增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用芻議

周俊平+溫守坤

摘要：近些年來(lái)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)作為在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種新興技術(shù)，掀起了信息技術(shù)領(lǐng)域新的研究熱潮。而安卓和蘋果系統(tǒng)的智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦的快速發(fā)展和大范圍普及又大大推進(jìn)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在目前還處于開(kāi)發(fā)應(yīng)用模式的初級(jí)探索階段，如何有效快速地將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用到移動(dòng)學(xué)習(xí)與教育領(lǐng)域成為一項(xiàng)亟待解決的重要課題。該文擬從增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和移動(dòng)學(xué)習(xí)二者的概念和特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)學(xué)習(xí)中應(yīng)用的重要意義進(jìn)行探討，并在重點(diǎn)分析增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的移動(dòng)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)三大模塊的基礎(chǔ)之上，闡述了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)學(xué)習(xí)中的具體應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)；移動(dòng)學(xué)習(xí)；設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)；移動(dòng)設(shè)備

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）08-0185-02

伴隨著新時(shí)代智能終端科技的不斷發(fā)展與成熟，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)業(yè)務(wù)的廣泛推廣，使得以往只是在實(shí)驗(yàn)室中被應(yīng)用到的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)始步入到了大眾生活之中。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是建立在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)上的人機(jī)交互與計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，主要是通過(guò)虛擬信息在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的應(yīng)用，促使虛擬物體與真實(shí)環(huán)境在同一時(shí)間相互疊加在一個(gè)空間或者畫面中，進(jìn)而呈現(xiàn)給廣大使用者感官效果逼真的全新環(huán)境。所以，針對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用研究，不但有助于推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的向前發(fā)展，而且有利于提升移動(dòng)學(xué)習(xí)的整體效果。

1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與移動(dòng)學(xué)習(xí)的基本概念

1.1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)的重要組成部分，通過(guò)運(yùn)用交互技術(shù)、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)等形式將計(jì)算機(jī)為用戶創(chuàng)設(shè)的虛擬世界與其周圍真實(shí)世界相互融合，旨在讓用戶感受到虛擬環(huán)境在某種意義上其實(shí)也是真實(shí)環(huán)境的某一部分，二者是矛盾統(tǒng)一體，既相互區(qū)別又相互聯(lián)系。從其定義上可以發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)具有虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合的特性，是一種人機(jī)交互的新興技術(shù)，借助傳感技術(shù)把電腦創(chuàng)造的虛擬信息放入到真實(shí)環(huán)境里，運(yùn)用顯示輸出設(shè)備使得虛擬物體與真實(shí)世界實(shí)現(xiàn)相互融合，同時(shí)幫助用戶實(shí)現(xiàn)其與自然之間的實(shí)時(shí)交互，能夠?qū)ψ陨碇車恼鎸?shí)環(huán)境加以增強(qiáng)與補(bǔ)充。[1]

1.2 移動(dòng)學(xué)習(xí)

移動(dòng)學(xué)習(xí)這一概念于2000年最早產(chǎn)生于美國(guó)高校，由此之后便得到了學(xué)術(shù)界的高度重視，發(fā)展速度之快，涉及范圍之廣。與此同時(shí)，著名教育家基更在進(jìn)行上海電視大學(xué)四十周年慶時(shí)將移動(dòng)學(xué)習(xí)引入我國(guó)教育領(lǐng)域，迅速掀起了一波研究熱潮，國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者積極參與，產(chǎn)生了非常大的影響。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究，可以將其概念定義為：移動(dòng)學(xué)習(xí)即是憑借互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)等形式的移動(dòng)終端，隨時(shí)隨地地實(shí)現(xiàn)教育者與受教育者之間的交流與溝通，以便有效進(jìn)行交互形式的教學(xué)活動(dòng)。移動(dòng)學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)的一般學(xué)習(xí)而言，有著自身的特點(diǎn)：首先，移動(dòng)學(xué)習(xí)具有數(shù)字化學(xué)習(xí)的某些性質(zhì)，是一個(gè)全新理論；其次，移動(dòng)學(xué)習(xí)的出現(xiàn)告訴人們電腦并非唯一的學(xué)習(xí)工具，只要是可以移動(dòng)的終端設(shè)備，都可以加以借助使學(xué)生進(jìn)行隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)與交流；最后，移動(dòng)學(xué)習(xí)需要一定的互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)進(jìn)行支撐，因此其在硬件系統(tǒng)上必須運(yùn)用平板電腦、蘋果或安卓智能手機(jī)、筆記本電腦等一定形式的移動(dòng)設(shè)備幫助完成。

2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)學(xué)習(xí)中應(yīng)用的重要價(jià)值

2.1 定位精準(zhǔn)

移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用極其注重移動(dòng)性，所以，及時(shí)高效的獲取相關(guān)用戶信息與快速定位用戶的地理位置具有重要的意義。當(dāng)前手機(jī)定位主要有網(wǎng)絡(luò)、GPS、基站這三種方式，然而無(wú)論哪種定位方式，都需要GPS或者啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)中的應(yīng)用，可以有效提高移動(dòng)用戶的定位功能，進(jìn)一步強(qiáng)化定位的精準(zhǔn)性。

2.2 渲染逼真

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)中的應(yīng)用，可以將移動(dòng)設(shè)備中的聲音、圖片、文字等虛擬信息鑲嵌到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，并能夠結(jié)合相關(guān)設(shè)備靈活采用算法，不但簡(jiǎn)便、高效、快捷，而且大大增強(qiáng)了移動(dòng)設(shè)備場(chǎng)景渲染的生動(dòng)性與逼真性，同時(shí)也極大地提升了移動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣與動(dòng)力。[2]

2.3 識(shí)別準(zhǔn)確

移動(dòng)終端技術(shù)需要準(zhǔn)確獲取現(xiàn)實(shí)物體，而且要迅速適應(yīng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境變化，為識(shí)別出現(xiàn)實(shí)物體，可以運(yùn)用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)事物的紋理、輪廓等進(jìn)行提取與分析，并對(duì)目標(biāo)的位置進(jìn)行精確識(shí)別。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)中的應(yīng)用還可以有效突破物體單一特征的識(shí)別，進(jìn)一步增加物體識(shí)別的精確度與清晰度，且最大程度地強(qiáng)化了移動(dòng)學(xué)習(xí)的成效。

3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的移動(dòng)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)模塊分析

3.1 需求分析模塊

從智能手機(jī)在大學(xué)生中的普及程度來(lái)說(shuō)，隨著手機(jī)的快速研發(fā)和使用范圍，幾乎每個(gè)大學(xué)生都擁有那么是安卓系統(tǒng)或者是蘋果系統(tǒng)的智能手機(jī)。移動(dòng)設(shè)備和通信技術(shù)的提升加速了學(xué)生移動(dòng)學(xué)習(xí)方式的改變。傳統(tǒng)的移動(dòng)學(xué)習(xí)多以彩信、短信和網(wǎng)站為主，新技術(shù)下的移動(dòng)學(xué)習(xí)多以交互式多媒體技術(shù)為核心?？紤]到學(xué)生使用手機(jī)的頻率和時(shí)間可知，他們已經(jīng)能夠非常熟練地使用智能手機(jī)，較好地掌握了智能手機(jī)的種種功能，因此以安卓和蘋果系統(tǒng)的移動(dòng)學(xué)習(xí)有著非常大的發(fā)展可能性。

3.2 功能設(shè)計(jì)模塊

Vuforia平臺(tái)目前作為免費(fèi)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，有著較強(qiáng)的功能性和跨平臺(tái)服務(wù)兼容性，有助于開(kāi)發(fā)者高效開(kāi)發(fā)適合自己模式的應(yīng)用程序和功能板塊，能夠支持安卓和蘋果系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具。Vuforia主要有以下幾個(gè)功能模塊：識(shí)別圓柱形物體、識(shí)別圖像文字、識(shí)別多個(gè)目標(biāo)信息、識(shí)別類似二維碼的框架式標(biāo)識(shí)物、播放視頻影像、呈現(xiàn)按鈕進(jìn)行交互。[3]

3.3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)模塊

在技術(shù)實(shí)現(xiàn)的開(kāi)發(fā)階段，以相對(duì)應(yīng)的移動(dòng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序。比如高校教學(xué)，學(xué)生總是會(huì)受到所處學(xué)習(xí)環(huán)境的影響和束縛，結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身更加符合學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)的特性，高校教育可以將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)充分廣泛運(yùn)用于對(duì)學(xué)生英語(yǔ)聽(tīng)力訓(xùn)練的課后學(xué)習(xí)方面。教師將安裝文件通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生加以安裝進(jìn)行使用，并在學(xué)生使用完畢之后采取訪談對(duì)話和問(wèn)卷調(diào)查的方式收集整理相關(guān)數(shù)據(jù)，總結(jié)差異和聯(lián)系，加以分析綜合。

4 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用方法分析

縱觀增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史，我們可以發(fā)現(xiàn)它經(jīng)歷了以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)到以移動(dòng)設(shè)備為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)變，以特定的標(biāo)識(shí)物為基礎(chǔ)到以識(shí)別真實(shí)場(chǎng)景的轉(zhuǎn)變，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)學(xué)習(xí)上的應(yīng)用方面也形成了一定的方式方法：

4.1 圖像增強(qiáng)

借助圖像開(kāi)展的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō)就是借助移動(dòng)設(shè)備上的攝像頭來(lái)識(shí)別二維碼、圖片、文字等標(biāo)識(shí)物，同時(shí)輔以3D圖像以及多媒體技術(shù)信息映射到移動(dòng)設(shè)備的屏幕上面，能夠有效實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)物體的目的，在當(dāng)前主要運(yùn)用在理解概念和操作方面的學(xué)習(xí)，具體表現(xiàn)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)課本、在博物館開(kāi)展學(xué)習(xí)、外語(yǔ)學(xué)習(xí)等三個(gè)方面。[4]

4.2 位置增強(qiáng)

借助位置進(jìn)行的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用指的是借助移動(dòng)設(shè)備的無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、傳感器、GPS等技術(shù)信息對(duì)學(xué)生所處的學(xué)習(xí)環(huán)境加以判定辨別，同時(shí)在其移動(dòng)設(shè)備輸出的顯示屏幕上輔以一定的學(xué)習(xí)材料，在當(dāng)前主要運(yùn)用在探索科學(xué)課程方面的學(xué)習(xí)上，具體表現(xiàn)在學(xué)習(xí)科學(xué)課程、學(xué)習(xí)綜合實(shí)踐課程、在真實(shí)環(huán)境中的泛化學(xué)習(xí)三個(gè)方面。它與圖像增強(qiáng)有著明顯的區(qū)別：圖像增強(qiáng)采用的是識(shí)別圖像技術(shù)的方式，位置增強(qiáng)主要采用的是GPS等識(shí)別位置技術(shù)；二者之間又有著一定的相似性：它們?cè)谧R(shí)別學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境后，都必然要在顯示屏幕上呈現(xiàn)出一定的圖像、文字、音頻、視頻等信息以此達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)的目的。

4.3 場(chǎng)景增強(qiáng)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)通過(guò)增強(qiáng)學(xué)生周圍的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，給學(xué)生呈現(xiàn)出完全不同過(guò)去傳統(tǒng)意義上感知信息的手段方法，把虛擬世界的信息盡可能地運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，旨在將虛擬世界的信息和現(xiàn)實(shí)世界的物體在同一時(shí)空加以融合，使二者相輔相成，共同作用。結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)基于自然的屬性，學(xué)生可以全身心處在一種虛實(shí)無(wú)縫銜接、實(shí)時(shí)同步、自然無(wú)暇融合的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)。移動(dòng)設(shè)備的顯示輸出，又給學(xué)生提供了利用數(shù)字化屏幕更加生動(dòng)直接地體驗(yàn)眼前的種種場(chǎng)景。借助增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的場(chǎng)景增強(qiáng)方法，能夠?qū)⒅車h(huán)境隨時(shí)隨地轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)資源，有助于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，可以有效地促進(jìn)學(xué)生隱性知識(shí)到顯性知識(shí)的快速轉(zhuǎn)化，不僅能夠增加學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的深度，同時(shí)也擴(kuò)大了學(xué)生學(xué)習(xí)的視野和角度。

4.4 匯集、推送知識(shí)的智能化

眾所周知，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身就具有超強(qiáng)的實(shí)用特性，能夠讓學(xué)生完全處于檢索信息并獲得感受的全新技術(shù)，學(xué)生在事先并不需要借助鍵盤等輸入設(shè)備進(jìn)行文字、圖像、視頻等的輸入，他們只需要將智能手機(jī)上自帶的攝像頭瞄準(zhǔn)需要進(jìn)行搜索的物體，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)便可以自動(dòng)加以搜索，同時(shí)借助智能化知識(shí)匯集的功能對(duì)計(jì)算機(jī)搜索出來(lái)的內(nèi)容加以總結(jié)分析并進(jìn)行一定的篩選，然后把篩選保存下來(lái)的有用信息推送至智能手機(jī)顯示屏幕上，通過(guò)這種形式可以使得學(xué)生獲取的信息更為及時(shí)、自然、直觀、豐富。[5]

總而言之，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用依然處于探索階段，對(duì)于如何提高增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用效果等，仍需要相關(guān)工作者與研究人員的持續(xù)探究。然而，近些年來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)所取得的一系列成績(jī)依然值得肯定，尤其是在工業(yè)、娛樂(lè)以及軍事等領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用，不但為這些行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了前所未有的變化，同時(shí)也證明了其廣闊的發(fā)展前景。隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的持續(xù)完善，特別是在移動(dòng)學(xué)習(xí)中的科學(xué)應(yīng)用，我們堅(jiān)信增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)必將會(huì)在移動(dòng)學(xué)習(xí)領(lǐng)域以及其他領(lǐng)域博取更廣闊的空間，并發(fā)揮出更大的功能與價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳麗麗，李子運(yùn)，張?zhí)? 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在移動(dòng)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用初探[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)，2012（7）.

[2] 金振威. 移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用[J]. 東北師范大學(xué)，2014（5）.

[3] 王萍. 基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的移動(dòng)學(xué)習(xí)研究初探[J] .現(xiàn)代教育技術(shù)，2013（5）.

[4] 高蓉蓉，呂森林. 基于手機(jī)的移動(dòng)學(xué)習(xí)——教育技術(shù)研究的新熱點(diǎn)[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)，2006（6）.

[5] 蔡蘇，宋倩，唐瑤. 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的架構(gòu)與實(shí)踐 [J]. 中國(guó)電化教育，2011（8）.