移動終端增強現實技術在教學中的實踐分析

陳曦

摘要：移動終端增強現實技術作為計算機技術的衍生品，具有虛實結合、實時交互、三維立體的特性，已經逐漸成為了教育領域的“新寵兒”，提升學生學習的沉浸感?，F如今，移動終端增強現實技術普及率進一步提升，人們對增強現實技術的重視程度也越來越高，與教育領域的融合逐步深化。基于此，本文首先提出增強現實技術的含義，分析該項技術在教育中的應用價值，進而提出增強現實技術在教學中的實踐。

關鍵詞：移動終端 增強現實技術 教育應用 實踐

引言

在科學技術不斷發(fā)展的背景下，教學形態(tài)、方法、理念也產生了很大的變化。過去教師為了能夠激發(fā)學生的學習興趣，往往都會采用實物模型、課件視頻、資料圖片等方式，雖然可以在課堂上給學生創(chuàng)造一定的情景，但是缺乏交互和真實性，不能給學生更多的神經感官刺激，如何給學生營造一個更加真實的虛擬環(huán)境，成為了當代教育領域需要重點考慮的問題。而增強現實技術可以有效的解決這些問題，通過手機軟件以及現實增強設備，可以給學生打造一個十分真實的場景，提升學生學習的沉浸感、現場感，從而起到強化教育的作用。

1什么是現實增強技術

現實增強技術也就是‘'AR”技術，是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像的技術，這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動。這種技術最早于1990年提出。隨著隨身電子產品運算能力的提升，增強現實的用途越來越廣。AR系統具有三個突出的特點：①真實世界和虛擬世界的信息集成;②具有實時交互性;③是在三維尺度空間中增添定位虛擬物體。

2增強實現技術在教育中的應用價值

近些年，多媒體技術在教育領域中的應用十分廣泛，這也讓教學效率得到了質的提升，由于多媒體技術可以讓教學內容變得更加直觀、生動，通過增加信息含量讓教學效率進一步提升，隨著現代化技術進一步發(fā)展，傳統媒體技術在使用當中也呈現出了諸多弊端。而AR技術不僅能夠在視覺、聽覺甚至是觸覺上得到進一步提升，還加強了和學生之間的互動，提升教育情景的感染力，加強情景的沉浸感彌補了傳統媒體教育上的不足，給學生一種身臨其境的感覺。

AR技術之所以變得更加普遍，與移動終端技術發(fā)展脫離不開關系，當今學生人手一臺智能手機已經成為了趨勢，移動技術由于其便捷性，可以有效帶入課堂，也可以做到隨時隨地學習，應用AR設備和智能手機，為學生打造身臨其境之感，教學內容也變得更加直觀、形象，采用動態(tài)的畫面和聲音，極大的提升學生集中度。特別是在一些實踐類教學領域中，采用AR技術可以打破硬件設備的束縛，虛擬世界中有無限的資源，讓學生可以更加大膽去做，從而達到前所未有的教學效果。

此外，AR技術是基于“視聯網”技術實現全景交互，也就是AR系統在發(fā)現用戶位置或視線發(fā)生變化式，手機中央管理器也會根據用戶實際變化做出場景調整，也就是用戶視線轉移場景跟著轉移、用戶移動場景跟著移動，這樣學生即使在家中也可以在“課堂”中學習，打破了時間、空間上的限制，對學生學習有著極大的幫助。

3移動終端增強現實技術在教學中的實踐應用

3.1搭建移動AR教學環(huán)境

移動終端AR技術的應用，首先需要搭建一個移動終端AR教學平臺，主要體現在知識表達方式、交互界面設計、交互界面操作方式層面。AR教學環(huán)境搭建過程為“AR系統→創(chuàng)設教學情景→情景體驗→獲得新知”。通過應用AR技術，可以對教師即將要講授的知識要點、情景場景展開模擬和表征，結合教學需求設計教學情景，從而構建更加真實的AR場景，對學生展開相關技能、知識的教學，讓學生在情景當中獲得新知。

3.2呈現AR教學資源

隨著AR技術的發(fā)展，AR技術與教育領域的融合也更加深入，AR教學資源也隨著時間的變化而不斷更新，甚至在一個虛擬空間中，教學內容會隨著空間變化而變化，學生也可以根據個人的興趣、愛好挑選學習內容。所以在教學當中，需要我們針對學生的學習偏好，展開知識識別，動態(tài)跟蹤學生地理位置，采用實時性的AR教學資源，讓學生真正的沉浸在AR情景之中。AR教學資源呈現需要從兩個方面著手：（1）教學情景Marker→移動終端攝像頭;（2）虛擬教學場景→Vuforia AR軟件。并且這兩個方面會融入到虛擬教學場景渲染在真實教學場景當中，并在移動終端上展示。

通過Vuforia在實踐教學真實環(huán)境當中設置教學情景標志物Marker，之后采用移動攝像頭捕捉真實的場景，此時Vuforia會實時跟蹤教學情景標志物，對場景內部視頻每幀圖像進行監(jiān)控，結合教學情景標志物Marker搜索與其相匹配的標志物，待到捕捉到Marker表之后，手機中的衛(wèi)星定位技術會得到移動終端攝像頭位置，此時即可將AR場景當中的相關內容渲染到Marker所在的地理位置當中，這樣即可真實的呈現出AR教學場景（教學資源），并通過移動終端進行展示學生此時就能夠在虛擬場景中交互和學習。

3.3AR教學模式改革

在信息時代下，當今學生對新型電子產品十分的關注和喜愛，甚至產生了很大的依賴性，所以學生對這些新事物是主動的，而非被動接受。針對非線性的處理信息，在AR教學實踐當中，可以采用非線性復合模式教學方案。該教學模式可以分為三個模塊：（1）教師方面。對學生學習現狀進行分析，制定AR虛擬場景案例，并準備教學資源，構建完整的AR教學（學習）空間。（2）學生方面。進入AR虛擬場景當中，獲取AR教學資源，準備學習資源，展開非線性學習模式，自主構建學習解決方案。（3）教師和學生方面。展示學習成果，教師給予點評，學生從中獲取相關知識與技能，實現最終的教學目的。

在實踐當中，教師需要以學生作為主導，對學生特性進行分析，制定教學案例內容，準備好AR資源，根據教學內容創(chuàng)設出AR虛擬情景，為學生學習做好基礎工作。學生在學習中，通過移動終端設備進入到AR學習環(huán)境中，在環(huán)境中得到AR教學資源，展開非線性學習模式，根據案例內容得到相應的學習解決方案，從而獲取相應的技能。當然，即使是AR虛擬空間教學，也不能讓學生在虛擬場景中過于隨意，需要教師做好學生指導性工作，加強學生思維引導，這樣才能夠充分發(fā)揮AR技術的積極作用。

4結束語

綜上所述，AR技術作為一種新興技術，還有很大的發(fā)展空間和生命力。本文提出了一種基于AR技術的教學模式，通過AR技術和移動終端技術創(chuàng)設虛擬情景、搭建虛擬教學環(huán)境，通過Vuforia AR開發(fā)平臺工具構建動態(tài)的AR虛擬教學資源，應用非線性復合教學模式實現了新時期教育改革，最終達到了理想的教學效果。未來，需要進一步基于AR技術創(chuàng)設更加貼近于真實場景的虛擬教學空間，選擇更加合適的AR開發(fā)平臺動態(tài)展示教學資源，這樣可以更好的提升教學質量，推動學生成人成才。

參考文獻

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