增強現實(A R)技術的教育應用略談

廣州市教育信息中心 鐘 毅

增強現實（Augmented Reality，簡稱AR）是利用現代計算機技術，將虛擬的信息技術應用到現實的世界中，使得虛擬的事物與真實的環境疊加一起，在同一畫面或空間中存在，通過這種疊加，將虛實的現實世界視頻進行傳輸，并形成三維立體式的交互方式，給用戶以全新的體驗，提高虛擬現實的應用效果。增強現實在教育中的應用，可以用于模擬學習對象，向學習者通過模擬，能夠體驗到現實環境中事物的生存模型，為學習者搭建了接近真實環境的自由交互方式，對抽象的教學內容與提升學習者的自主學習能力具有十分重要的作用。

一、創設智慧化的學習環境，提升教學效率

智慧化的學習環境能夠根據學習者的個性特征，為學習者提供有針對性的學習資源，在這種環境中，學習者能夠感知學習情況與自己的學習過程，智慧化學習管理系統能夠智能的對學習者特征進行分析，對學習者的學習過程進行干預，同時智慧化的學習環境能夠有效的將物理環境與虛擬環境結合在一起，為學習者提供個性化的學習與支持服務。這就要求智慧化的學習環境能夠為學習者提供對學習環境的感知、監控與調節的功能，并學習者的學習行為進行管理，它的功能與增強現實技術的特點相似，能夠將虛實的環境結合在一起，為智慧環境提供學習支持服務。智慧化的學習環境還能夠為學習者提供學習的情境性，促進學習者有效學習的產生，而如何有效的創設學習的情境性，可以從如下兩個方面進行：第一種方法是為學習者提供真實的學習環境，但是這種學習環境創設操作難度比較大，而且還會受到各種現實條件的制約，導致這種效果不是十分理想；第二種方法是利用仿真環境來創設接近真實的學習環境，能夠為學習者提供實時的交互與協同學習服務，而利用增強現實完全可以實現這種功能，能夠為學習者提供強大的學習環境支持服務，讓學習者沉浸在增強的虛擬學習環境中，提高學習者的學習效率。例如iTactus項目就是采用增強現實技術來輔助歷史教學，將歷史事實通過虛擬場景呈現出來，學習者能夠體驗到具體歷史事實的發展情況，激發了學習者的學習興趣。因此，將增強現實技術運用到課堂教學中，能夠為學習者創設接近真實的學習情境，優化課堂環境，提升課堂教學效率。

二、變革課程教學模式，優化課堂教學

增強現實技術在課堂教學中的應用，能夠有效的將虛實的環境結合在一起，讓學習者在體驗的過程中主動探究課堂教學內容，提高學習者的學習興趣，進而能夠有效的幫助學習者掌握學習內容，提高學習效率。

1.增強現實技術變革課程教學模式

隨著信息技術在課堂教學中的應用，學習者在信息技術環境下的學習與交互方式發生了巨大的變化，而且學習者的學習偏好與資源的利用方式與以前也呈現出明顯的不同，學習者在課堂學習中不再以傳統的教學模式來接受知識，而是擅長使用非線性的信息處理方式，在課堂學習中偏好多種任務的學習，喜歡在學習的的過程中采用主動探究式的學習方式，而增強現實技術能夠有效的滿足學習者的這一學習需求，在非線性的教學模式中具有廣泛的應用前途，使得學習者的知識構建順序能夠發生改變，使得學習者的課堂學習呈現出現非線性、主體性、交互性、多元化的特征，同時也使得學習者的學習評價與反饋發生改變，學習者在交互的過程中能夠得到及時的反饋與評價，然后根據評價的結果轉變自己的學習策略。因此，在增強現實技術線學習者非線性的主動交互學習模式，如圖1所示：

圖1 增強現實技術環境下學習者非線性主動交互學習模式

增強現實技術在課堂教學中的應用，學習者之間知識的傳遞是多向的與多元化的，而且學習者之間的交互也是多途徑的，在非線性學習者的過程中，學習者掌握學習的主動權，可以根據自己的需要選擇學習內容，與碎片化的學習內容利用相比較，碎片化的學習往往存在著鍋中不確定性，增強現實技術構建的學習環境是一種發散式的學習環境，學習者可以根據自己的學習需要，按照自己的步驟進行學習，通過增強現實技術的虛擬環境與真實環境的結合來完成意義的建構，而在學習者遇到問題或者問題出現不確定性時，學習者可以方便的利用增強現實技術與教師、同學之間進行交互，并能夠得到及時的幫助與反饋。

2.優化課堂教學

在傳統的課堂教學中，教師、學生、教材等構成了一個簡單、實用的課堂教學環路，這種教學方式便于管理與知識的集中傳遞，一直受到人們的推崇，隨著信息技術在課堂教學中的應用，傳統的單一途徑傳遞教學信息的模式被打破，信息的形象、直觀演示、師生之間交互方式的多元化，改變了傳統的課堂教學模式。增強現實技術在課堂教學中的應用，讓學習者能夠以日常所熟悉的方式來獲取教學資源，通過增強現實的技術優勢，在教學內容的界面設計、知識呈現與師生交互的方式，具體十分突出的表現力與模擬教學的優勢，使得學習者在與學習環境交互的過程中體驗到事物的發展與變化過程，獲取的信息資源取得更加多元化，信息的呈現更加直觀而全面，讓學生能夠從多個方面體驗到知識的形成與傳遞過程，調動學生學習的積極性與主動性。例如華東師范大學陳向東等利用增加現實技術開發的日、地月課堂教學演示系統對教學內容進行展示，從個體識別、系統識別和認識日食、月食幾個階段對教學內容進行展示，運用虛擬現實與增強現實技術，幫助學生體驗與理解日食、月食的形成過程與原理，利用形象直觀的教學方式，提高了課堂教學的效率，激發了學生主動參與課堂的學習興趣。

三、拓展學習者的學習空間，豐富學習者的學習資源

隨著增強現實技術在教育教學中的應用，使得學習者獲取信息資源的途徑與渠道變得更加多元化，非正式學習也被越來越多的學習者接受，同時也能夠有效的轉變學習者的學習觀念，拓寬學習者的學習空間，也能夠從多種途徑來豐富學習者的學習資源。

1.增強現實電子書

隨著增強現實技術不斷的成熟以及其在教育教學中的應用，一些也“增強、立體化”呈現書籍內容的電子書也在不斷的被開發出來，從容能夠更加吸引學習者的學習興趣，激發學習者的閱讀興趣與閱讀體驗，例如泰國推出的《Earth Structure》增強現實電子書、德國ArsEdition公司推出的《Lams&UFO》增強現實電子書就充分的調動了讀者的閱讀興趣，也增強了讀者的閱讀體驗，再如中華商務聯合印刷(廣東)有限公司開發的《中國彈起》增強現實電子書，將我國歷史文化進程以立體紙雕的形式展示，便于讀者能夠輕松的理解中國的歷史文化發展。增加現實電子書利用增強現實技術在書籍內容中融入了“真實的場景”，提升了書籍內容的表現形式與手法，以形象、直觀、立體的方式將教學內容展示給讀者，讓學生能夠從多角度、全方位與書籍進行深度交互，不僅能夠有效的增強電子書閱讀的趣味性，還能夠讓學習者的學習變得更加容易。因此，可以預見，增加現實技術的不斷成熟以及其在教育中的應用范圍不斷拓展，增強現實電子書必將會引領書籍革命性的變化，能夠在更大的范圍內調動學習者的學習興趣，同時我們也應該認識到在利用增強現實技術開發電子書時，需要保證知識之間的相互關聯并，保證知識之間的系統性、邏輯性，以增強讀者的體驗。

2.基于增強現實的移動學習

移動學習強調學習者在利用信息資源的移動性，強調技術對教育的驅動與管理，增強現實技術在移動學習中的應用，提高了移動學習資源的使用效率，為學習者提供了全新的知識體驗服務。現代智能移動學習設備是體現增強現實技術的重要平臺，也創新了移動學習的新模式，為移動學習提供了新的學習支持服務。利用在移動學習資源中，加入增強現實的沉浸技術，可以讓學習者能夠有效的關注在移動學習過程中，利用增強現實的高度交互性，能夠提高移動學習者學習的積極性與主動性，進而能夠有效的消除學習者在移動學習中的孤獨感，增強學習者的學習體驗，提高學習者的學習效率。隨著移動增強現實技術的不斷成熟，移動學習模式將會給學習者帶來更多、更深層次的學習體驗服務。

3.基于增強現實技術的教育游戲

目前，教育優勢是當前教育研究的熱點問題之一，它兼具有娛樂性與教育性的優點，能夠讓學習者在游戲的過程中掌握知識，將增強現實技術應用于教育游戲，將會為學習者提供更深層級的交互，也能夠拓展教育游戲的應用領域，提高教育游戲的應用效果，使得教育游戲具有更強的交互性與沉浸性，采用虛實結合的情景提高學習者的學習興趣，同時也能給學習者接近真實的體驗，這種教育游戲不同于現有的二維或者三維游戲，而是能夠將學習者的多重感官的刺激融合在一起，來吸引學習者的注意力，從而能夠提高學習者的學習興趣。采用增強現實技術將虛擬現實中的沉浸性與高度的交互性融合在一起，為教育游戲提供模擬、分析與游戲過程進行融合，增強學習者的體驗性，也能夠有效激發學習者參與到學習中的積極性與主動性。

四、結束語

增強現實技術在教育中的應用，能夠有效的改革現有的課堂教學模式，能夠為學習者提供多種學習方式，將會為學習者提供更為深度的交互行為，也能夠將事物的發展過程進行模擬，讓學習者在與學習環境的互動中，增強學習者的體驗，激發學習者的積極性與主動性。同時，增強現實技術在移動學習中的應用，通過其本身具有的高度交互性與融合性，使得學習者能夠體驗到學習過程中的樂趣，提高學習效率。

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