“AR（增強現實）+直播”技術在情境教學中的運用研究

謝周浦

[摘要]“直播+教學”的新模式，為教學改革提供了無窮可能，與此同時，AR技術的成熟，讓“AR+直播”教學，成為學界和業界討論的熱點。因為技術革新往往會創造出新的教學情境，而新的教學情境會催生新的教學方式，而新的教學方式又需要我們開發更優秀的技術。所以，技術特點、教育理念和教學方式三者之間，形成相互影響和彼此重塑的關系。由AR技術三個指標“泛在性”、“沉浸感”和“多用戶”，可以提出教學過程中的三種情境模式：移動情境中的AR直播教學、虛擬環境中的AR直播教學和游戲體驗中的AR直播教學。在新技術催生下的三種教學模式里，運用于《劇本創作》實踐課的教學方法，將徹底改變我們傳統意識里對課堂和教學的認知。

[關鍵詞]VR直播 情境認知學習 移動學習 游戲體驗學習

一、“AR+直播”教學模式

2016年被稱為中國網絡直播元年，同年，“直播+教育”的概念也被提及。“直播+教育模式已經在諸多教學理論和實踐中，證明了其優勢，與傳統教育模式相比，它打破了空間上的局限性，而與“慕課”的錄課模式相比，又有更強的互動性。此外，因為直播時信息傳播的渠道是互聯網，因為其虛擬空間的本質，在編碼過程中，具有更高的自由度。在各種編碼方式中，探討如何將直播與日益民用化的AR技術相結合，共同運用于教學，成為一個重要的方向。

所謂AR，是指在我們直接或間接感受到的真實物理世界中，加入由電腦生成的可感知信息，比如聲音、視頻、圖像或GPS數據，AR技術能夠增強我們對現實世界的感知。目前，實現AR技術的硬件設備分為桌面式、頭戴式和手持式三種，其核心組件是處理器、顯示器、感應器和輸入裝置，而現代智能手機和平板電腦等移動計算終端普遍包含攝像頭以及加速度感應器、GPS、固態羅盤等微型感應設備，這使得它們能夠為AR技術的實現提供最適合的平臺。近幾年來，AR技術呈現出明顯的微型化和民用化趨勢：2013年，谷歌宣布對增強現實眼鏡進行公開測試。2015年，微軟發布HoloLens頭戴式增強現實設備，它能夠通過各種傳感器和處理單元，將高解析度的全息圖像與真實世界相混合。2017年，蘋果發布新的移動平臺系統i0S n，其搭載的“ARKit”應用程序交互系統，允許第三方開發者調用手機攝像頭、CPU、GPU以及運動傳感器進行增強現實應用的開發。將AR技術運用到手機直播領域的物質基礎，已經趨于完備。

二、“AR+直播”運用于教學的三種情境模式

情境認知學習理論認為，真實的活動和情景是知識的來源，情境是一切認知活動的基礎，認知過程的本質是由情境決定的。而且，人們要真正理解知識的內涵，并靈活、正確地應用，必須在豐富的情境中才能得以實現。因此，我們從AR直播的學習情境入手，進而研究與情境對應的教學方法。

基于AR的技術特點，有人提出了由“泛在性”、“沉浸感”和“多用戶”三個指標組成的三維框架，該指標為AR產品設計提供指導，用于調整其性能。同樣，我們在教育類AR系統的使用中，分別根據這三個指標，制定相應的學習情境：第一種是在移動情境中的AR直播教學，對應AR技術特點的“泛在性”；第二種是在模擬環境中的AR直播教學，對應‘沉浸感”；第三種是在游戲體驗中進行AR直播教學，對應“多用戶”。

三、移動情境中的AR直播教學

AR技術使用者可以把手機攝像頭對準某一方位，通過衛星定位和傳感技術就可獲得當前位置信息，以及所處周圍環境的各種信息，并為它們呈現與情境相關的學習內容和學習活動。此技術支持教師處于電影的實拍外景地中，使學生對劇本中場景的概念有更深刻的理解，同時借助AR技術，將影片的對應視頻片段以及全息課件投射在每個學生手中的終端設備上。比如在講解電影《臥虎藏龍》中最為人稱道的竹林決戰戲劇本創作時，能夠通過實時直播讓學生明白，劇本是如何利用蒙太奇來重置現實世界中的空間關系。通過AR提供的全息影像畫面與攝像頭實景拍攝的真實畫面進行對比，可以讓學生更加直觀地感受到場景的敘事作用，更深刻地理解場景如何在潛意識里影響觀眾的情緒。比如《能召回前世的布米叔叔》將死亡的場景安排在洞穴內，而洞穴是子宮的隱喻，完成了生死輪回的文學性表述。若非身臨其境地進入場景中，很難把握到編劇的這層意圖。

更深入一步的話，這套AR直播系統可以通過3D建模，在虛擬空間中創造出用于表演的虛擬人物，然后再通過物理引擎的開發，讓他們做出符合現實世界力學規則的動作。Vienna理工大學研究人員曾經展示過AR技術在力學教學中的應用，他們利用一個為電腦游戲所開發的物理引擎，來實時模擬力學領域的物理實驗。這套系統在技術上是可實現的。具體到《劇本創作》實踐課的使用場景中，教師可以事先對虛擬人物進行編程，讓他們在真實空間中進行表演，以即時演示劇本中所寫的場景。在這里，真實的場景信息和虛擬的人物動作，都將以直播的形式，整合發送到每個學生的手機客戶端，甚至于每個學生都可以根據自己劇本創作的內容，對該場景進行修正、查看和回放。

四、模擬環境中的AR直播教學

其次，在模擬環境中的AR直播學習情境中，教師可以在實驗室環境下，虛擬出某個電影中的場景，真實的人物與虛擬的場景，整合成AR信息，通過直播的方式，傳遞給實驗室外的學生。這樣，教師就能在足不出戶的情況下，進入到課程所涉及影片的外景地和場景中，甚至可以讓教師全然沉浸在某部影片的虛擬世界中，通過與這個虛擬世界的互動，來增強教學的生動性和沉浸感。比如在一個模擬的沉船場景中，AR增強現實能夠將現場的喧鬧、求生的呼號、絕望鳥散的人群等信息，投射在屏幕上，教師在這樣的特殊環境中進行講解，學生能更加深刻理解《坦泰尼克號》中人物的心理狀態和行為動機，從而有效地改進劇本在此基礎上，學生甚至可以在實驗室環境下進行表演，他們的表演被攝像頭捕捉下來，與AR生成的場景環境結合，通過直播傳輸給不在場觀眾。通過這種方式，可以以較低的成本，模擬真實世界中不可能出現的場景，實現對科幻電影劇本場景的即時演示。

五、游戲體驗中的AR直播教學

在第三種教學情境下，學生在游戲體驗中進行AR直播學習。這是指以任務和協同操作為導向，讓學生主動參與到AR直播互動的學習情境中來。在這種情境中，教師主要的功能是設定任務和維護規則，可以利用AR技術，在現實世界中隱藏各種劇情線索，分成不同小組的學生，需要通過手機攝像頭，在真實世界中掃描線索，并判斷劇情的走向，從而更加深刻地理解劇作中的情節和故事線。在講解《奪寶奇兵》劇本時，可以讓學生分成若干小組，在真實世界中去尋找AR線索，這些線索將指引他們做出某些行為，或做出某些選擇，從而推動情節進入到下一個階段，最先走完所有劇情的小組，會獲得最終勝利。整個過程中，教師通過直播平臺與各小組溝通交流。這個互動游戲，實際上模擬的是幾乎所有好萊塢商業片都遵循的劇作原則——簡單而強烈的動機，通過促使主角的行動，來為整個劇作的情節進展提供動力。在互動游戲中，通過直播與AR結合的方式，最大程度上模擬具體影片的世界觀和價值觀，并讓每個參與者都身臨其境，成為劇本中的人物。他們在特定規則下的互動，將決定最終故事的走向，在這樣深度沉浸的體驗之后，再經過理性的思考和沉淀，他們將對整個劇本的結構和情節推動力，甚至對人物行為和心理特征，有更感同身受的認知。