增強現實技術在兒童教育中的應用初探

【摘 ? ?要】增強現實技術是信息化時代的優秀產物，也是目前各研發單位的興趣聚焦點。該技術打造虛擬事物與真實場景相互糅合的空間，試圖讓人們體驗到真實世界同虛擬事物的共生狀態。近幾年增強現實技術開始進軍兒童教育領域，并與計算機圖像識別技術合作創造出了一系列相關產品。本文從六個角度出發，針對增強現實技術在兒童教育領域發揮的價值做出簡單的評估和總結。

【關鍵詞】增強現實技術;兒童教育;應用初探

中圖分類號：G623 ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1006-7485（2020）33-0126-02

時代更迭為技術的革新創造了更多的機會和更有利的發展空間。人們剛踏出傳統電氣時代的大門，移動互聯網的洪流就席卷而來，再加上經濟水平的提升，人們對于便攜式的手持設備格外偏愛。不少家長在進行兒童教育時一改傳統的書本及影音，開始選擇使用手機上的各類App，這種轉型也意味著兒童教育步入了一個全新的發展階段。于是，增強現實技術也成為輔助兒童教育發展的重要工具，其應用的前提非常復雜，不單單是需要電子設備，更要求現實環境的參與和配合。融合增強現實技術的兒童教育模式改變了單一的感受教學，開始注重兒童聽、說、讀、寫等全方位的感官體驗，保留他們愛玩的本性，讓枯燥乏味的學習也變得充滿樂趣。

一、何為增強現實技術

增強現實技術如果從字面上理解，就是增加現實感受的技術。實際上，增強現實技術就是人們生活中經常會提到的“AR技術”。這項技術是目前全世界各國研究的焦點，也是核心。它是一種依附于計算機圖形技術和可視化技術的新型綜合性技術，力圖打造虛擬與現實相互融合的高級體驗。該技術的工作原理十分復雜，一言以蔽之，就是將虛擬事物通過傳感技術放置于真實的環境中，讓用戶在真實空間中與虛擬對象展開直接交互。

增強現實技術如今被應用于多個領域，且取得了不同程度的效果，目前來看，市場潛力還是相當大的。該技術最為顯著的特點有三個，一是其能實現真實與虛擬之間的無縫集成，二是參與到其中的用戶可以獲得較為真切的交互體驗感，三是將真實環境中疊加虛擬物件的構思變為了現實?？v觀國內外增強現實技術的應用現狀，已有多家應用平臺開啟這項全新的服務，這項技術正在熱門化的道路上穩步前行。

二、增強現實產品面臨怎樣的現實困境

從市場調研的結果來看，目前流通于消費市場的增強現實產品大致分為三大類。第一種是頭戴式的AR顯示器，這也是目前最常見的一種產品，其應用的領域多為工業、醫療、教育等。第二類是手持式的AR顯示設備，這種設備的最大優勢是便捷，適用領域集中在商業、游戲、教育等。第三類是桌面AR顯示器，這類設備一般都用于空間較大的場合，適合發布會、場館開展的活動等。如果將目光轉向兒童教育領域的市場，手持式的AR顯示設備或許是不二之選。當前增強現實兒童教育類的產品多集中于認知層面，利用“掃描卡片，展示信息”的模式幫助兒童強化認知能力。事實上，這類產品最大的弊端莫過于內容簡單且降低了兒童的參與感。研發的過程并未充分考慮各年齡段兒童的認知規律，如以3歲為界限，3歲以上的兒童強化認知能力已經不能依靠簡單的展示教學了，3歲以下的兒童礙于生理條件還不能使用增強現實產品。

三、目前我國在兒童教育領域應用增強現實技術的成功案例

一項優秀的增強現實兒童教育類產品一定是以《幼兒園教育指導綱要（試行）》為核心的，充分展現增強現實技術的價值。產品的內容是建立在兒童學習年齡段的基礎之上的，至少要包含健康、語言、社會、科學和藝術五個方面。產品的應用不能脫離兒童的特性，不僅要滿足他們的好奇心，而且不能忽視他們的求知欲。無論是教育的環境還是教育的內容都務必遵循多元化和趣味性原則，這樣才能達成高效教育的效果。

重慶某科技公司研發的一種名為“增強現實小熊探索系列之小熊蛋糕”的產品就是一個較為成功的案例。該產品如果按照類型劃分，屬于課堂科普類讀物，具備準確、權威和科學的特點。這項產品研發的整個過程都是由公司內部人員自主完成，嚴格意義上講，屬于原創類增強現實產品。該產品的操作形式為移動端設備，也就是說無論是手機還是平板電腦都可以輕而易舉地完成操作。產品的適用人群被定義為學齡前兒童，具體是4～6歲兒童。產品在設計的過程中嚴格遵照該年齡段兒童的普遍特性，兒童可以跟隨卡通熊的角色，在游戲中體驗學習的成就感。產品在研發的過程中注重音效、動畫、影像、交互版塊等諸多元素的集成，力圖為接受教育的兒童提供更真實、更有趣的體驗感。產品的內容參考兒童的認知規律，綜合幼兒園即將升入小學應該掌握的數學、語文和英語知識。產品完成教育功能的期間重視時間和空間的概念，開創獨一無二的邏輯思維小游戲，讓兒童在游戲的快樂中感知學習的魅力。

四、如何搭建增強現實兒童教育產品中平臺系統

增強現實技術的實質是完成虛實結合的過程。一項成熟的增強現實兒童教育類產品既要滿足高品質硬件的剛需，還要擁有一套獨特且完善的軟件系統。唯有軟硬件兼備，才可以打造更真實且有效的用戶體驗。因此，增強現實兒童教育類產品在設計階段就要重視各個部分。

硬件部分分為五個系統，分別是視頻顯示系統、計算機系統、人機交互系統、傳感系統和動作捕捉跟蹤系統。軟件部分分為多個模塊，其中最重要的是三維模型模塊、平臺開發模塊、圖像識別模塊和互動操作模塊。整個平臺系統的心臟是真實圖形圖像識別技術以及三維技術，這兩項技術都要依靠電子設備。一個簡單的例子，攝像頭是手持設備的基本配置，普及率和兼容性都得到了一定程度的保障。攝像頭可以捕捉到一定范圍內的動態數據并接收來自操作中的相關質量，此時獲取的相關信息會在最短的時間內傳輸到計算機中得到處理，處理后的有效信息會通過設備實時展示在顯示屏上，完成一個較為完整的虛實交互過程。

五、如何在已有的基礎上實現技術的升級和創新

一項成功的增強現實兒童教育類產品會將適用兒童的年齡段作為研發的重點，內容做到條理清晰，章節劃分的標準是內容的難易程度。既然是增強現實產品，就要注重用戶的體驗感。對于兒童來說，沉浸式體驗最為合適，讓他們在自己感興趣的游戲中學習，不僅能解決個別兒童注意力不集中的問題，還能從根本上提高教育效率。學習的過程除了充斥著游戲，還有互動設置，如讓兒童進行角色互動，同虛擬人物一起完成學習?；影鎵K的設計要通俗易懂，要求兒童能自主完成操作。技術升級和創新的道路不能脫離教育以人為本的初衷，除此之外還要發掘因材施教的重要性，要讓兒童教育變得靈動和高效。

六、結語

總的來說，增強現實技術在兒童教育中的應用是科技時代造就的成果。增強現實技術作為新時代科技發展的標桿性工具，當其參與到兒童教育領域，不僅能改變傳統的教育模式，還能從根本上提升教育的體驗感和趣味性。縱觀現狀，增強現實兒童教育類產品具有無限大的市場潛力，相關開發單位要把握好時代賦予的這一契機，完善整個設計和研發的過程，精準把握適用兒童群體，結合群體特性，最大化地展現技術價值。

參考文獻：

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作者簡介：陳瓊（1986-），女，漢族，北京人，本科，幼兒園一級教師，研究方向：兒童教育。

（責編 ?林 娟）