增强虚拟现实技术在儿童教育中的应用

摘要：随着科技和时代的发展，新技术科技的不断涌现助推着许多传统行业的升级和进步，儿童教育作为大众普遍接受且需求旺盛的教育产业，也需要有新科技技术的助力，增强虚拟现实技术作为传统教育与新科技融合的桥梁，已经逐步走入我们的生活。

关键词：儿童教育；增强虚拟现实1增强虚拟现实技术的背景

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是近年来出现的高新技术，虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以即时且没有限制地观察三维空间。虚拟现实而增强虚拟现实（Augmented Reality，简称AR）是在虚拟现实基础上发展起来的新技术，是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的“增强”。它将计算机生成的虚拟物体或关于真实物体的非几何信息叠加到真实世界的场景之上，实现了对真实世界的增强。同时，由于用于与真实世界的联系并未被切断，交互方式也就显得更加自然。

2传统儿童教育领域现状

传统领域的儿童教育已经是一个很成熟的产业，主要有儿童读物、绘本、游戏、玩具、动画和其他视听媒体产品等类别。作为一个需求巨大的市场，丰富多彩的产品链是满足消费者需求的基础。但是在现有的儿童教育产品中，教育模式基本上还属于比较落后的形式，儿童作为教育环节的主要参与者却往往处于被动学习和观看的地位。而家长作为教育的次要参与者，也无法有效的融入教育环节中和孩子产生较多的交互，更多的情况下，家长都作为教育产品使用的讲述者或主要使用者。从教育方式上来看，被动的学习效率本身就是低下的，尤其在婴幼儿阶段的初级启智教育，家长是无法要求孩子按照成年人的思路展开主动学习的。在当下信息资讯飞速膨胀的时代中，各种新技术新方法新知识的不断涌现，儿童教育也需要寻找新的技术新的方法来提升教育的效率和趣味性，传统的儿童教育产品与教育模式已经渐渐的跟不上时代的要求。

3新媒体技术在儿童教育领域的问题

随着手机、平板电脑等电子设备的普及，越来越多的家长选择使用方便快捷的教育类APP来取代传统的书本和影音模式的教育方式。固然，手机程序和电子设备的广泛使用，是科技进步的必然，也代表了先进的教育方式和理念，但是过度的依赖电子产品也会带来许多不利的影响。比如，婴幼儿期的儿童在智力发展和认识世界的过程中，不仅仅依赖于视觉和听觉，触觉、嗅觉和味觉也是儿童认识世界、了解世界的方法。而简单的APP程序，只能解决视觉和听觉的需求，反而忽略了触觉等肢体感官上的体验。从智力开发和儿童身体机能的培养来看，目前流行的新媒体教育手段还比较单一，难以满足儿童教育的各方面需求。

现在流行的教育APP基本上还是传统视听手段的延续，在屏幕中以点击、动画播放等形式出现，内容形式呆板、内容更新也无法保证，在操作方式上对于使用者的要求也比较高，UI设计和操作模式很难兼顾家长和儿童不同年龄层次的需求。同时，媒体内容对于设备的依赖性比较高，所有的内容都必须在屏幕的方寸之间来观看，不利于家长和孩子一起学习、娱乐和体验，在教育过程上就处于一个不断弱化不断限制化的流程中，使用者只能被动的使用和接受。

4增强虚拟现实技术在儿童教育产品中的嵌入

那么，传统的教育领域与新技术新科技如何衔接和配合呢？增强虚拟现实技术的出现就满足了新媒体教育的短板，因为AR技术不仅仅依赖于电子设备、也需要现实环境的参与和配合。在视听的基础上，配合以触觉、嗅觉甚至味觉的各种因素相互交融，满足了儿童成长中探索世界的各种需求，最大限度的模拟出一个内容丰富、易于体验的教育环境和背景。

AR技术的核心是基于真实图像的图形识别技术与三维技术，从技术层面来看，AR技术就需要传统教育内容的配合。结合儿童教育书本读物，配合以电子设备端执行的多媒体程序，从真实书本的触觉体验开始，通过手机等设备的视觉听觉展示，绘声绘色的讲述演绎教育内容，形成完整的儿童认知体系。AR技术需要电子设备的支持，如广泛使用的手机和平板电脑，而现在基本上所有的电子设备都有摄像头的配置，所以在设备的普及率和兼容性上不会有大的问题。使用Unity3D软件进行ARAPP程序的开发、制作和发布，同时可以为IOS以及Andriod系统提供产品，在技术流程上也不存在限制。通过电子设备与实体读物的配合，不仅提高了趣味性，也加强了父母与儿童之间的配合性。

以视彩堂互动科技出品的增强虚拟现实儿童教育产品《巴布巴布》为例（图1），产品包含了实体儿童绘本、卡通形象徽章、织物触感外套、手机APP程序。既有可读可看可触可玩的实物，还有手机平台的AR程序，两者互相配合来给儿童讲述绘本内的科教内容。《巴布巴布》拥有7个可爱的卡通动物角色，通过图形、文字、动画、语音等内容，让儿童了解不同动物的习性、特征和虚拟的性格，在娱乐中学习小动物的相关知识。程序端不设控制界面，只需要通过手机的摄像头来观察绘本和徽章就可以看到听到三维的动画形象来讲述小故事，完全没有操作限制和难度，大人孩子均可轻松上手。同时徽章还可以当作棋子在绘本的地图上来游戏，大人孩子可以一同体验游戏过程，同样也可以在屏幕中看到三维形象有趣的交互过程。从这一款AR儿童教育产品来看，从手段上实现了全方位学习体验的功能，在教育体验性的环节上带来了许多传统读物和电子读物无法实现的功能，不仅面对儿童，同时也需要家长的积极参与，通过AR的技术手段来建立家长和孩子之间的学习纽带，也解决了家庭线下教育的空缺。希望这样的读、看、听、触、玩的教育游戏相结合的过程，给儿童教育产品的设计者提供了新的思路和目标。

图1增强虚拟现实儿童读物《巴布巴布》5结语

通过对于AR技术在儿童教育中应用层次及与传统APP教育软件优缺点的分析，对AR技术以及设计和实现的方法应该有了一定深度的了解。从《巴布》儿童教育产品来看，AR技术在儿童教育领域中的应用还有很大的拓展性，可以预见到，利用AR技術的灵活性和科技性，从教育的角度出发兼顾图形设计、故事性、趣味性、互动性的新媒体儿童教育产品会在未来的教育产业占得一席之地。参考文献：

[1] 马登哲.虚拟现实与增强现实技术及其工业应用[M].上海交通大学出版社，2011.作者简介：张帆，女，山西太原人，硕士，助教，研究方向：新媒体、互动、动画、儿童教育。