào)動了兒童閱讀科普作品的興趣。

2.2 逐層展示科普知識，引導(dǎo)兒童走近科學(xué)

利用增強現(xiàn)實技術(shù)為兒童提供動態(tài)信息，發(fā)揮該技術(shù)的動畫交互功能，逐步展示科普知識體系和虛擬內(nèi)容，演示科普視頻、文字、圖片，促進跨媒介融合，全面引導(dǎo)兒童走近科學(xué)，學(xué)習(xí)科學(xué)知識，提升兒童的知識滿足感。上海博物館在《探索太陽系》這本書使用增強現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計了多重立體結(jié)構(gòu)，當兒童翻開書頁，立體結(jié)構(gòu)會逐層打開，兒童可以欣賞太陽系的虛擬視頻，得知：太陽系是在太陽引力控制下，由太陽、它的八大行星、較小星體（小行星、半人馬星、谷神星、彗星、柯伊伯帶、隕石、奧爾特云和冥王星）以及行星間塵埃和氣體組成的集合體。太陽系的另一組成部分是太陽風(fēng)，所謂的太陽風(fēng)主要是由質(zhì)子和電子加上少量重元素核組成的粒子流。另外，兒童在三維立體圖像中觀察了太陽系、銀河系、太陽風(fēng)、日冕、耀斑和太陽黑子的視頻，閱讀了詳細的科普知識，發(fā)揮了動靜信息相結(jié)合的交互效果。

2.3 做好兒童科普讀物與屏幕的互動，全面實現(xiàn)交互效果

滿足兒童的閱讀需求，理應(yīng)充分利用增強現(xiàn)實技術(shù)做好兒童科普讀物與屏幕的互動，發(fā)揮虛實結(jié)合，場景沉浸，實時交互的三大優(yōu)勢，讓兒童從視覺、觸覺和聽覺領(lǐng)域感受科學(xué)，獲取和應(yīng)用科學(xué)知識。迪士尼公司就使用增強現(xiàn)實技術(shù)為書籍《動物世界》設(shè)計了立體交互模型，實現(xiàn)了紙質(zhì)書籍和虛擬技術(shù)的完美交互，為兒童提供了與圖書頁面相符的光影動畫。該公司將“國寶熊貓”這一章內(nèi)容分為“大熊貓”和“小熊貓”，將熊貓的動態(tài)照片與竹林、青山相融合，用簡潔易懂的宣講讓兒童認知到：大熊貓是熊科毛色黑白相間、居住于森林中的食肉動物，見于中國中西部，主要以竹為食。由于不能消化纖維素，野生熊貓（如今不足1000只）每天要花費10～12個小時進食30kg的竹葉、莖和竹筍，以從中獲取所需的營養(yǎng)?；筐B(yǎng)的大熊貓很喜歡谷物、牛奶和蔬菜。大熊貓身長可達1.5m，體重約100kg。小熊貓又稱貓熊或者熊貓，似浣熊，是夜出活動的食肉動物，分布于喜馬拉雅山脈及東亞鄰近地區(qū)的山地森林中。小熊貓的頭部及身軀長50～65cm，毛蓬松且有不明顯環(huán)紋，尾長30～50cm，體重3～4.5kg。被毛柔軟而厚，呈紅棕色，小熊貓的面部白色，從眼部至口角中有一條紅棕色斑紋，主要以竹和植物、果實及昆蟲為食，雖善于攀爬，但主要在地面取食。這樣既可以讓兒童認知大熊貓和小熊貓的區(qū)別，又能夠激發(fā)兒童“保護國寶，幫助熊貓”的意識。除此之外，迪士尼公司讓兒童欣賞了卡通熊貓和3D熊貓的虛擬圖像，用增強現(xiàn)實技術(shù)和攝影技術(shù)捕捉書籍頁面和手指的彩圖，并促進兩者之間的互動和融合，兒童可以在閱讀過程中記筆記，為科普作品“點贊”，并通過點擊來了解更多的科學(xué)信息。實現(xiàn)讀者和屏幕書籍的交互效果，就可以參考迪士尼公司所使用的技術(shù)模式。

3 結(jié)語

綜上所述，兒童科普讀物中所應(yīng)用的增強現(xiàn)實技術(shù)（Augmented Reality）可以運用數(shù)字腳本語言、交互動畫技術(shù)和3D建模技術(shù)為兒童提供生動、形象的立體圖書，輔助兒童從視覺、聽覺和觸覺等領(lǐng)域深度認知科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)、走進科學(xué)。在兒童科普讀物中正確應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)，理應(yīng)注重優(yōu)化傳播途徑，滿足兒童的閱讀興趣；逐層展示科普知識，引導(dǎo)兒童走近科學(xué)，做好兒童科普讀物與屏幕的互動，全面實現(xiàn)交互效果。

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