AR技术在读者阅读增强中的应用

2020-12-23胡伦沈友华林沈

文学教育·中旬版 2020年12期

胡伦　沈友华　林沈

内容摘要：AR技术通过补充读者视觉、延伸感官知觉、增加交互程度等方式，使读者在阅读中增强自身的记忆、理解、交互等多维度阅读理解方式。本文以增强型图书为切入点，剖析了建构主义视角下AR技术在提升读者阅读增强中的作用，并提出了构建AR知识库，与AI、5G进行深度结合的方式，为AR技术在提升读者阅读增强中的应用进行探索。

关键词：建构主义 AR技术阅读增强 AR出版物增强型图书

建构主义教学理论认为学习是主体积极主动建构的过程。学生根据自己已有的认知结构对外来信息进行有选择的反应，建构其自身意义。建构主义教学理论强调个体主动建构自身意义，而“意义”终归是主体在理解，主体是在情境中的主体，个体的建构能力来自于其在某种情境中的参与程度，离开了情境，任何理解都是模糊或含混的（邓友超，2006）[1]。由此可以看来学生是学习的主体，知识在于主体自身的构建，外部是作为辅助与引导作用，在已有知识的基础上构建新的知识。阅读作为读者构建知识的主要方式，利用增强现实（AR）技术实现多维度、多类型、立体化、深层次的阅读行为体验对读者构建知识具有重要作用。

总体看，AR技术在中小学阅读中运用较多，AR出版物也越来越受到出版社得重视，AR出版物已经成为培养儿童阅读兴趣与知识学习的重要载体，下一步将在AR出版物的质量、形式、内容上进一步深化。AR技术运用于读者阅读增强的实践，相关研究还较少，但AR技术在提升读者阅读方式的多样性方面的功效显著，在建构主义理念的指导下，利用AR技术丰富阅读的情境体验与理解方式，进而构建其自身的内在知识，将有利于阅读行为与阅读体验的增强。

1.增强现实（AR）与增强型图书简介

AR全称“Augmented Reality”，意为增强现实。AR技术就是利用科技对人类的视觉进行补充，使人类更加便捷性的工作和生活。它通过设备将虚拟的信息或者图像投影到现实世界中，让两者同步叠加于同一个空间里面的科技。AR技术是可以提供给大家人眼无法感知的信息，这些信息有着很大的便利性。随着信息技术的不断发展，AR在阅读增强上的运用更加融入了AI（人工智能）相关的技术支持，现阶段的AR更多的是图像和视觉层面的发展，AR技术在语音交互、智能检索、智能推荐、语义识别等方面还存在不足，需要与人工智能技术进行深度结合，以打造出更好的阅读增强体验。

增强型图书是提供读者阅读增强体验的主要载体，苏磊在借鉴前人的基础上，把增强型图书定义为：在不影响正常阅读流程的前提下，以增强用户的阅读体验为目的，通过物理或者数字方法实现的互动型图书[3]。本文主要讨论的是利用AR这种数字技术的方法，将立体化、多维度知识关联的图、表、文字、动画、声音、扩展链接、虚拟影像等多媒体要素叠加于传统书上，以这种多感官体验、多知识点关联的方式增强读者阅读体验，以达到增强读者阅读体验与阅读增强的效果。长期看，这种技术还将不断结合机器学习、知识图谱、心理认知等方面的技术，在不干扰读者正常阅读流程的前提下，由读者根据阅读需要是否关联更多知识点，进而在阅读中横向扩展知识点，以达到阅读增强的效果。

2.AR技术在读者阅读增强中的作用分析

2016年后VR、AR技术迎来爆发期，在游戏、教育等领域迅速发展，但相较于VR技术在教育、文化等领域上的应用，AR技术保持了稳定发展态势。在教育领域中，AR的发展相较于VR有更为广泛的应用范围。建构主义学习理论通常认为情境、协作、会话和意义建构是学习环境中的四大属性[4]，阅读作为学习的最重要的方式之一，在构建学习者自身知识方面具有重要地位。随着AR技术与关联信息技术的持续发展，AR技术在读者阅读增强中的作用也不断变化。

2.1 AR技术增强读者阅读情境

增强读者多感官体验是AR技术在教育中运用的基本属性，这种多感官体验可以有效增强读者的阅读情境，进而对读者增强阅读提供支持。传统纸质或电子读屏的阅读方式虽然也有一定阅读沉浸感，但与AR技术带来的沉浸感是有所区别的。AR出版物延伸了傳统出版物的交互感，能为读者带来视觉、听觉以及心理变化的全面的沉浸感[5]。根据“情境认知理论”学习观认为，学习应随着情景发生变化，学习应该发生在真实的情景中，学习需要交互与合作[6]。AR技术运用在阅读学习上的运用，就是在真实环境下进行虚拟影像的叠加，并辅以声音、动画、交互等因素以增强阅读者得阅读体验。这种方式符合“情境认知理论”与“建构主义理论”的学习观。

随着5G、机器学习、虚拟交互等新技术的快速发展，AR技术在读者学习的过程中将会创建更多的情境体验与虚拟交互。阅读是学习的最重要的方式之一，在阅读创建情境体验上已经有诸多AR出版物，由于开发成本等问题主要以儿童出版物为主;高校等单位主要针对复杂、抽象的物理化学实验、机械操作、模拟实习等方面进行了探索;高校图书馆范围内主要尝试了AR导航、AR参考咨询等方面进行了实践，但针对AR类的高校图书与AR数字资源库等还十分缺乏。总之，AR技术可以为读者创设有别于传统图书与电子书不同的阅读情境，并在丰富的阅读情境下为用户带来阅读沉浸感，一次增强读者的阅读体验与理解效果。

2.2 AR技术增强读者阅读兴趣

AR技术创建了丰富的多感官阅读体验，为读者营造了声音、视频、交互体验、虚拟形象、关联知识等丰富阅读情境，进而增强了读者的阅读兴趣与阅读沉浸体验。AR出版物在追求趣味性上远远超越了传统出版物，三维动态的场景的交互性和仿真性使其带来的趣味性不言而喻[5]。另据学者针对AR出版物对小学生阅读学习效果的实证研究，研究分析指出小学生阅读AR出版物能够有效提高其阅读动机水平[2]。一般阅读动机分为内在动机与外在动机，AR出版物能更好的激发读者的内在阅读动机，一般内在的阅读动机阅读得效果较好。与此同时，研究还指出AR类出版物对学生阅读持续力、关注度、注意力与满意度都较高，这与AR技术丰富的提升读者阅读增强的多维元素有直接关系。

2.3 AR技术增强读者协作阅读

为读者提供协作共享的阅读学习环境。读者阅读是个人知识获取的一种方式，所得知识仅限个人，这部分知识并不能流通、共享。对于其他阅读者还要花同样的时间去理解、构建自己的知识，影响了阅读学习的效率。通过研究AR技术对数据的挖掘及知识的关联规则等，帮助读者分析和解决学习领域的认知问题，研究AR技术对知识的共建共享的技术支撑，让读者可以采用采用他人的学习路径学习，也可以把他人的学习路径与内容作为内容，继续构建自己的学习经验与知识，并分享自身阅读成果，使这部分阅读内容更加完善与丰富。有学者提出建立AR伴读辅助，类似于个人得学习虚拟助理。在读者阅读期间，随时进行阅读内容的互动交流，并相应实行阅读内容结构分析、阅读解惑等活动，全面开启阅读内容辅助性导读[7]。

2.4 AR技术增强读者理解知识

对于以发现为导向的读者，他们在阅读过程中可能知识对寻找的一个问题或者主题有模糊的想法，但在阅读过程中不清楚自己要找到哪些可以满足他们延伸阅读知识的资源，这会造成读者阅读过程中无意识现象，对阅读时间造成浪费。还有就是偶发性学习的出现，也需要读者在偶发性学习出现后自发启动，瞬时强化，贯穿学习过程，学习完成后，伴随着愉悦的情感体验，学习动机甚至会得到进一步加强[8]。利用AR可视化检索与信息关联及相关信息推送有助于这一问题的解决。另外，AR技术可以很好的结合纸质与电子文献，再次基础上使阅读更具情境性、真实性。通过AR技术将馆内作品结合图表、图形、动画画外音、立体图、虚拟形象等方式，为读者阅读学习提供一个独特的、增强是的学习效果，使读者通过技术手段提供的丰富内容，帮助读者理解，并推动读者进一步构建自身知识。通过本研究查找读者阅读增强的呈现方式、手段、需求等方面内容，显得尤为重要。

3.AR技术在读者阅读增强中的实现路径

根据《新媒体联盟地平线报告：2018图书馆版》分析认为，专家关注的重点在于“注重加强用户体验”、“重视对图书馆空间的反思”这两个关键维度上，可见如何以技术创新手段来增强用户体验的感知程度是当前及今后一段时期图情界关注的主题[9]。另据《新媒体联盟地平线报告：2019高教版》分析了短期的发展趋势是如何重新设计学习空间，并认为重新设计学习空间是物理维度的短期趋势，但中长期趋势是重点关注如何设计和实现虚拟学习空间[10]。可以看出，无论是图书馆还是高教技术的发展趋势都趋向于重视用户感知、增强体验的虚拟学习空间发展，AR这种虚实结合的技术运用在教育中将会持续发展，如何探索读者在AR技术支持下实现阅读增强与学习提升至关重要。

3.1 AR与AI深度结合

其实AR与AI得发展趋势就是相互融合，利用各自的优势提供更多的智能服务。AR有多彩、绚丽、多感官、多维度的画面呈现方式，AI有聪明、快速的大脑完成各种复杂算法。智能手机相机拍照完成的智能美颜、智能变脸、AI贴图等普遍运用就是AR+AI的技术形式，AI完成对识别人脸的智能算法，AR技术进行附加虚拟物件的智能呈现。现阶段，AR+AI的技术形式在娱乐、游戏等领域快速深入发展，在教育领域还有待于进一步发展。

AI技术在语音识别、视觉识别、自适应学习、直觉感知、综合推理、混合智能等方面都已经从技术发展到技术应用阶段。AR技术运用在读者阅读增强方面需要AI技术的深度结合，读者在阅读增强型图书时，不只是3D影像与音视频等元素的简单呈现，更需要AI技术支持下的语音识别、语音搜索、逻辑推理、用户感知等多维度的支持，并进行AR智能呈现，以支持读者在AR阅读过程中得阅读支持。因此，随着技术的不断发展，AR与AI得深度融合将会推动学习和阅读的变革。

3.2 AR与5G深度结合

AR技术没有实现高品质、高逼真、高响应的一个重要原因为网络带宽的限制。AR类出版物一般需要读者使用手机、AR眼镜等硬件设备捕捉书本的画面信息，反馈到对应服务器，并经过识别运算等操作后，将对应音视频等画面信息回传到硬件设备进行叠加[11]。5G高带宽、高速率、低延迟的优点将会使AR在搭建虚拟环境时有着更为优秀的表现，中国移动已经在探索5G+AR得落地运用，研究AR技术与体育赛事的集合，提供更加表现形式更为丰富的表现形式。

另外，在5G技术的赋能下，必将提高读者对AR类出版物的体验感与接受度，使得利用5G技术展示的虚拟环境更加逼真，有效缓解读者的视觉疲劳与阅读时长。在云计算、大数据等技术的支持下，根据用户在阅读中需要延展或深入了解的知识点，充分与网上丰富知识进行匹配，通过快速识别处理的方式对用户进行AR呈现，实现用户的用户学习阅读过程中的智能助理功能，以适应读者个性化与自适应学习的需求。

3.3 构建AR内容知识库

AR教育也许是未来教育的一种可能，但现阶段还存在很多问题。知识已经广泛存在于书本、视频、网络等各种媒介上，但将知识的传播形式进行转换则需要大量的时间与精力。因此，需要构建类型众多的AR内容知识库，在读者阅读过程中进行关联检索或扩展阅读时，能够拥有AR类资源知识库进行关联检索并呈现。还要建立统一AR标准素材库，制定统一的API接口，方便后期开发与调用。例如苹果、谷歌、微软、视辰信息科技等国内外科技公司都建立了ARCloud，ARCloud是一个基于跨平台兼容性，持久性和共享的概念，它旨在提供与现实世界的无缝体验。ARCloud提供了数以亿计的图像视频等素材，并提供标准的API接口供横向扩展开发，能够精确识别各种手势、动作、图像等标记点，进行虚拟化图像的生成，这也是未来AR应用云端发展的趋势。

4.结语

总体看，AR技术在中小学阅读中运用较多，AR出版物也越来越受到出版社得重视，AR出版物已经成为培养儿童阅读兴趣与知识学习的重要载体，下一步将再AR出版物得质量、形式、内容上进一步深化。AR技术运用于读者阅读增强的实践，相关研究还较少，但AR技术在提升读者阅读方式的多样性方面的功效显著，在建构主义理念的指导下，利用AR技术丰富阅读的情境体验与理解方式，进而构建其自身的内在知识，有利于阅读行为的增强与阅读体验。AR作为一种符合建构主义教育理论要求的技术手段，在对读者阅读增强上会不可替代的重要作用和技术优势。AR技术在对读者阅读增强上的提升研究具有实践层面的意义，也是对深度学习、知识获取的重要补充手段。

参考文献

[1]邓友超.教育解释学论纲[J].教育理论与实践，2006，26（12）：1-5.

[2]杨健.AR电子书对小学生阅读学习效果影响的实证研究[J].图书馆理论与实践，2020（01）：41-47.

[3]苏磊.增强型图书初探[J].中国编辑，2020（05）：41-44.

[4]于丹，齐明艳.增强现实技术在教育教学中的应用研究[J].软件导刊（教育技术），2015，（12）：86-88.

[5]罗钢.AR出版物对现代阅读模式的影响研究[J].出版科学，2019，27（5）：66-70.

[6]何朝杰，彭韌，张雪.增强现实技术在教学活动中的应用研究[J].设计，2019，32（1）：100-101.

[7]申悦.虚拟现实技术与增强现实技术在数字图书馆中的应用分析[J].数字技术与应用，2019，37（5）：126-127.

[8]徐建东，王海燕.网络环境中的信息偶遇与偶发性学习[J].宁波大学学报（教育科学版），2017，39（3）：70-75.

[9]李利敏.技术创新视域下高校图书馆的关键转向——基于《新媒体联盟地平线报告：2018图书馆版》研判启示[J].出版广角，2019，341（11）：94-96.

[10]兰国帅，郭倩，吕彩杰，等.“智能+”时代智能技术构筑智能教育——《地平线报告（2019高等教育版）》要点与思考[J].开放教育研究，2019，25（3）：22-35.

[11]李晓瑞，卢建.5G时代AR童书发展的新机遇[J].出版广角，2020，363（9）：36-38.