增强现实技术在泛在学习中的应用研究

郭飞雁

摘要：增强现实技术是在虚拟现实技术的基础上发展起来的一种新型技术。从增强现实技术出发，研究其应用于泛在学习中的价值，探索基于AR移动终端+Wi-Fi定位技术的增强现实技术的泛在学习环境，设计三层架构泛在学习服务支持体系，分析目前移动终端AK泛在学习所面临的两个挑战，为增强现实技术的应用开创新的领域，创新了现代教育环境，丰富了教育教学内涵，在一定程度上发挥了教育技术作为桥梁学科的价值。

关键词：增强现实技术：虚拟现实技术：泛在学习：移动终端：

1概述

互联网的飞速发展带来了学习方式的深刻变革，在线学习、移动学习、自适应学习及泛在学习相继出现。无时、无刻、无处不在的泛在学习加快了网络技术与教育的思维转型，已成为终身教育理念的新形式。目前，泛在学习已成为很多学者研究的焦点。

增强现实技术（简称AR），是在虚拟现实技术（简称VR）的基础上发展起来的一种新型技术，AR技术的发展，为泛在学习由理论到实践的逐步实现提供了技术支持和现实可能性。

1.1泛在学习

泛在计算，也被称之为普适计算（Pervasive Computing），最早由在20世纪80年代后期前Xerox PARC首席科学家MarkWeiser提出。在泛在计算环境中，人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理。

泛在学习是一种无缝学习方式，它借助于普适计算技术构建一种信息空间与物理空间相融合的学习环境。在这种环境中，学习是一种自然、主动、自发的行为，学习者可以在任何地点、时间，超越时空限制接入他们所需要访问的数据、视频等各式学习资源。

1.2AR技术

增强现实技术（Augmented RealiIv，简称AR），具有实时交互、三维注册、虚实结合的特点，是一种融多学科技术于一身的新兴技术，用户可以在真实世界和虚拟情境相叠加的环境中进行交互式操作。AR技术可以实时计算出摄影机影像的位置及角度，将计算机生成的虚拟图像，无缝嵌入到用户所能看到的真实世界中去，并能将真实世界和虚拟图像相叠加。目前，AR技术日益成熟，在娱乐、医学、建筑、军事、教育等行业，都被广泛使用，AR技术有着非常大的潜力和应用价值。

2增强现实技术在泛在学习中的应用

泛在学习的实现需要两大重要条件，一是泛在学习环境，二是泛在学习服务支持系统。环境是学习的基础，泛在学习环境为学生的学习提供基础信息环境，泛在学习服务支持系统则为泛在学习目标的实现提供保障。

2.1基于AR移动终端+Wi-Fi定位技术构建泛在学习环境

在本研究中，将基于AR移动终端+Wi-Fi定位技术构建泛在学习环境。当移动设备接入到某一Wi-Fi热点时，通过Sky—hook提供的接口可获取该设备的GPS位置信息，移动AR软件首先从摄像头获取视频帧，然后对视频帧进行处理，标识物跟踪模块识别视频帧和要跟踪的目标是否匹配，若匹配则将目标状态信息发送至应用层，应用层根据状态信息查询关联的虚拟对象，然后将虚拟对象叠加到视频帧，一起呈现在手机屏幕上。

2.2设计无所不在的泛在学习支持服务体系

泛在学习支持服务体系，即为学习者提供智能化、情境化、个性化的信息服务，该服务体系的实现主要有以下两点：

2.2.1泛在学习资源多样化呈现

随着各种新型终端的出现，各种技术标准层出不穷，物理接口也呈现多样化，由此，泛在学习资源多样化的呈现尤为重要，也是实现无缝学习的关键。

泛在学习过程中，有着突出的交互性、开放性和自主性，因此泛在学习资源多样化呈现需要注意以下几个方面：一、非线性知识网络结构。将各种呈现方式综合运用，摈弃文字为主的传统展示方式。遵循最优化原则，将泛在学习资源呈现方式相互交织，形成一种非线性泛在学习资源网络结构；二、以具体代替抽象。泛在学习内容呈现需要引起泛在学习者注意，除传统的文学显示外，应加入更加生动的学习资源呈现方式吸引学生，让泛在学习者有信心地学下去。只要能够将抽象知识转变为具体知识点的泛在学习资源呈现方式都可以采用；三、注重学习者认知规律。学生认知规律对于课程内容呈现方式有着直接影响，不同年龄段的泛在学习者，学习资源的呈现方式应当有所不同。对于未成年的学习者，可采用较生动、活泼的资源呈现方式，对于已成年的学习生，则以呈现更多学习内容方式为主。

2.2.2泛在学习模型动态化生成与更新

泛在学习是以学习者为中心、强调主动性和个性化的一种在线学习。因此，学习者学习模型是动态、实时更新的，是为泛在学习者提供信息服务的基础。随着时间、空间的变化，泛在学习者的偏好、需求也会随之改变，由此，需要研究实时动态识别泛在学习者兴趣偏好的技术和方法，从而实现泛在学习的个性化和智能化。

通过以上服务体系实现的主要两点，设计出以下三层架构的泛在学习支持服务体系，如图2所示：

3移动终端AR泛在学习面临的与两个挑战

手机移动终端是目前在线学习应用最多的终端设备，但目前仍然存在一些挑战，主要有以下两方面：

一是手机硬件。由于手机硬件设备研究开发技术不成熟的原因，手机电池待机时间、GPS精准度、手机处理器速度等都还不尽如人意，从而给泛在学习信息呈现带来了一定的局限性，需要加强手机硬件的呈现设计。

二是AR软件。手机硬件设备各异，AR软件对手机商家的支持也有一定的局限性。在软件上提高手机商家支持度及目标物体的识别度，提高手机移动在线学习的交互性也是今后需要解決的一大问题。

科技的发展推动着AR技术的进步，基于AR的移动终端泛在学习方式与当前人们所提倡的碎片化学习趋势是相吻合的。随着AR技术的发展及手机技术的不断完善，手机移动终端AR技术将成为热门的研究方向，将给更多的泛在学习者带来更智能化的体验。

4结论

在信息技术的推动下，无处不在的泛在学习将毫无疑问地成为终身学习的一种主要方式。该文从泛在学习的角度出发，基于增强现实技术及移动互联网技术，探索AR技术在泛在学习中应用的发展趋势，通过移动终端及WIFI定位，形成一个自主学习的泛在学习环境，由传统被动接受学习服务转变为主动规划学习，并设计实现泛在学习的服务体系，有效提升学生学习的趣味性。下一步将寻找基于AR技术的更人性化、智能化的识别学习者兴趣偏好的技术和方法，进一步提高泛在学习的个性化。增强现实技术在泛在学习中的应用，是高新技术教育应用的体现，为技术的应用开创新的领域，拓宽了教育技术应用研究的渠道，创新了教育教学实践中的现代教育环境，丰富了教育教学内涵，在一定程度上发挥了教育技术作为桥梁学科的价值，具有一定的创新意义。endprint