增强现实技术在儿童教育中的优势

2017-07-12陆凯韩帆

戏剧之家 2017年11期

陆凯+韩帆

【摘要】增强现实将虚拟环境和真实世界的信息相集成，具有实时交互性，并在立体空间中增添制定虚拟物体。增强现实技术的沉浸性、趣味性和交互性等优势融合儿童教育的新型理念，展示出知识性、互动性、趣味性强的教育方式，促进了儿童的认知发展。

【关键词】增强现实；儿童教育

中图分类号：G40-05 文献标志码：A 文章编号：1007-0125（2017）11-0205-02

随着数字媒体技术的发展，虚拟现实技术、增强现实技术、混合现实技术等高新技术不断涌现。在此之中，增强现实又被称为广增现实，是一种实时的计算机摄影机影像的位置及角度并加上相应视频、图像、3D模型的技术，目的是借助屏幕把虚拟世界嵌套在现实世界并进行互动。现当代，增强现实技术在教育、医疗、军事、古迹复原、娱乐游戏等领域中被广泛应用。其中，在儿童教育方面的应用尤为突出，提高了儿童对游戏活动的积极性，以及促进了认知的发展和自我意识的增强。增强现实技术应用于儿童的教育中是新媒体技术质的飞越，改变了传统教育领域中以读物、玩具、绘本等产品为对象的教育形式，让儿童可以通过移动智能设备将立体动感的虚拟形象实时叠加到真实的场景中并显示出来，给人以强烈的沉浸感。增强现实技术作为智能科技，在儿童语言学习、艺术启蒙、科普百科、历史文化、智能游戏方面应用广泛，致力于改变传统的教学模式，以科技的力量，给予儿童趣味性的互动学习新体验。

增强现实技术在儿童教育领域的应用越来越普遍，加拿大一家公司联合Layar公司，利用增强现实技术，为儿童设计出可交互性世界地图，通过智能识别获取音频和视频，让儿童可以认知不同地区的著名地标和不同种类的动物，促进儿童的好奇心。同时，增强现实技术作为与传统教育模式与新型科技结合的纽带，实现了儿童在生活中学习，在游戏中学习，在体验中学习的教育新模式，交互方式的体验效果也更加的便捷自然。

一、传统儿童教育模式

传统意义上的儿童教育主要以游戏、玩具、动画的方式给孩子传递语言、情感、思想，教学过程中以知识导向来组织游戏为主，忽略了儿童在他们兴趣中的重要元素。这种方式让儿童处于被灌输知识的位置，没有互动性，从教学上看降低了学习效率，也间接地削弱了孩子的积极性。在如今新媒体技术发展下，儿童教育需要与新技术相结合，改变原有的单一教学模式，提升教学效率和内容的趣味性。美国学者尼葛洛庞帝在《数字化生存》中提到：“在印刷的书籍中，句子、段落、章节、页码按顺序排列，由作者决定，也由书籍本身的物理结构所决定”。传统的书本教育方式在三维空间上受到限制，而增强现实技术将教科内容以图像、视频、声音等形式结合起来，实现新媒体技术与教育的融合。

二、增强现实技术在儿童教育中的特点

儿童阶段是人生中最重要的一个阶段，思想能力在这一时期逐渐形成，教育模式是儿童教育的关键要素。教育模式下的增强现实具有沉浸性、趣味性和交互性。增强现实技术在儿童教育中的普及，极大地推动了教育领域的发展。首先，增强现实技术利用三维立体模型让儿童学习的内容可视化和形象化，即沉浸性。儿童可以通过AR移动设备来体验增强现实中的情景物体，并可以从不同角度去观察事物，达到教学的有效目的。在教育中，老师和儿童可以利用白板、虚拟3D模型、增强现实空间去了解被还原的史前生物。在Google黑科技中就展示了生物还原的一个例子：用AR的移动设备在森林中对树叶或动物足迹进行扫描识别，通过数据资料的整合追溯到史前时期，探究恐龙生物和环境地貌的变化，让参与者可以在视觉、听觉和触觉上有所体验，同时也可以提升儿童的认知意识和趣味感。在教育中加入具有增强现实元素的可视化效果，可以增强孩童在概念意义上的形象化的理解，还可以让儿童实时地与场景中的事物进行互动，使参与者沉浸在虚拟的环节中，体验各种绘本内容的奇妙经历。增强现实拓展了传统纸质书本的感官沉浸，融合视觉、听觉、触觉等形成了一种多感官教学的方式。在科教兴国的中国，实现增强现实技术教育化，开创教育环境新路线，进而使教育内容具有沉浸性。其次，增强现实将真实世界和虚拟世界结合在一起，在教育类游戏和虚拟空间以增强技术为载体使儿童可以体验增强现实媒体技术的趣味性，让他们可以直接接触，感受到某种意义上的存在感，这种直观的存在感可以提升儿童在知识层面上的认知度。

最后，增强现实具有一定的交互性。在传统媒体技术上，是先在动画模拟中设定了好了参数，继而以机械单调的模式来展示学习。但AR技术就可以精确迅速的记录下需要传达的信息，并可实时地与参与者进行互动。增强现实实现了虚拟场景的自然逼真性，在教学上，更加注重儿童和事物间的接触和互动。所以，在AR中利用显示设备、注册定位、虚拟结合和人机交互技术将教学信息联系起来使其形象化、音频化、可视化，让儿童在增强现实中体验到学习的乐趣，获取学习的内容和周围环境的信息，并通过互动交流来与小伙伴分享。

三、数字化儿童绘本

在儿童教育领域，利用增强现实技术创造出虚拟数字化学习环境是一种新颖的形式。在虚拟学习环境中，儿童可以从视觉、听觉、触觉等多角度与环境交互，而且能够有效地得到反馈效果，并根据反馈效果对绘本读物做出下一步操作，以此来建立知识与儿童之间的链接关系。AR虚拟学习场景中包含了便捷的工具栏目和形式内容，儿童学习中有更多的控制权。在数字化儿童绘本教育中，传统绘本结合多重类型的技术，发挥了更大的潜能。基于数字化形态的快速发展，儿童教育的方式不再局限于传统书本之上，处于生理、心理、情智急速发育阶段的学龄儿童，更多的是对以肉眼所观看到的具有趣味性的事物。而数字化绘本把纸质书本上的内容虚拟化通过智能设备以动画、视频的形式给儿童传播科学知识，在虚拟互动中阐释科学原理。

在虛拟数字化绘本的展现中，注重交互形式的多元化，能够增进读者的知识点，又可以带给读者不同层次的趣味感。儿童绘本可以通过立体虚拟事物的展示来激发儿童的参与与互动，AR增强现实儿童绘本在这方面有更大的优势，在传统的绘本教材上构建立体结构、孔洞、附加装置可以作为绘本虚拟展示的触发标志。利用增强现实技术，可以让读者回顾过去、直观地体验知识要点与美学特征，甚至可以重现经典的人类历史故事和宇宙的变化形态，而这一切能够借助于先进的可穿戴智能设备，便能虚实结合地营造出学习气氛与环境。数字化儿童绘本将纸质书的阅读感受与虚拟环境的特点结合起来，能提升阅读体验，提供信息支持，实现丰富的互动学习。据相关研究表明，具有沉浸感的增强现实读本能够提升学习者的学习意愿，高效地展示学习材料与成果，激发学习的兴趣与热情，巩固长期知识的记忆与凝练。2008年，Freitas和Campos开发了SMART（system of augmented reality for teaching）系统，应用于儿童的概念数学上，例如运输方式或动物种群等，取得了较好的教学成果。2009年英国广播公司BBC的Edris利用增强现实技术设计了“地球、月球与太阳的互动游戏”，通过对10岁儿童的教学观察与体验，证实了增强现实技术是有效的教学认知工具。在儿童绘本中，增加增强技术的使用，实现增强现实立体书籍，内容形式上的转变会让儿童在观看绘本内容和学习上由被动转化成主动接受知识内容，提高了他们的趣味意识和知识的扩展。目前，增强现实技术在绘本中的应用主要显示图像、动画、视频和声音，使用3D显示屏、智能手机、智能眼镜设计的应用程序来整合展示多媒体的教育形式。数字信息化的推动使得AR技术涉及军事、农业、工业、娱乐和教育领域，其中在儿童绘本中发挥了重要作用。增强现实技术与传统绘本的结合，展现给观看者多维度的互动和虚实结合的效果，并加上声音效果，增强了读本的趣味性。因为增强现实又具有沉浸性、趣味性和互动性趣的特点，适合儿童课外学习。增强现实在儿童绘本教育中的应用时现代教育的主流形势，它结合儿童的心理特征，运用3D建模、数字编程和交互技术设计促进传统纸质教育在多媒体时代下的融合。随着移动媒体技术的发展，苹果公司生产的iPad平板电脑拥有领先的技术，有多点触摸屏显示，能够高清地观察影像信息，移动了增强现实在儿童绘本展示上的便捷度。儿童绘本在增强现实产业上的比重还是比较重的，设计者用智能游戏、历史故事、科普等内容来吸引大量的儿童，也正是这种教育模式的智能化，儿童在视野和知识储备上有了新的变化。

四、总结

增强现实技术在当今儿童教育上有很大的前景，但同时增强现实技术也存在一定的局限性。在虚拟现实内容的制作和呈现方式上过于单一，并且在绘本教育中对于虚拟事物的制作由于设备硬件的限制不能够完全普及到儿童教育中。这需要经过周期性的完善来重塑传统的教育理念，用虚拟化的方式传递给儿童知识内容，保证教学方式的多样化。

增强现实在儿童教育中的应用提供了崭新的模式，由原先的单一机械地从书本上获取信息，转变成孩子可以主动地去从不同角度观察学习知识内容，这是互动技术在教育中的突破。增强现实技术在儿童教育中的建立，也是一种新的教育模式和方法的诞生。

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