增强现实(A R)技术的教育应用略谈

广州市教育信息中心 钟 毅

增强现实（Augmented Reality，简称AR）是利用现代计算机技术，将虚拟的信息技术应用到现实的世界中，使得虚拟的事物与真实的环境叠加一起，在同一画面或空间中存在，通过这种叠加，将虚实的现实世界视频进行传输，并形成三维立体式的交互方式，给用户以全新的体验，提高虚拟现实的应用效果。增强现实在教育中的应用，可以用于模拟学习对象，向学习者通过模拟，能够体验到现实环境中事物的生存模型，为学习者搭建了接近真实环境的自由交互方式，对抽象的教学内容与提升学习者的自主学习能力具有十分重要的作用。

一、创设智慧化的学习环境，提升教学效率

智慧化的学习环境能够根据学习者的个性特征，为学习者提供有针对性的学习资源，在这种环境中，学习者能够感知学习情况与自己的学习过程，智慧化学习管理系统能够智能的对学习者特征进行分析，对学习者的学习过程进行干预，同时智慧化的学习环境能够有效的将物理环境与虚拟环境结合在一起，为学习者提供个性化的学习与支持服务。这就要求智慧化的学习环境能够为学习者提供对学习环境的感知、监控与调节的功能，并学习者的学习行为进行管理，它的功能与增强现实技术的特点相似，能够将虚实的环境结合在一起，为智慧环境提供学习支持服务。智慧化的学习环境还能够为学习者提供学习的情境性，促进学习者有效学习的产生，而如何有效的创设学习的情境性，可以从如下两个方面进行：第一种方法是为学习者提供真实的学习环境，但是这种学习环境创设操作难度比较大，而且还会受到各种现实条件的制约，导致这种效果不是十分理想；第二种方法是利用仿真环境来创设接近真实的学习环境，能够为学习者提供实时的交互与协同学习服务，而利用增强现实完全可以实现这种功能，能够为学习者提供强大的学习环境支持服务，让学习者沉浸在增强的虚拟学习环境中，提高学习者的学习效率。例如iTactus项目就是采用增强现实技术来辅助历史教学，将历史事实通过虚拟场景呈现出来，学习者能够体验到具体历史事实的发展情况，激发了学习者的学习兴趣。因此，将增强现实技术运用到课堂教学中，能够为学习者创设接近真实的学习情境，优化课堂环境，提升课堂教学效率。

二、变革课程教学模式，优化课堂教学

增强现实技术在课堂教学中的应用，能够有效的将虚实的环境结合在一起，让学习者在体验的过程中主动探究课堂教学内容，提高学习者的学习兴趣，进而能够有效的帮助学习者掌握学习内容，提高学习效率。

1.增强现实技术变革课程教学模式

随着信息技术在课堂教学中的应用，学习者在信息技术环境下的学习与交互方式发生了巨大的变化，而且学习者的学习偏好与资源的利用方式与以前也呈现出明显的不同，学习者在课堂学习中不再以传统的教学模式来接受知识，而是擅长使用非线性的信息处理方式，在课堂学习中偏好多种任务的学习，喜欢在学习的的过程中采用主动探究式的学习方式，而增强现实技术能够有效的满足学习者的这一学习需求，在非线性的教学模式中具有广泛的应用前途，使得学习者的知识构建顺序能够发生改变，使得学习者的课堂学习呈现出现非线性、主体性、交互性、多元化的特征，同时也使得学习者的学习评价与反馈发生改变，学习者在交互的过程中能够得到及时的反馈与评价，然后根据评价的结果转变自己的学习策略。因此，在增强现实技术线学习者非线性的主动交互学习模式，如图1所示：

图1 增强现实技术环境下学习者非线性主动交互学习模式

增强现实技术在课堂教学中的应用，学习者之间知识的传递是多向的与多元化的，而且学习者之间的交互也是多途径的，在非线性学习者的过程中，学习者掌握学习的主动权，可以根据自己的需要选择学习内容，与碎片化的学习内容利用相比较，碎片化的学习往往存在着锅中不确定性，增强现实技术构建的学习环境是一种发散式的学习环境，学习者可以根据自己的学习需要，按照自己的步骤进行学习，通过增强现实技术的虚拟环境与真实环境的结合来完成意义的建构，而在学习者遇到问题或者问题出现不确定性时，学习者可以方便的利用增强现实技术与教师、同学之间进行交互，并能够得到及时的帮助与反馈。

2.优化课堂教学

在传统的课堂教学中，教师、学生、教材等构成了一个简单、实用的课堂教学环路，这种教学方式便于管理与知识的集中传递，一直受到人们的推崇，随着信息技术在课堂教学中的应用，传统的单一途径传递教学信息的模式被打破，信息的形象、直观演示、师生之间交互方式的多元化，改变了传统的课堂教学模式。增强现实技术在课堂教学中的应用，让学习者能够以日常所熟悉的方式来获取教学资源，通过增强现实的技术优势，在教学内容的界面设计、知识呈现与师生交互的方式，具体十分突出的表现力与模拟教学的优势，使得学习者在与学习环境交互的过程中体验到事物的发展与变化过程，获取的信息资源取得更加多元化，信息的呈现更加直观而全面，让学生能够从多个方面体验到知识的形成与传递过程，调动学生学习的积极性与主动性。例如华东师范大学陈向东等利用增加现实技术开发的日、地月课堂教学演示系统对教学内容进行展示，从个体识别、系统识别和认识日食、月食几个阶段对教学内容进行展示，运用虚拟现实与增强现实技术，帮助学生体验与理解日食、月食的形成过程与原理，利用形象直观的教学方式，提高了课堂教学的效率，激发了学生主动参与课堂的学习兴趣。

三、拓展学习者的学习空间，丰富学习者的学习资源

随着增强现实技术在教育教学中的应用，使得学习者获取信息资源的途径与渠道变得更加多元化，非正式学习也被越来越多的学习者接受，同时也能够有效的转变学习者的学习观念，拓宽学习者的学习空间，也能够从多种途径来丰富学习者的学习资源。

1.增强现实电子书

随着增强现实技术不断的成熟以及其在教育教学中的应用，一些也“增强、立体化”呈现书籍内容的电子书也在不断的被开发出来，从容能够更加吸引学习者的学习兴趣，激发学习者的阅读兴趣与阅读体验，例如泰国推出的《Earth Structure》增强现实电子书、德国ArsEdition公司推出的《Lams&UFO》增强现实电子书就充分的调动了读者的阅读兴趣，也增强了读者的阅读体验，再如中华商务联合印刷(广东)有限公司开发的《中国弹起》增强现实电子书，将我国历史文化进程以立体纸雕的形式展示，便于读者能够轻松的理解中国的历史文化发展。增加现实电子书利用增强现实技术在书籍内容中融入了“真实的场景”，提升了书籍内容的表现形式与手法，以形象、直观、立体的方式将教学内容展示给读者，让学生能够从多角度、全方位与书籍进行深度交互，不仅能够有效的增强电子书阅读的趣味性，还能够让学习者的学习变得更加容易。因此，可以预见，增加现实技术的不断成熟以及其在教育中的应用范围不断拓展，增强现实电子书必将会引领书籍革命性的变化，能够在更大的范围内调动学习者的学习兴趣，同时我们也应该认识到在利用增强现实技术开发电子书时，需要保证知识之间的相互关联并，保证知识之间的系统性、逻辑性，以增强读者的体验。

2.基于增强现实的移动学习

移动学习强调学习者在利用信息资源的移动性，强调技术对教育的驱动与管理，增强现实技术在移动学习中的应用，提高了移动学习资源的使用效率，为学习者提供了全新的知识体验服务。现代智能移动学习设备是体现增强现实技术的重要平台，也创新了移动学习的新模式，为移动学习提供了新的学习支持服务。利用在移动学习资源中，加入增强现实的沉浸技术，可以让学习者能够有效的关注在移动学习过程中，利用增强现实的高度交互性，能够提高移动学习者学习的积极性与主动性，进而能够有效的消除学习者在移动学习中的孤独感，增强学习者的学习体验，提高学习者的学习效率。随着移动增强现实技术的不断成熟，移动学习模式将会给学习者带来更多、更深层次的学习体验服务。

3.基于增强现实技术的教育游戏

目前，教育优势是当前教育研究的热点问题之一，它兼具有娱乐性与教育性的优点，能够让学习者在游戏的过程中掌握知识，将增强现实技术应用于教育游戏，将会为学习者提供更深层级的交互，也能够拓展教育游戏的应用领域，提高教育游戏的应用效果，使得教育游戏具有更强的交互性与沉浸性，采用虚实结合的情景提高学习者的学习兴趣，同时也能给学习者接近真实的体验，这种教育游戏不同于现有的二维或者三维游戏，而是能够将学习者的多重感官的刺激融合在一起，来吸引学习者的注意力，从而能够提高学习者的学习兴趣。采用增强现实技术将虚拟现实中的沉浸性与高度的交互性融合在一起，为教育游戏提供模拟、分析与游戏过程进行融合，增强学习者的体验性，也能够有效激发学习者参与到学习中的积极性与主动性。

四、结束语

增强现实技术在教育中的应用，能够有效的改革现有的课堂教学模式，能够为学习者提供多种学习方式，将会为学习者提供更为深度的交互行为，也能够将事物的发展过程进行模拟，让学习者在与学习环境的互动中，增强学习者的体验，激发学习者的积极性与主动性。同时，增强现实技术在移动学习中的应用，通过其本身具有的高度交互性与融合性，使得学习者能够体验到学习过程中的乐趣，提高学习效率。

[1]王萍.基于增强现实技术的移动学习研究初探[J].现代教育技术,2013(5):5-9.

[2]程志,金义富.智能手机增强现实系统的架构及教育应用研究[J].中国电化教育,2015(8).

[3]陈向东,蒋中望.增强现实教育游戏的应用[J].远程教育杂志,2016(5).

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