增强现实技术在儿童科普读物中的应用研究

姜涛++李放

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.001

摘 要：增强现实技术是英文Augmented Reality的汉语译文，简称为AR，特指运用计算机技术将虚拟信息传递到现实环境中，并予以应用，以达到虚实信息交替叠加的效果，形成三维立体画面，让用户真实体验与学习科学知识。在儿童科普读物中应用增强现实技术可以为儿童提供立体书籍，让儿童深刻认知科学、学习科学、走进科学。本文将举例论述增强现实技术在儿童科普读物中的应用方案，并提出个人见解。

关键词：增强现实技术 儿童科普读物 应用方案

中图分类号：G6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（a）-0001-02

儿童科普读物中所应用的增强现实技术（Augmented Reality）可以运用数字脚本语言、交互动画技术和3D建模技术为儿童提供生动、形象的立体图书，辅助儿童从视觉、听觉和触觉等领域认知科学知识，提供科学文化修养。本文将简析增强现实技术的基本定义，并从优化传播途径，满足儿童的阅读兴趣；逐层展示科普知识，引导儿童走近科学；做好儿童科普读物与屏幕的互动，全面实现交互效果等三个方面来举例论述增强现实技术在儿童科普读物中的应用方案。

1 增强现实技术的基本定义

增强现实技术在英文中写作Augmented Reality，简称为AR，其基本含义是：运用计算机技术将虚拟信息传递到现实环境中，并予以应用，以达到虚实信息交替叠加的效果，形成三维立体画面，让用户真实体验与学习科学知识。该技术有三大优势，即虚实结合，场景沉浸，实时交互。所谓的“虚实結合”是指将虚拟信息展示于现实世界里，例如，将静态的科普标本呈现于相应的生态场景中（如将蝴蝶标本清晰地展示于花草丛中，呈现出蝴蝶在花丛中翩翩起舞的效果），让观众能够全面观察标本的外貌和动态。“场景沉浸”是借助三维立体技术让观众身临其境地接触信息；“实时交互”则是指观众可以与整个环境进行互动，实现在“做中学”，获取多方面的知识和经验。

2 增强现实技术在儿童科普读物中的应用方案

2.1 优化传播途径，满足儿童的阅读兴趣

在儿童科普读物中正确应用增强现实技术，首先要注重优化传播途径，满足儿童的阅读兴趣，为儿童提供生动、形象的立体图书，如让儿童欣赏动画版的科学讲解，使儿童乐于接收和学习科普知识。上海某博物馆就在“儿童科普读物专栏”中采用了增强现实技术，让儿童鉴赏科普情境，了解多方面的科学知识。该博物馆在讲解“金鱼”时，运用增强现实技术让儿童欣赏“大海里的金鱼、鱼缸中的金鱼、莲花池里的金鱼”，用旁白告诉儿童：金鱼是盆养和池养的观赏鲤科鱼类，原产于东亚。在中国，至少早在宋朝已开始家养。野生状态下的金鱼体呈绿褐色或者灰色，变异甚多，有多种颜色。几个世纪以来，人们选择和培育不正常的个体，已经育成125个以上的金鱼品种，包括常见的具三叶拂尾的纱翅、戴绒帽的狮子头以及眼睛突出且向上的望天。金鱼属于杂食性，以植物及小动物为食，在饲养条件下也吃小型甲壳动物和其他食物。在美国东部很多地区，已经野化复原本来的颜色。在解析“珊瑚”时，博物馆用三维动画技术将珊瑚标本穿插于蓝色的海洋中，为儿童展示了海底美丽的珊瑚礁，让儿童认知到：珊瑚是刺胞动物门珊瑚虫纲约2300种海生无脊椎动物。具石灰质、角质或者革质的内外骨骼，这些动物的骨骼也称作珊瑚，分布于世界各地的温暖海域，形体为水螅体、软珊瑚、柳珊瑚及蓝珊瑚为群体。石珊瑚最常见，分布也最广，单体或者群体。由石珊瑚组成的环礁和珊瑚礁每年以0.5～2.8cm的速度增长。珊瑚礁是由大量的珊瑚骨骼在浅海区形成的隆起或者小丘。这些珊瑚骨骼由碳酸钙或者石灰石组成，珊瑚礁可能形成永久性的珊瑚岛，礁有四种形态，即裙礁、堡礁、环礁和点礁。从而有效扩展了儿童的知识眼界，调动了儿童阅读科普作品的兴趣。

2.2 逐层展示科普知识，引导儿童走近科学

利用增强现实技术为儿童提供动态信息，发挥该技术的动画交互功能，逐步展示科普知识体系和虚拟内容，演示科普视频、文字、图片，促进跨媒介融合，全面引导儿童走近科学，学习科学知识，提升儿童的知识满足感。上海博物馆在《探索太阳系》这本书使用增强现实技术设计了多重立体结构，当儿童翻开书页，立体结构会逐层打开，儿童可以欣赏太阳系的虚拟视频，得知：太阳系是在太阳引力控制下，由太阳、它的八大行星、较小星体（小行星、半人马星、谷神星、彗星、柯伊伯带、陨石、奥尔特云和冥王星）以及行星间尘埃和气体组成的集合体。太阳系的另一组成部分是太阳风，所谓的太阳风主要是由质子和电子加上少量重元素核组成的粒子流。另外，儿童在三维立体图像中观察了太阳系、银河系、太阳风、日冕、耀斑和太阳黑子的视频，阅读了详细的科普知识，发挥了动静信息相结合的交互效果。

2.3 做好儿童科普读物与屏幕的互动，全面实现交互效果

满足儿童的阅读需求，理应充分利用增强现实技术做好儿童科普读物与屏幕的互动，发挥虚实结合，场景沉浸，实时交互的三大优势，让儿童从视觉、触觉和听觉领域感受科学，获取和应用科学知识。迪士尼公司就使用增强现实技术为书籍《动物世界》设计了立体交互模型，实现了纸质书籍和虚拟技术的完美交互，为儿童提供了与图书页面相符的光影动画。该公司将“国宝熊猫”这一章内容分为“大熊猫”和“小熊猫”，将熊猫的动态照片与竹林、青山相融合，用简洁易懂的宣讲让儿童认知到：大熊猫是熊科毛色黑白相间、居住于森林中的食肉动物，见于中国中西部，主要以竹为食。由于不能消化纤维素，野生熊猫（如今不足1000只）每天要花费10～12个小时进食30kg的竹叶、茎和竹笋，以从中获取所需的营养。豢养的大熊猫很喜欢谷物、牛奶和蔬菜。大熊猫身长可达1.5m，体重约100kg。小熊猫又称猫熊或者熊猫，似浣熊，是夜出活动的食肉动物，分布于喜马拉雅山脉及东亚邻近地区的山地森林中。小熊猫的头部及身躯长50～65cm，毛蓬松且有不明显环纹，尾长30～50cm，体重3～4.5kg。被毛柔软而厚，呈红棕色，小熊猫的面部白色，从眼部至口角中有一条红棕色斑纹，主要以竹和植物、果实及昆虫为食，虽善于攀爬，但主要在地面取食。这样既可以让儿童认知大熊猫和小熊猫的区别，又能够激发儿童“保护国宝，帮助熊猫”的意识。除此之外，迪士尼公司让儿童欣赏了卡通熊猫和3D熊猫的虚拟图像，用增强现实技术和摄影技术捕捉书籍页面和手指的彩图，并促进两者之间的互动和融合，儿童可以在阅读过程中记笔记，为科普作品“点赞”，并通过点击来了解更多的科学信息。实现读者和屏幕书籍的交互效果，就可以参考迪士尼公司所使用的技术模式。

3 结语

综上所述，儿童科普读物中所应用的增强现实技术（Augmented Reality）可以运用数字脚本语言、交互动画技术和3D建模技术为儿童提供生动、形象的立体图书，辅助儿童从视觉、听觉和触觉等领域深度认知科学、学习科学、走进科学。在儿童科普读物中正确应用增强现实技术，理应注重优化传播途径，满足儿童的阅读兴趣；逐层展示科普知识，引导儿童走近科学，做好儿童科普读物与屏幕的互动，全面实现交互效果。

参考文献

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[2] 蔡新元，陆晴溪.增强现实技术在传统儿童书籍中的应用与实现[J].湖北大学学报，2013（4）：100-103.

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