移動(dòng)終端增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)踐分析

陳曦

摘要：移動(dòng)終端增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的衍生品，具有虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互、三維立體的特性，已經(jīng)逐漸成為了教育領(lǐng)域的“新寵兒”，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的沉浸感。現(xiàn)如今，移動(dòng)終端增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)普及率進(jìn)一步提升，人們對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重視程度也越來(lái)越高，與教育領(lǐng)域的融合逐步深化。基于此，本文首先提出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的含義，分析該項(xiàng)技術(shù)在教育中的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)而提出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)終端 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù) 教育應(yīng)用 實(shí)踐

引言

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，教學(xué)形態(tài)、方法、理念也產(chǎn)生了很大的變化。過(guò)去教師為了能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，往往都會(huì)采用實(shí)物模型、課件視頻、資料圖片等方式，雖然可以在課堂上給學(xué)生創(chuàng)造一定的情景，但是缺乏交互和真實(shí)性，不能給學(xué)生更多的神經(jīng)感官刺激，如何給學(xué)生營(yíng)造一個(gè)更加真實(shí)的虛擬環(huán)境，成為了當(dāng)代教育領(lǐng)域需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以有效的解決這些問(wèn)題，通過(guò)手機(jī)軟件以及現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)設(shè)備，可以給學(xué)生打造一個(gè)十分真實(shí)的場(chǎng)景，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的沉浸感、現(xiàn)場(chǎng)感，從而起到強(qiáng)化教育的作用。

1什么是現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)

現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)也就是‘'AR”技術(shù)，是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。這種技術(shù)最早于1990年提出。隨著隨身電子產(chǎn)品運(yùn)算能力的提升，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的用途越來(lái)越廣。AR系統(tǒng)具有三個(gè)突出的特點(diǎn)：①真實(shí)世界和虛擬世界的信息集成;②具有實(shí)時(shí)交互性;③是在三維尺度空間中增添定位虛擬物體。

2增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)在教育中的應(yīng)用價(jià)值

近些年，多媒體技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，這也讓教學(xué)效率得到了質(zhì)的提升，由于多媒體技術(shù)可以讓教學(xué)內(nèi)容變得更加直觀、生動(dòng)，通過(guò)增加信息含量讓教學(xué)效率進(jìn)一步提升，隨著現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，傳統(tǒng)媒體技術(shù)在使用當(dāng)中也呈現(xiàn)出了諸多弊端。而AR技術(shù)不僅能夠在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)甚至是觸覺(jué)上得到進(jìn)一步提升，還加強(qiáng)了和學(xué)生之間的互動(dòng)，提升教育情景的感染力，加強(qiáng)情景的沉浸感彌補(bǔ)了傳統(tǒng)媒體教育上的不足，給學(xué)生一種身臨其境的感覺(jué)。

AR技術(shù)之所以變得更加普遍，與移動(dòng)終端技術(shù)發(fā)展脫離不開(kāi)關(guān)系，當(dāng)今學(xué)生人手一臺(tái)智能手機(jī)已經(jīng)成為了趨勢(shì)，移動(dòng)技術(shù)由于其便捷性，可以有效帶入課堂，也可以做到隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，應(yīng)用AR設(shè)備和智能手機(jī)，為學(xué)生打造身臨其境之感，教學(xué)內(nèi)容也變得更加直觀、形象，采用動(dòng)態(tài)的畫面和聲音，極大的提升學(xué)生集中度。特別是在一些實(shí)踐類教學(xué)領(lǐng)域中，采用AR技術(shù)可以打破硬件設(shè)備的束縛，虛擬世界中有無(wú)限的資源，讓學(xué)生可以更加大膽去做，從而達(dá)到前所未有的教學(xué)效果。

此外，AR技術(shù)是基于“視聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)實(shí)現(xiàn)全景交互，也就是AR系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)用戶位置或視線發(fā)生變化式，手機(jī)中央管理器也會(huì)根據(jù)用戶實(shí)際變化做出場(chǎng)景調(diào)整，也就是用戶視線轉(zhuǎn)移場(chǎng)景跟著轉(zhuǎn)移、用戶移動(dòng)場(chǎng)景跟著移動(dòng)，這樣學(xué)生即使在家中也可以在“課堂”中學(xué)習(xí)，打破了時(shí)間、空間上的限制，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)有著極大的幫助。

3移動(dòng)終端增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用

3.1搭建移動(dòng)AR教學(xué)環(huán)境

移動(dòng)終端AR技術(shù)的應(yīng)用，首先需要搭建一個(gè)移動(dòng)終端AR教學(xué)平臺(tái)，主要體現(xiàn)在知識(shí)表達(dá)方式、交互界面設(shè)計(jì)、交互界面操作方式層面。AR教學(xué)環(huán)境搭建過(guò)程為“AR系統(tǒng)→創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景→情景體驗(yàn)→獲得新知”。通過(guò)應(yīng)用AR技術(shù)，可以對(duì)教師即將要講授的知識(shí)要點(diǎn)、情景場(chǎng)景展開(kāi)模擬和表征，結(jié)合教學(xué)需求設(shè)計(jì)教學(xué)情景，從而構(gòu)建更加真實(shí)的AR場(chǎng)景，對(duì)學(xué)生展開(kāi)相關(guān)技能、知識(shí)的教學(xué)，讓學(xué)生在情景當(dāng)中獲得新知。

3.2呈現(xiàn)AR教學(xué)資源

隨著AR技術(shù)的發(fā)展，AR技術(shù)與教育領(lǐng)域的融合也更加深入，AR教學(xué)資源也隨著時(shí)間的變化而不斷更新，甚至在一個(gè)虛擬空間中，教學(xué)內(nèi)容會(huì)隨著空間變化而變化，學(xué)生也可以根據(jù)個(gè)人的興趣、愛(ài)好挑選學(xué)習(xí)內(nèi)容。所以在教學(xué)當(dāng)中，需要我們針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好，展開(kāi)知識(shí)識(shí)別，動(dòng)態(tài)跟蹤學(xué)生地理位置，采用實(shí)時(shí)性的AR教學(xué)資源，讓學(xué)生真正的沉浸在AR情景之中。AR教學(xué)資源呈現(xiàn)需要從兩個(gè)方面著手：（1）教學(xué)情景Marker→移動(dòng)終端攝像頭;（2）虛擬教學(xué)場(chǎng)景→Vuforia AR軟件。并且這兩個(gè)方面會(huì)融入到虛擬教學(xué)場(chǎng)景渲染在真實(shí)教學(xué)場(chǎng)景當(dāng)中，并在移動(dòng)終端上展示。

通過(guò)Vuforia在實(shí)踐教學(xué)真實(shí)環(huán)境當(dāng)中設(shè)置教學(xué)情景標(biāo)志物Marker，之后采用移動(dòng)攝像頭捕捉真實(shí)的場(chǎng)景，此時(shí)Vuforia會(huì)實(shí)時(shí)跟蹤教學(xué)情景標(biāo)志物，對(duì)場(chǎng)景內(nèi)部視頻每幀圖像進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合教學(xué)情景標(biāo)志物Marker搜索與其相匹配的標(biāo)志物，待到捕捉到Marker表之后，手機(jī)中的衛(wèi)星定位技術(shù)會(huì)得到移動(dòng)終端攝像頭位置，此時(shí)即可將AR場(chǎng)景當(dāng)中的相關(guān)內(nèi)容渲染到Marker所在的地理位置當(dāng)中，這樣即可真實(shí)的呈現(xiàn)出AR教學(xué)場(chǎng)景（教學(xué)資源），并通過(guò)移動(dòng)終端進(jìn)行展示學(xué)生此時(shí)就能夠在虛擬場(chǎng)景中交互和學(xué)習(xí)。

3.3AR教學(xué)模式改革

在信息時(shí)代下，當(dāng)今學(xué)生對(duì)新型電子產(chǎn)品十分的關(guān)注和喜愛(ài)，甚至產(chǎn)生了很大的依賴性，所以學(xué)生對(duì)這些新事物是主動(dòng)的，而非被動(dòng)接受。針對(duì)非線性的處理信息，在AR教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中，可以采用非線性復(fù)合模式教學(xué)方案。該教學(xué)模式可以分為三個(gè)模塊：（1）教師方面。對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，制定AR虛擬場(chǎng)景案例，并準(zhǔn)備教學(xué)資源，構(gòu)建完整的AR教學(xué)（學(xué)習(xí)）空間。（2）學(xué)生方面。進(jìn)入AR虛擬場(chǎng)景當(dāng)中，獲取AR教學(xué)資源，準(zhǔn)備學(xué)習(xí)資源，展開(kāi)非線性學(xué)習(xí)模式，自主構(gòu)建學(xué)習(xí)解決方案。（3）教師和學(xué)生方面。展示學(xué)習(xí)成果，教師給予點(diǎn)評(píng)，學(xué)生從中獲取相關(guān)知識(shí)與技能，實(shí)現(xiàn)最終的教學(xué)目的。

在實(shí)踐當(dāng)中，教師需要以學(xué)生作為主導(dǎo)，對(duì)學(xué)生特性進(jìn)行分析，制定教學(xué)案例內(nèi)容，準(zhǔn)備好AR資源，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)出AR虛擬情景，為學(xué)生學(xué)習(xí)做好基礎(chǔ)工作。學(xué)生在學(xué)習(xí)中，通過(guò)移動(dòng)終端設(shè)備進(jìn)入到AR學(xué)習(xí)環(huán)境中，在環(huán)境中得到AR教學(xué)資源，展開(kāi)非線性學(xué)習(xí)模式，根據(jù)案例內(nèi)容得到相應(yīng)的學(xué)習(xí)解決方案，從而獲取相應(yīng)的技能。當(dāng)然，即使是AR虛擬空間教學(xué)，也不能讓學(xué)生在虛擬場(chǎng)景中過(guò)于隨意，需要教師做好學(xué)生指導(dǎo)性工作，加強(qiáng)學(xué)生思維引導(dǎo)，這樣才能夠充分發(fā)揮AR技術(shù)的積極作用。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，AR技術(shù)作為一種新興技術(shù)，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(shù)的教學(xué)模式，通過(guò)AR技術(shù)和移動(dòng)終端技術(shù)創(chuàng)設(shè)虛擬情景、搭建虛擬教學(xué)環(huán)境，通過(guò)Vuforia AR開(kāi)發(fā)平臺(tái)工具構(gòu)建動(dòng)態(tài)的AR虛擬教學(xué)資源，應(yīng)用非線性復(fù)合教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了新時(shí)期教育改革，最終達(dá)到了理想的教學(xué)效果。未來(lái)，需要進(jìn)一步基于AR技術(shù)創(chuàng)設(shè)更加貼近于真實(shí)場(chǎng)景的虛擬教學(xué)空間，選擇更加合適的AR開(kāi)發(fā)平臺(tái)動(dòng)態(tài)展示教學(xué)資源，這樣可以更好的提升教學(xué)質(zhì)量，推動(dòng)學(xué)生成人成才。

參考文獻(xiàn)

[1]杜玉紅，侯守明.移動(dòng)終端增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)踐研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（13）：6062.

[2]郭飛雁.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職院校教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2017（7）：91-92.

[3]沈?qū)氶?增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的研究與實(shí)踐[J].大眾文藝，2017（7）：555-556.

[4]王嵩林，唐震.基于新型移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)方式研究[J].中國(guó)教育學(xué)刊，2017（Sl）：130-132.