導(dǎo)語：AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用探究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著社會的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一些先進(jìn)的技術(shù)手段和設(shè)備被逐漸應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的方方面面。伴隨著多媒體技術(shù)、實(shí)時影像技術(shù)以及三維建模等技術(shù)的不斷發(fā)展，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（ar）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。伴隨著社會生產(chǎn)力不斷提升的迫切需要，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)被應(yīng)用于多個領(lǐng)域，尤其是教育領(lǐng)域和醫(yī)療領(lǐng)域，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的介入對提高教育質(zhì)量和醫(yī)療質(zhì)量起到了積極的輔助作用，并且在一定程度上影響著教育和醫(yī)療領(lǐng)域今后的發(fā)展方向。因此，本文對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；教育領(lǐng)域；應(yīng)用研究

在傳統(tǒng)的教育模式中，對學(xué)生的教學(xué)往往依靠老師在講臺上講，學(xué)生在講臺下聽的模式開展，而隨著時代的發(fā)展，多媒體技術(shù)被逐漸應(yīng)用于課堂教學(xué)，課堂教學(xué)逐漸被賦予趣味性和靈活性［1］。基于技術(shù)手段的更新，多媒體技術(shù)也在不斷地更新?lián)Q代，多種技術(shù)同時應(yīng)用于課堂教學(xué)中，因此課堂教學(xué)逐漸變得繪聲繪色，不再顯得枯燥乏味。技術(shù)的發(fā)展往往能夠帶動多個領(lǐng)域的共同發(fā)展，智能設(shè)備的快速普及以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷突破，推動現(xiàn)代教育不斷朝著智能化、多元化的方向發(fā)展，提高教學(xué)質(zhì)量、保證教學(xué)效果成為先進(jìn)技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的一大目標(biāo)［1］。

一、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是目前高精尖技術(shù)的一個代表，被廣泛應(yīng)用于民用和軍用。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過將系統(tǒng)中的一系列虛擬信息與現(xiàn)實(shí)世界中的場景相結(jié)合，從而使人體感官獲得全新的體驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時交互等特點(diǎn)。得益于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、影像技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等多領(lǐng)域技術(shù)的共同發(fā)展，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在理論與技術(shù)研發(fā)層面很快取得了突破。一般來說，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義分為廣義和狹義。從廣義層面來講，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過操作者進(jìn)行的一系列操作，從中獲得相應(yīng)的反饋［2］。而狹義層面則認(rèn)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)上的一個分支，由于操作者在使用可穿戴式設(shè)備的過程中既能看到虛擬畫面，又能看到現(xiàn)實(shí)世界，因此被認(rèn)為是VR技術(shù)的一部分，目前我國北京理工大學(xué)的王涌天教授是該領(lǐng)域較為權(quán)威的專家［2］。

二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的理論基礎(chǔ)

（一）情境認(rèn)知與學(xué)習(xí)理論。情境化學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)的過程應(yīng)當(dāng)是場景和現(xiàn)實(shí)的融合，學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)是一個重構(gòu)學(xué)生心理的過程，同時應(yīng)該具備實(shí)踐性。簡單來說，情景化學(xué)習(xí)是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)某樣知識和技術(shù)的過程中能夠身臨其境。例如，在學(xué)習(xí)修車這一技術(shù)的過程中，應(yīng)親自到修車廠去學(xué)習(xí)，因此情景化學(xué)習(xí)理論更加注重的是一個學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程種全身心投入的過程，同時也是一個身體各感官共同配合的實(shí)踐過程。一般來說，在情景化學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)習(xí)者能夠在其中找到適合自己并且感興趣的內(nèi)容，同時這個過程也是一個持續(xù)性的過程。因此，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的一個理論基礎(chǔ)就是情境認(rèn)知與學(xué)習(xí)理論，能夠通過結(jié)合現(xiàn)實(shí)空間與虛擬空間，將體驗(yàn)者帶入一個全方位的學(xué)習(xí)環(huán)境中，并且能夠通過大數(shù)據(jù)技術(shù)源源不斷地為體驗(yàn)者提供學(xué)習(xí)內(nèi)容，使其獲得更好的教學(xué)體驗(yàn)［3］。（二）沉浸理論。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域，一個重要的理論基礎(chǔ)就是沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)。基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的影像和音像技術(shù)，體驗(yàn)者能夠在學(xué)習(xí)過程中不受外界干擾，能夠摒棄其他雜念，從而沉浸在虛擬與現(xiàn)實(shí)交織的學(xué)習(xí)環(huán)境中。另外，在這種環(huán)境下，體驗(yàn)者的意識和行為相互配合。這一理論目前已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

三、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用案例

（一）教學(xué)學(xué)具軟件的開發(fā)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用首先需要教學(xué)學(xué)具軟件的配合。由于教學(xué)過程中，學(xué)生和教師不可能同時穿戴大量的設(shè)備，因此需要教學(xué)學(xué)具軟件對資源進(jìn)行整合，從而避免同時使用大量的穿戴設(shè)備。此外，目前相關(guān)領(lǐng)域設(shè)計者一般采用Metaio等開發(fā)包開發(fā)AR學(xué)具。目前AR教學(xué)學(xué)具在教育領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸廣泛，在教學(xué)中使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)具的過程中還可以實(shí)現(xiàn)端口互聯(lián)，學(xué)生能夠與老師在虛擬與現(xiàn)實(shí)中互動。學(xué)生在啟動學(xué)具之后，教學(xué)學(xué)具內(nèi)的電路圖就能按照操作者需求進(jìn)行電阻的變化檢測電壓或者電流，創(chuàng)造出現(xiàn)實(shí)與虛擬空間。（二）基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育游戲。目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于游戲制作領(lǐng)域，通過技術(shù)手段，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)F(xiàn)實(shí)世界中的空間結(jié)構(gòu)以及物體的擺放和布置以信息和數(shù)據(jù)的方式錄入系統(tǒng)當(dāng)中，再使其與虛擬環(huán)境相結(jié)合。彈彈島就是基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)出來的一款教育游戲，其通過這種原理，是面向低年齡段兒童所制作的一款游戲。學(xué)生能夠通過可穿戴式設(shè)備或者是手持智能設(shè)備的方式獲取視覺信息，通過移動設(shè)備來達(dá)到三維立體成像的目的。（三）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用。第一，美術(shù)課程中colARmix的應(yīng)用。美術(shù)課程是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)科教育中應(yīng)用較為廣泛的一門學(xué)科，尤其是在繪畫課程以及3D制圖等課程中的應(yīng)用，并且覆蓋的年齡段以及級別范圍較廣，從基礎(chǔ)的小學(xué)美術(shù)課程到大學(xué)室內(nèi)設(shè)計等課程中均有應(yīng)用。對于小學(xué)美術(shù)課程來說，一般的多媒體教學(xué)雖然相較于傳統(tǒng)的教學(xué)來說，具有一定的優(yōu)勢，但仍然具有一定的局限性，小學(xué)生的理解能力以及空間思維能力有限，僅通過傳統(tǒng)教學(xué)只能使其達(dá)到一維空間的構(gòu)圖思想。而colARmix的應(yīng)用能夠使學(xué)生在三維空間內(nèi)繪制各種物體，充分釋放和發(fā)揮小朋友的想象力。除此之外，colARmix等AR教學(xué)軟件具有較好的優(yōu)化功能，能夠在多種設(shè)備中運(yùn)行，在5.0以上的蘋果系統(tǒng)以及2.2以上的安卓系統(tǒng)手機(jī)上均能運(yùn)行。另外，通過電子投影儀等方式可以獲得更佳的使用效果［4］。第二，MATLAB等在高等物理課程中的應(yīng)用。MATLAB被國內(nèi)外諸多高等院校應(yīng)用于教學(xué)當(dāng)中，尤其是電磁學(xué)、力學(xué)以及醫(yī)療教學(xué)中，如電磁學(xué)中很多的內(nèi)容具有較高的抽象性，理解起來相對較難，如其中的電場和磁場等都是肉眼無法見的，通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠有效地促進(jìn)人與環(huán)境的互動，使學(xué)生能夠通過技術(shù)手段感知電場和磁場的存在，增強(qiáng)教學(xué)效果。（四）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)技能訓(xùn)練中的應(yīng)用。例如高空塔吊以及特種駕駛等諸多特殊行業(yè)具有較大的危險性，尤其是對于剛剛接觸到這類工作的學(xué)生來說，有一定的風(fēng)險，特別是在初期的職業(yè)訓(xùn)練中極易造成安全隱患。通過應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對高空塔吊這類特殊工種的教學(xué)和訓(xùn)練，運(yùn)用虛擬與現(xiàn)實(shí)結(jié)合的方式能夠模擬出一個較為逼真的、互動性較強(qiáng)的高空塔吊現(xiàn)場，模擬出實(shí)際的訓(xùn)練場景。尤其是在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與各種重型機(jī)械教學(xué)相結(jié)合的過程中，能夠有效地解決傳統(tǒng)模式下重型機(jī)械教學(xué)和培訓(xùn)的難題，既能夠增強(qiáng)員工的臨場駕駛或者操作能力，又能夠保證其安全性。

四、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展展望

目前，我國在AR教學(xué)領(lǐng)域做底層技術(shù)公司或機(jī)構(gòu)相對不多，大多數(shù)高新技術(shù)企業(yè)或相關(guān)機(jī)構(gòu)對AR技術(shù)在教育領(lǐng)域開展的平臺研究多停留在理論層面，另外多是利用現(xiàn)成的技術(shù)，如傳統(tǒng)的UNITY3D等進(jìn)行內(nèi)容開發(fā)。盡管國家和教育領(lǐng)域近年來一直在關(guān)注AR教育相關(guān)的技術(shù)研究，但就目前來說，所謂的ARSDK主要還是局限在2D平面圖的識別和跟蹤上，比較有名的有Vuforia、Metaio以及Wikitude等，實(shí)用性相對較強(qiáng)。而我國在這方面也有HiAR、EasyAR、VoidAR等，均有較高的實(shí)用價值。但僅僅停留在二維層面的AR距離真正的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)還有很長的一段路要走。在教育領(lǐng)域，AR技術(shù)的發(fā)展任重道遠(yuǎn)，與現(xiàn)實(shí)場景三維畫面的融合應(yīng)當(dāng)是我國各個相關(guān)企業(yè)和機(jī)構(gòu)主要應(yīng)該攻克的方向。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)能夠通過技術(shù)手段將現(xiàn)實(shí)世界中的空間結(jié)構(gòu)等以數(shù)據(jù)的方式導(dǎo)入系統(tǒng)中，從而使其與虛擬環(huán)境相融合，創(chuàng)造出一個具有較強(qiáng)感官性和互動性的虛擬現(xiàn)實(shí)場景。另外，隨著技術(shù)的不斷革新，AR設(shè)備的研發(fā)成本和制造成本將會逐漸降低，并且也會逐漸區(qū)域智能化和人性化。伴隨著教育發(fā)展的需要，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會在教育領(lǐng)域得到更加廣泛的使用，并且采購成本會不斷降低，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會以更加簡單、更加方便的形式進(jìn)入教育教學(xué)領(lǐng)域，并且實(shí)現(xiàn)學(xué)科的細(xì)分，提高教學(xué)質(zhì)量，推動現(xiàn)代教育不斷發(fā)展［5］。

五、結(jié)語

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是基于影像技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展到一個全新高度誕生的新技術(shù)，由于其能夠?qū)Ⅲw驗(yàn)者帶入一個虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合、具有高互動性和高感官性的環(huán)境，因此被廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)的方方面面。本文主要介紹了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，通過理論和實(shí)際應(yīng)用對其進(jìn)行了分析，并對AR技術(shù)未來的發(fā)展寄予希望。

參考文獻(xiàn)：

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［4］周森，尹邦滿.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展機(jī)遇［J］.電化教育研究，2017，38（03）：86-93.

［5］賀熙，張旻旸，王錦，等.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)查——以天津市5所職業(yè)院校為例［J］.高等職業(yè)教育（天津職業(yè)大學(xué)學(xué)報），2019，28（02）：75-79.

作者:周世明 燕飛 單位:長春建筑學(xué)院