一文详解AR增强现实技术在教育领域的应用

2016-11-28 14:10:12 来源: 网易科技报道 网易号 举报
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AR对于教育行业的巨大意义

虽然AR技术并不是全新的,不过AR教育领域的应用才刚开始。AR技术特别适合教育,因为它很好的匹配了情景教学和建构主义教育思想。AR教育是基于学习者的,AR技术可以让学习者自主探索各种有趣的学习材料,并且可以在做实验犯错的情况下也不会有任何严重后果。学习者通过AR技术进入一个和现实高度仿真的环境,可以动态的进行视觉和交互形式学习。有报告认为,AR让学习者可以瞬间从一个场景到另一个场景,这具有重大意义。因为是虚拟和现实交融在一起,AR技术让学习在正式和非正式之间快速切换,也可以在学习和教育中使用移动技术。

Harry Pence 认为,虽然像虚拟人生的这样虚拟世界在教育行业比较流行,AR更可能对于教育产生更为深远的影响。他说,虚拟现实创造了一个完全虚拟的世界,有可能让人不太舒服。AR则相反,人们可以很舒适的进行交互,因为AR把虚拟和现实世界中最好的一面合成在一起。

AR可以在教育行业有非常广泛的应用,比如培训、AR图书、AR游戏学习等。

AR培训

AR在培训过程中的应用可能是最简单的了。因为AR头显设备发展非常迅速,已经在医疗军事商业等方面都获得了广泛的应用。AR培训可以提供一个非常丰富立体的学习环境,创造一个完全没有风险的操作环境。

以医学为例,AR技术可以3D显示人体器官和骨骼,训练外科医生和医务工作者。VR和AR都可以应用在消化外科手术。先用CT或MRI扫描病人,然后利用仿真技术和3D建模技术,生成虚拟的人体,看起来是全透明的,外科医生可以用真实的外科手术工具在虚拟人体上进行手术训练,并且在手术训练过程中可以实时互动跟踪。

军队很早就在使用AR技术来进行训练。2009年,莎诺夫公司发明了一款头显设备,可以将真实世界和电脑生成的图像人物结合在一起。士兵们可以用他们的武器和计算机生成的虚拟士兵进行对战,一切都在真实的训练环境中。虚拟士兵会对真实士兵进行实时反馈,躲避或者反击。士兵们可以记录和重放训练过程。

发现式学习

Jerome Bruner 1960年因为发现式学习概念的提出而获得很高荣誉。他写到:独自去发现新知识可以让学生在解决问题的过程中快速有效的学习。在发现式学习中,AR技术可以增强学习体验,更加真实。举个例子:用AR技术访问图书馆、博物馆、历史古迹,可以提供视频、音频、地图等多种信息。

在耶鲁大学、斯坦福大学、麻省理工学院和哈佛大学,AR (uTourX) 已经被用于给学生提供校园导游,关于校园各处的详细信息。在Youtube 上可以看到具体的视频。

AR图书

目前AR增强现实图书还比较新。AR图书外表看起来和传统图书差不多,不过当用摄像头扫描时,3D动画元素、视频、声音就会显示出来。有些AR图书包含互动元素,需要使用者下载软件安装才能阅读内嵌在书中的一些内容。

AR建模

AR还可以用于建模,让学习者直观的看到一个特定项目在不同环境下的样子。模型可以很快生成,操作,旋转。学生们可以收到即时的反馈,这样可以检查出设计中的瑕疵。

游戏化学习

用游戏作为学习工具并不是很新的想法。有很多教育类游戏已经在前期尝试了,像Carmen Sandiego 和Oregon Trail 。游戏化学习的理念在最近不断发扬光大,研究者也证明这是一个有效的学习理念。实践和研究已经证明在很多学习情景下,游戏是快速有效的学习方式。游戏可以让学习者参与进来,这是其他教学方式办不到的。随着游戏化学习的研究不断深入探索,更新的方式结合游戏和学习内容,游戏会在更高级的教育中流行起来。

随着科技的快速发展,AR能够在游戏化学习方面发挥更大的潜力。AR应用也非常容易生成,并且它是在现有世界上的直观展示。新三板AR第一股摩艾客打造的幼儿英语AR教材就是利用游戏化学习的理念,结合了AR技术,可以让孩子们生动形象的看见、听见英语单词,从而牢牢记住单词,产生学习兴趣。

西拉在2006年就开发了一个历史游戏来帮助学生学习美国革命历史。游戏发生在马萨诸塞州的列克星敦。游戏采用GPS数据触发玩家手中设备。不同的玩家分配不同的角色,在战场中作对垒的双方,和历史人物进行互动,这种体验可以让学生们很好的理解历史。西拉开发这款游戏是为了AR游戏在教育中的应用。 他认为,AR游戏可以教会学习者很多技能:多角色思考、问题解决、信息管理、团队合作、灵活应变、公民参与、多远文化的融合等。

现在的大部分研究和讨论关注在那些是AR教育的未来趋势,AR如何应用于学习环境,AR到底可以提供那些功能,有哪些局限性。但是很少人去研究:现在如何把AR和项目设计联系起来,AR如何整合进目前的学习教育方法中。密特尔就AR在学习方面的应用提供了一个实用的思考框架。他们的研究发现之一就是:教师要考虑应用AR过程中带来的经费问题。管理要求表明给予老师足够的支持对于学习中应用AR是非常关键的。这篇文章只讨论了一部分问题,而这些问题在AR课程设计中都非常重要。

对于教学的启示

在教育领域,AR应用已经被整合进一些教学法中。不过还需要进一步的研究到底AR会给 教师和学生提供那些具体的益处。当然,AR比VR更容易应用到课堂中。很多人对VR教育会有担忧,但构建于现实世界的AR就没什么好担心的了。AR无缝的融合了虚拟数字世界和现实世界。AR的使用可以将学习体验从2D时代提升到3D时代,尤其是图像、地图和地球仪这类。AR对于那些在空间认知方面将2D概念转化为3D有困难的学生,尤其有用。另外一项AR功能,就是使用过程中的存在感和实体感。这可以帮助学生回想以前有亲身经历的体验,和之前学到的知识建立更深的联系。关于能否创造团队协作体验,还有很多争论。分歧在于AR的类型。必须做更深入的研究,去分析不同类型的AR会给团队协作带来哪些不同的后果。最后,如前所述,教师需要强大的支持才能将AR技术整合进课程设计和教学计划。AR在教育领域的应用会有一个非常陡峭但是令人兴奋的学习曲线。

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钦晓武 本文来源:网易科技报道 责任编辑:钦晓武_NK2781
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