增强现实产品教育应用的研究概述

杨兴波

(广东省外语艺术职业学院信息学院，广东 广州 510640)

增强现实技术是在虚拟现实的基础上发展起来的一种新兴技术，它将虚拟信息叠加到真实环境中，实现了虚拟对象与真实环境的结合。随着增强现实技术的不断发展和增强现实产品研发成果的逐年递增，教育专家和研究者们也开始尝试将该技术引入到教育领域，通过开展不同层次的教学实践应用研究，既丰富了教育资源与教学内容，为创新教学方式、提高课堂教学质量创造了条件，又极大地促进了增强现实技术自身的完善和发展。但作为一项新兴技术，增强现实技术本身并非为教育而生，这就需要我们在复杂的学习过程中，从教育的视角来审视新技术的特点，用教育理论来指导增强现实产品的教育应用。

一、增强现实概述

（一）概念

增强现实(Augmented Reality)，是基于虚拟现实技术形成的一项新兴技术，即常说的“AR”，又可以被称作“扩增现实”，是一种将现实世界中受时空限制难以体验到的声音、视觉、触觉等真实信息，通过科学技术手段进行模拟仿真，然后再与真实世界进行叠加，借助相应的硬件设备再度被人类器官感知，实现超越现实的感官体验的技术。

（二）发展状况

20世纪60年代，由Morton Heilig提出的混合实境系统为虚拟现实的提出提供条件。Jaron Lanier于1989年首次提出了“虚拟现实”的概念。1990年，TomCaudell首次提出了“增强现实”的概念。从此，增强现实技术开始进入成长阶段，并得到了越来越多的关注与应用。

随着增强现实技术的不断发展，教育专家们也逐步尝试将该技术引入到教育领域，经过多年的研究发现，增强现实与教育的结合，能够有效地促进教育质量的提升。自2015年，增强现实技术已经逐渐成为一种重要的教学方式，有学者预测，增强现实的发展在教育中将会达到前所未有的高度。在这一背景下，增强现实产品已经成为一种新型产业，研发出了大量的教育产品，极大地促进了教学方式的创新和发展。

二、增强现实教育产品分类

增强现实教育产品按功能大致可分为AR电子书、教学演示、教育游戏和教辅工具。

（一）AR电子书

利用增强现实技术将文章内容生动化，采用三维的表现方式，将文字制成动画，增强教学内容的丰富性。与传统纸质书籍相比，在一定程度上能够提高学习者的主动性。利用增强现实技术形成的电子产品，学习者在使用的过程中，能够从生动的画面中记忆文字，提高知识储备量。采用增强现实电子书的形式，为学生课后学习提供更为便利的学习方式。例如，目前市场上大量出现的有关早教方面的产品，对幼儿思维创造性的培养有着极其重要的作用。

（二）教学演示

在教学过程中，为了帮助学生准确地理解所学知识，提高教学效率和质量，教师通常都会借助多媒体设备或某种教具，将一些较为抽象、复杂的知识和原理以简明、形象、直观的方式展示给学生。利用增强现实技术可以实现以往二维方式难以实现的效果，将教学内容以三维或动画的效果叠加到现实场景中，可以实现多角度、多感官的立体和动态的展示效果。

（三）教育游戏

教育游戏的出现能够进一步将游戏与学习有效结合，提高学生使用教育游戏的能力。教育游戏应用过程能够有效培养学生的创造性思维以及动手能力。虽然教育游戏开发复杂，且开发费用较高，但教育游戏能够为学生带来更多的益处。因此，国内开始进行研究，有关学者的不断研发已经初得效果，为我国教育事业的发展提供基础。

（四）教辅工具

基于增强现实技术研发教辅工具，能够进一步提高学生在课后学习的效率。与传统的教辅工具相比，能够进一步简化学生课后查找步骤，利用增强现实产品替代传统的字典、计算器等，进一步提高学生学习效率。而教辅工具的利用，学生只需要通过对单词、句子进行扫描，就能够准确了解句子的意思，教辅工具也能够对不同国家的语言进行翻译。基于移动设备，能够解除传统教辅工具带来的局限性，能够在不同的地点、不同的时间进行学习，进一步提高学生课后学习的效率，使学生能够在不断学习的过程中提高自己的能力。

三、增强现实产品在教育中的应用价值

（一）应用优势

第一，可以提高学习者对知识的理解程度。在传统教育中，教师更多地依赖书本进行教学，学生对抽象的知识仅凭想象难以理解。增强现实技术运用三维动画的方式，将学生以及教师的想象进行具体表述，有效地提高了学生对知识的认知和理解。同时，增强现实技术在教育中的合理应用既提升了学生的想象力，又能够使学生在学习的过程中，透过现象看到事物的本质，从而培养学生严谨的科学思维。

第二，能够有效激发学生学习的兴趣。增强现实产品采用三维动画方式，将实际操作中的内容具体呈现，有效解决传统教学方式带来的缺陷，为学生营造较为良好的学习氛围，进而提高技术操作的真实性，使学生的学习兴趣有了较大提升。

（二）技术优势

增强现实技术应用在教育领域中为教学提供新的教学方式。同时，在物理、化学、生物等学科教学实验的过程中，采用增强现实技术能够将教学实验真实地呈现给学生，模拟实验教学方式的使用，一定程度上能够减少化学药剂对于生活环境的污染。由于实验操作过程容易产生危险，为保证学生的生命安全，利用增强现实技术能够有效模拟实验，帮助学生进行操作。尤其是在物理、化学实验中，实验设备较为昂贵，学校的资金实力有限，采用增强现实技术能够有效解决这一问题。利用增强现实技术真实地模拟实验过程，既能保证学生的安全，又能够提高学生的操作能力。由此可见，增强现实技术的应用，在教育领域中具有一定的积极作用，能够准确地将自身的价值体现，进而提高教育的质量。

四、解决增强现实产品教育应用困境的有效策略

目前，增强现实类产品的正常运行对硬件的配置还具有较大的依赖性，而目前教学硬件水平还难以满足正常运行的需要。同时，作为增强现实产品教育应用的重要参与者——教师，他们对于增强现实产品的技术与应用理念的认识和接受程度以及对于设备操作的熟练程度，都将会对增强现实产品教育应用的效果和推广产生重要而深刻的影响。增强现实类教育资源涉及视觉效果、3D等的设计，使用者良好的视觉感受和用户体验是决定产品受欢迎程度的重要因素。如何在适应目前的设备条件和保证运行效果和效率之间找到平衡点，是每一个增强现实产品与资源研发者在研发过程中必须思考的问题。

（一）提高触屏交互技术的应用

增强现实设备利用头戴式显示器将内容呈现，这种设计缺少简约性，并在一定程度上对使用者造成负担，影响使用者的最终感受。为有效解决这一现象，在设计上应该尽量简约。研发多功能的设备，既要保证设备与设备之间的兼容性，又要保证设备运行的稳定性，才能够为增强现实技术的广泛应用创造条件。对于触屏交互技术进行研发与创新，以往的交互技术是基于计算机而进行，就是常说的人机交互模式。触屏交互技术是其中的一种应用技术，利用数据的传输特点将内容表现，这种技术的使用在一定程度上具有简约性。为此，只有进一步将触屏交互技术应用到增强现实产品的应用中，将单触屏技术和多触屏技术结合应用在产品研发中，能够进一步利用人手感应对虚拟图像进行设置，对于这两种触屏技术应该结合使用，才能够进一步提高产品的多样化，促使增强现实产品的实用性增强，提高教育水平。

（二）增强现实技术的有效使用

将增强现实技术运用在实际的教学中，教师对于增强现实的理念认识不清，造成教学无法有效开展，无法正确地利用增强现实技术对学生进行培养，同时也会造成教学内容的缺失。

首先，教师对增强现实技术进行了解，并能够主动去尝试新的教学方式，由此确定的教学内容更具有丰富性，促使学生思维方式不断创新。

其次，在学校中积极宣传增强现实产品，使全校师生能够对该技术有准确的认识，并能够准确使用，尤其是学生利用教辅工具，能够进一步提高课堂学习以及课后学习的效率，增强现实产品的使用，一定程度上也为学生提供更多的学习方式，并能够有效提高学生对知识的思考。

最后，学校应加大资金投入购置先进的增强现实产品，在校园内营造良好的学习氛围。增强现实技术对实验过程的模拟，能够帮助学生正确了解实验过程，在一定程度上减少实验对环境造成的污染，促使教学质量能够有效提升。

（三）丰富增强现实产品的功能

增强现实产品应用在教育领域中，要想保证该产品能够更好地提高教学质量，需要进一步研发增强现实产品的功能，并保证产品功能多样化，才能够进一步丰富教学方式。比如，利用3D立体显示，能够在实际的教学中将教学内容进行全方位的呈现。由此可见，增强现实产品在教育领域中的应用，对提升教育的质量具有非常积极的作用。

综上所述，增强现实产品应用于教育中，通过虚拟对象与真实情境的融合，将教学内容具体化，不仅激发了学生学习的兴趣，提高了学生的创新意识，也促进了教师教学理念和教学方式的有效转变，从而进一步促进了教学质量的提升。在复杂的学习过程中，教育工作者也要从教育的视角来不断审视新技术的特点，用教育理论来指导增强现实产品的教育应用，以期实现更高的教育目标。

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