基于增强现实技术的科普类儿童绘本设计研究

随着多元化文化的发展，儿童绘本已经不再满足于传统静态页面的呈现，而是在考虑儿童视觉体验的基础上，将现有的静态视觉元素全面升级为三维动态的表达形式。增强现实技术在其中得到全面应用，儿童绘本中的科普知识以三维动态的形式进行呈现，在最佳的空间定位中得到有效传达，增强了科普图画知识的真实性和立体性。更好地激发了儿童认识世界的积极性和好奇心，实现其对科学探索的欲望。

本文在增强现实技术的角度，就科普类儿童绘本的设计进行研究，认为增强现实技术具有自身的特点，主要表现在跨界性与交互性。同时，指出科普类儿童绘本在内容互动性、形象立体感以及情节推进等方面的不足，针对具体的不足之处，提出以科技增强互动、在虚实结合中实现内容互补、提高趣味、增加印象等具体措施，以此更好地实现科普类儿童绘本的设计和研究。

一、增强现实技术的突出特点

（一）跨界性

增强现实技术具有跨界性的特点，主要是因为增强现实技术将现实世界和虚拟世界进行无缝隙对接。对于现实世界中无法体验到的信息，通过信息技术，对信息进行模仿和叠加，创造出虚拟的世界。在虚拟世界中展现出能够被人类感官所认知和理解的信息，实现虚拟世界与现实世界的跨越式发展。

传统纸质科普类儿童绘本在跨界视域下，不再是单一和静态化的呈现，而是将图书设计与信息AR技术进行融合，在虚拟世界中为儿童营造生动的现实场景。在各类设计中，静态性的画面得到动态化的展示，科普类儿童绘本的内容更加丰富，人物形象也更加具有立体感。儿童的理解力以及多样化的思维能力都得到增强，能够从不同的角度去接受和认知科普类信息，更好地体验到绘本中的知识。

（二）交互性

交互性具体指的是在应用增强现实技术中，用户可以与整个环境进行相应的互动，在应用中融入视觉、听觉以及触觉等不同的感官体验。用户利用头盔显示器，将真实世界与虚拟世界的图形合在一起。在展示真实世界信息的同时，也显示出虚拟世界的信息。在两种信息的相互补充、相互碰撞中，向用户形象化地传递出要传达的信息。

科普类儿童绘本的阅读，也需要相应技术的支持，如使用手机、平板电脑等智能终端设备来进行更好的阅读体验。在父母陪伴以及教师的引导下，为孩子创造阅读的条件，共同感悟绘本中的思想情感。例如，经典的科普类儿童绘本《龙兄弟》，为儿童设计了互动阅读的环节。儿童可以通过其中的互动将自己转化为书中的主人公，书中的小动物都会给予相应的互动和回应，甚至还可以和小动物合影。强大的交互式体验，极大地激发了儿童阅读的积极性，促使儿童对绘本的内容具有更加深刻的印象。儿童绘本的交互体验式设计，让儿童的实际参与感得到增强，在沉浸式的互动中，获得了更好的阅读体验。

二、科普类儿童绘本的不足

（一）内容互动性不足

科普类儿童绘本主要是向儿童传递科学方面的知识和内容，同时，培养儿童深层次的阅读能力。但是，在当前科普类儿童绘本中，更多呈现的是枯燥的科学原理以及历史人文知识，趣味性不足，儿童往往是被动地接受知识，互动性较差，影响儿童想象力的发挥。儿童正处于好奇心理旺盛的时期，对于科普知识的了解，如果不能进行有效的互动，势必影响其探索未知世界的欲望和激情。

而基于增强现实技术下的科普类儿童绘本，也表现出互动性不足的情况。在儿童绘本的文字、色彩以及图像等具有视觉元素的外在设计中，缺乏严谨的规范性，导致互动性的体验感不强。当前，具有AR功能的科普类绘本表现出强大的市场需求，但是，现实增强技术在具体的变现中，尚具有复杂性，不仅需要技术设备的支撑，还需要相应技术的支持。智能手机的应用，将图形图像的采集与信息技术进行有效整合。但是，手机在储存容量方面，也显示出一定的不足，在互动过程中容易产生卡顿的现象。对于低性能的手机，往往会出现无法AR交互应用的现象，儿童与科普类绘本的互动不能很好实现。

（二）形象立体感缺失

科普类儿童绘本主要面对的是科学学科，上达天文，下通地理，包括的内容较多，枯燥难懂。其形式以文字介绍搭配相应的图片，图文结合，或者变配图为配文的编辑模式，根本上是以知识的灌输为主，绘本创作形式不够形象化、立體化。对于枯燥的科学知识，大多数的儿童缺乏主动阅读科普读物的积极性。重科学知识的传递、轻科学精神的培养，重图片文字的搭配，轻形象立体的展示，成为当前创作科普类儿童绘本的主要问题。在信息技术发达的今天，文化知识的获取更加多元化，科普类儿童绘本需要通过形象的创作，激发儿童探索科学的兴趣和激情。

同时，对于儿童群体来讲，感官体验是儿童对事物产生认知的主要方式。而基于现实增强技术下的科普类儿童绘本设计，更多是要体现出儿童绘本的形象立体感，增强其阅读体验。但是，受当前技术方面的限制，在视觉效果上，科普类儿童绘本还远远不能够具备良好的感官体验效果。基于现实增强技术下的科普类儿童绘本三维模型设计，精致度以及真实性都不能够有效满足当前儿童绘本在立体感方面的需求，不能够为儿童带来立体的想象。

（三）情节推进不生动

科普类儿童绘本的创作不仅需要创作人员具备较高的科学素养以及知识，还需要具备将简单知识进行形象化展现的能力。按照传统的创作思维，科学知识较为枯燥，不容易理解，一般都是按照科学原理讲解、举例说明等方法进行创作，缺乏生动的故事情节。不能够将绘画内容与科学知识进行有效融合，科学知识也不能够得到形象生动的讲解，儿童理解起来具有一定的难度，情节推动较为生硬，影响儿童的实际阅读兴趣。

基于现实增强技术的科普类儿童绘本设计，在情节推动方面依然存在缺乏趣味性的问题。当前科普类儿童绘本的设计过程中，设计师均为成年人，通常会以成人视角揣测儿童喜好，往往会偏颇至按个人兴趣和喜好作出情节设计，对于儿童心理和认知想法并不清楚，也没有认识到当下儿童的兴趣点在何处。站在成年人的立场上所设计出来的科普类儿童绘本，在情节内容上很难让儿童理解和接受。情节推进方面，在设计中为了凸显现实增强技术的应用，忽略对科普知识的讲解。儿童扫描之后所呈现的效果只有虚拟事物，而不能够对绘本上的故事情节进行系统性学习。儿童与绘本情节的互动性受到影响，容易导致儿童对科普类绘本兴趣下降。

三、增强现实技术下的科普类儿童绘本设计措施

传统的科普类儿童绘本具有很多设计不足之处，应当积极应用增强现实技术，对科普类儿童绘本进行创新性的设计，增强儿童阅读的积极性和有效性。

（一）融入科技，增强互动

增强现实技术是一种新技术的创新，在科普类儿童绘本设计中的应用，应当根据现实技术，为儿童提供动态化信息，应用该技术中动画交互的优势，展示出科普知识中虚拟化的视频、文字以及图片等内容，实现跨媒介之间的融合，引导儿童学习真正的科学知识。例如，在2009年农村读物出版社出版的自然科普图书《探索太阳系》中，其设计过程便应用了增强现实技术，以多重立体结构来呈现。在打开书页的时候，便具有层次地打开。在太阳系八大行星内容中，以虚拟视频进行演示，形象化地向儿童传递出有关太阳系的科普知识。通过三维立体图像了解太阳系、银河系以及日冕等知识，在动静结合的信息交叉互动中完成知识的传递。

同时，为更好地应用增强现实技术，提升科普类儿童绘本设计感，还应当在技术方面给予相应保障。利用多媒体资源，或引进和应用增强现实技术，以此提高技术性，实现儿童与绘本之间的有效互动。一方面引进国外的先进技术，包括与之相符的硬件设备和技术展现平台等，以保障科普类儿童绘本能够在有效的环境中凸显其现实的感觉。因此，不仅要引进先进的增强现实技术，还要引进包括信息采集、处理以及显示等方面的设备。另一方面，在具体的设计中，应当保持科普类儿童绘本界面的简洁，操作流程应简单易懂，保证儿童能够利用增强现实技术实现有效操作，从而保障绘本与儿童之间的有效互动。而对于图像图形的要求，在设计中也要有效区分静态图形和动态影像之间的展示效果，做到虚实结合，增强互动体验。

（二）虚实相继，内容互补

增强现实技术是一种将真实信息与虚拟信息进行有效衔接的技术，可以实现科普類儿童读物内容与屏幕之间的互动，在虚实结合中，构建出形象化的场景，实现与儿童的实时交互。促使儿童发挥视听以及触感方面的作用，对科学知识进行积极探索。虚拟信息的存在可以将其作为一个异度空间，在科普类绘本的设计中，要进行相应的创新。通过视觉呈现效果，体现其多样化的内容。在内容上，要体现虚实结合，根据绘本的内容营造三维立体效果，应用交互手法，吸引儿童的关注。虚拟的内容是具有美感的，但同时也应当是易于理解的。儿童与虚拟内容之间进行有效互动，才能够更加符合儿童阅读的习惯和需求。例如，迪士尼公司的科普类儿童读物《动物世界》，便使用了增强现实技术设计的立体交互的模型，将现实书籍与虚拟技术进行交互融合，做出符合图书画面要求的光影动画。将动物们的动态图片与生活的场景进行融合，在简单通俗的语音讲解中，让儿童全面了解各种动物的生活习性以及成长特点等。虚拟图像与实物内容相结合，实现内容上的互补。儿童还可以利用手指点击图片中的科学信息，通过手指的感应，图片发出语音信息，实现儿童与屏幕书籍的互动。

（三）增设趣味，加深印象

科普类儿童读物的设计，首先需要满足儿童的好奇心理，增强其阅读兴趣，才够能实现更好的传播效果。因此，在科普类儿童读物中应用增强现实技术，也应当满足儿童的兴趣，在立体、生动的内容下，吸引儿童主动去探索科学知识的奥秘。例如，上海某博物馆便针对科普类儿童读物，应用了增强现实技术，为儿童营造形象逼真的科普模拟情境。例如，在“金鱼”科普内容中，利用增强现实技术中的三维图片以及模拟视频等，让儿童欣赏不同环境中的金鱼，如湖里的金鱼、大海中的金鱼以及鱼缸中的金鱼。并且搭配语音讲解，介绍金鱼的来源以及品种、生活习性以及颜色特点等。真实生动地展示金鱼的相关知识，儿童在鲜活的画面中，对于金鱼产生浓厚的兴趣，潜移默化中便掌握了相关的金鱼知识。印象更加深刻，而且还拓展了自己的眼界。

结合儿童感官系统，可以从其视觉、听觉、嗅觉等方面增强儿童对科普类绘本的印象。首先，就视觉因素来讲，根据增强现实技术，可以有效地改变传统纸质科普类儿童绘本的静态视觉表现形式。在现今技术的推动下，绘本可以进行动态化的展示，将虚拟与现实进行有效融合，表达绘本的信息语言，增强儿童的兴趣，给儿童带来强烈的视觉冲击。其次，就听觉因素来讲，依托于增强现实技术，可以在绘本中渗透现实世界中真实自然的声音，以声音吸引儿童的注意力，为绘本创造持久性的活力，增强儿童的听觉享受。从嗅觉上讲，不同材质的儿童绘本，对于儿童的心理体验是不同的。在设计中，应当将材质与增强现实技术进行融合，引入嗅觉的设计，将其应用到科普类儿童绘本中，通过嗅觉增强儿童对科普知识的理解，增强儿童的印象和记忆力。

四、结语

增强现实技术在科普类儿童绘本中的应用，可以更好地激发儿童阅读的兴趣，应用交互动画技术以及3D技术等为儿童制作更生动立体的科普类读物，将从客观上有效促进儿童对科学的深度认知，帮助他们形成浓厚的科学兴趣。随着增强现实技术在科普类儿童绘本中的广泛应用，将会有更多对科学感兴趣的儿童逐步走入科学，满足自身的阅读兴趣。实现科普类儿童绘本与屏幕之间的互动，增强交互的效果。

参考文献：

[1]戴文艺.基于增强现实技术（AR）在科普类儿童绘本的视觉元素设计应用研究[D].江西师范大学，2019.

[2]徐玲玲.增强现实技术在儿童植物认知中的设计研究[D].北京林业大学，2017.

[3]邓建军，柴孝海，罗广桃.AR技术在科普读物上的应用研究[J].科技创新与应用，2018（08）：144-145.

[4]梁倩妮.增强现实技术应用于儿童科普读物的思考[J].卷宗，2017（25）：42.

★基金项目：本文系2020年湖南省教育厅科学研究项目“基于增强现实技术的科普类儿童绘本设计研究”（项目编号：20C0125）的研究成果。

（作者简介：聂辉，男，硕士研究生，长沙师范学院，讲师，研究方向：绘本、插画）

（责任编辑 刘冬杨）