增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒童教育中的優(yōu)勢(shì)

陸凱+韓帆

【摘 要】增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)將虛擬環(huán)境和真實(shí)世界的信息相集成，具有實(shí)時(shí)交互性，并在立體空間中增添制定虛擬物體。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性、趣味性和交互性等優(yōu)勢(shì)融合兒童教育的新型理念，展示出知識(shí)性、互動(dòng)性、趣味性強(qiáng)的教育方式，促進(jìn)了兒童的認(rèn)知發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；兒童教育

中圖分類(lèi)號(hào)：G40-05 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1007-0125（2017）11-0205-02

隨著數(shù)字媒體技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)等高新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。在此之中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)又被稱為廣增現(xiàn)實(shí)，是一種實(shí)時(shí)的計(jì)算機(jī)攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)視頻、圖像、3D模型的技術(shù)，目的是借助屏幕把虛擬世界嵌套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)?，F(xiàn)當(dāng)代，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育、醫(yī)療、軍事、古跡復(fù)原、娛樂(lè)游戲等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。其中，在兒童教育方面的應(yīng)用尤為突出，提高了兒童對(duì)游戲活動(dòng)的積極性，以及促進(jìn)了認(rèn)知的發(fā)展和自我意識(shí)的增強(qiáng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于兒童的教育中是新媒體技術(shù)質(zhì)的飛越，改變了傳統(tǒng)教育領(lǐng)域中以讀物、玩具、繪本等產(chǎn)品為對(duì)象的教育形式，讓兒童可以通過(guò)移動(dòng)智能設(shè)備將立體動(dòng)感的虛擬形象實(shí)時(shí)疊加到真實(shí)的場(chǎng)景中并顯示出來(lái)，給人以強(qiáng)烈的沉浸感。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為智能科技，在兒童語(yǔ)言學(xué)習(xí)、藝術(shù)啟蒙、科普百科、歷史文化、智能游戲方面應(yīng)用廣泛，致力于改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以科技的力量，給予兒童趣味性的互動(dòng)學(xué)習(xí)新體驗(yàn)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒童教育領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越普遍，加拿大一家公司聯(lián)合Layar公司，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為兒童設(shè)計(jì)出可交互性世界地圖，通過(guò)智能識(shí)別獲取音頻和視頻，讓兒童可以認(rèn)知不同地區(qū)的著名地標(biāo)和不同種類(lèi)的動(dòng)物，促進(jìn)兒童的好奇心。同時(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為與傳統(tǒng)教育模式與新型科技結(jié)合的紐帶，實(shí)現(xiàn)了兒童在生活中學(xué)習(xí)，在游戲中學(xué)習(xí)，在體驗(yàn)中學(xué)習(xí)的教育新模式，交互方式的體驗(yàn)效果也更加的便捷自然。

一、傳統(tǒng)兒童教育模式

傳統(tǒng)意義上的兒童教育主要以游戲、玩具、動(dòng)畫(huà)的方式給孩子傳遞語(yǔ)言、情感、思想，教學(xué)過(guò)程中以知識(shí)導(dǎo)向來(lái)組織游戲?yàn)橹?，忽略了兒童在他們興趣中的重要元素。這種方式讓兒童處于被灌輸知識(shí)的位置，沒(méi)有互動(dòng)性，從教學(xué)上看降低了學(xué)習(xí)效率，也間接地削弱了孩子的積極性。在如今新媒體技術(shù)發(fā)展下，兒童教育需要與新技術(shù)相結(jié)合，改變?cè)械膯我唤虒W(xué)模式，提升教學(xué)效率和內(nèi)容的趣味性。美國(guó)學(xué)者尼葛洛龐帝在《數(shù)字化生存》中提到：“在印刷的書(shū)籍中，句子、段落、章節(jié)、頁(yè)碼按順序排列，由作者決定，也由書(shū)籍本身的物理結(jié)構(gòu)所決定”。傳統(tǒng)的書(shū)本教育方式在三維空間上受到限制，而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將教科內(nèi)容以圖像、視頻、聲音等形式結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)新媒體技術(shù)與教育的融合。

二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒童教育中的特點(diǎn)

兒童階段是人生中最重要的一個(gè)階段，思想能力在這一時(shí)期逐漸形成，教育模式是兒童教育的關(guān)鍵要素。教育模式下的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)具有沉浸性、趣味性和交互性。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒童教育中的普及，極大地推動(dòng)了教育領(lǐng)域的發(fā)展。首先，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用三維立體模型讓兒童學(xué)習(xí)的內(nèi)容可視化和形象化，即沉浸性。兒童可以通過(guò)AR移動(dòng)設(shè)備來(lái)體驗(yàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中的情景物體，并可以從不同角度去觀察事物，達(dá)到教學(xué)的有效目的。在教育中，老師和兒童可以利用白板、虛擬3D模型、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)空間去了解被還原的史前生物。在Google黑科技中就展示了生物還原的一個(gè)例子：用AR的移動(dòng)設(shè)備在森林中對(duì)樹(shù)葉或動(dòng)物足跡進(jìn)行掃描識(shí)別，通過(guò)數(shù)據(jù)資料的整合追溯到史前時(shí)期，探究恐龍生物和環(huán)境地貌的變化，讓參與者可以在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)上有所體驗(yàn)，同時(shí)也可以提升兒童的認(rèn)知意識(shí)和趣味感。在教育中加入具有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)元素的可視化效果，可以增強(qiáng)孩童在概念意義上的形象化的理解，還可以讓兒童實(shí)時(shí)地與場(chǎng)景中的事物進(jìn)行互動(dòng)，使參與者沉浸在虛擬的環(huán)節(jié)中，體驗(yàn)各種繪本內(nèi)容的奇妙經(jīng)歷。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)拓展了傳統(tǒng)紙質(zhì)書(shū)本的感官沉浸，融合視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等形成了一種多感官教學(xué)的方式。在科教興國(guó)的中國(guó)，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育化，開(kāi)創(chuàng)教育環(huán)境新路線，進(jìn)而使教育內(nèi)容具有沉浸性。其次，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)將真實(shí)世界和虛擬世界結(jié)合在一起，在教育類(lèi)游戲和虛擬空間以增強(qiáng)技術(shù)為載體使兒童可以體驗(yàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)媒體技術(shù)的趣味性，讓他們可以直接接觸，感受到某種意義上的存在感，這種直觀的存在感可以提升兒童在知識(shí)層面上的認(rèn)知度。

最后，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)具有一定的交互性。在傳統(tǒng)媒體技術(shù)上，是先在動(dòng)畫(huà)模擬中設(shè)定了好了參數(shù)，繼而以機(jī)械單調(diào)的模式來(lái)展示學(xué)習(xí)。但AR技術(shù)就可以精確迅速的記錄下需要傳達(dá)的信息，并可實(shí)時(shí)地與參與者進(jìn)行互動(dòng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)了虛擬場(chǎng)景的自然逼真性，在教學(xué)上，更加注重兒童和事物間的接觸和互動(dòng)。所以，在AR中利用顯示設(shè)備、注冊(cè)定位、虛擬結(jié)合和人機(jī)交互技術(shù)將教學(xué)信息聯(lián)系起來(lái)使其形象化、音頻化、可視化，讓兒童在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，獲取學(xué)習(xí)的內(nèi)容和周?chē)h(huán)境的信息，并通過(guò)互動(dòng)交流來(lái)與小伙伴分享。

三、數(shù)字化兒童繪本

在兒童教育領(lǐng)域，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造出虛擬數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境是一種新穎的形式。在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，兒童可以從視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多角度與環(huán)境交互，而且能夠有效地得到反饋效果，并根據(jù)反饋效果對(duì)繪本讀物做出下一步操作，以此來(lái)建立知識(shí)與兒童之間的鏈接關(guān)系。AR虛擬學(xué)習(xí)場(chǎng)景中包含了便捷的工具欄目和形式內(nèi)容，兒童學(xué)習(xí)中有更多的控制權(quán)。在數(shù)字化兒童繪本教育中，傳統(tǒng)繪本結(jié)合多重類(lèi)型的技術(shù)，發(fā)揮了更大的潛能?；跀?shù)字化形態(tài)的快速發(fā)展，兒童教育的方式不再局限于傳統(tǒng)書(shū)本之上，處于生理、心理、情智急速發(fā)育階段的學(xué)齡兒童，更多的是對(duì)以肉眼所觀看到的具有趣味性的事物。而數(shù)字化繪本把紙質(zhì)書(shū)本上的內(nèi)容虛擬化通過(guò)智能設(shè)備以動(dòng)畫(huà)、視頻的形式給兒童傳播科學(xué)知識(shí)，在虛擬互動(dòng)中闡釋科學(xué)原理。

在虛擬數(shù)字化繪本的展現(xiàn)中，注重交互形式的多元化，能夠增進(jìn)讀者的知識(shí)點(diǎn)，又可以帶給讀者不同層次的趣味感。兒童繪本可以通過(guò)立體虛擬事物的展示來(lái)激發(fā)兒童的參與與互動(dòng)，AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)兒童繪本在這方面有更大的優(yōu)勢(shì)，在傳統(tǒng)的繪本教材上構(gòu)建立體結(jié)構(gòu)、孔洞、附加裝置可以作為繪本虛擬展示的觸發(fā)標(biāo)志。利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以讓讀者回顧過(guò)去、直觀地體驗(yàn)知識(shí)要點(diǎn)與美學(xué)特征，甚至可以重現(xiàn)經(jīng)典的人類(lèi)歷史故事和宇宙的變化形態(tài)，而這一切能夠借助于先進(jìn)的可穿戴智能設(shè)備，便能虛實(shí)結(jié)合地營(yíng)造出學(xué)習(xí)氣氛與環(huán)境。數(shù)字化兒童繪本將紙質(zhì)書(shū)的閱讀感受與虛擬環(huán)境的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，能提升閱讀體驗(yàn)，提供信息支持，實(shí)現(xiàn)豐富的互動(dòng)學(xué)習(xí)。據(jù)相關(guān)研究表明，具有沉浸感的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)讀本能夠提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)意愿，高效地展示學(xué)習(xí)材料與成果，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣與熱情，鞏固長(zhǎng)期知識(shí)的記憶與凝練。2008年，F(xiàn)reitas和Campos開(kāi)發(fā)了SMART（system of augmented reality for teaching）系統(tǒng)，應(yīng)用于兒童的概念數(shù)學(xué)上，例如運(yùn)輸方式或動(dòng)物種群等，取得了較好的教學(xué)成果。2009年英國(guó)廣播公司BBC的Edris利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)了“地球、月球與太陽(yáng)的互動(dòng)游戲”，通過(guò)對(duì)10歲兒童的教學(xué)觀察與體驗(yàn)，證實(shí)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是有效的教學(xué)認(rèn)知工具。在兒童繪本中，增加增強(qiáng)技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)立體書(shū)籍，內(nèi)容形式上的轉(zhuǎn)變會(huì)讓兒童在觀看繪本內(nèi)容和學(xué)習(xí)上由被動(dòng)轉(zhuǎn)化成主動(dòng)接受知識(shí)內(nèi)容，提高了他們的趣味意識(shí)和知識(shí)的擴(kuò)展。目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在繪本中的應(yīng)用主要顯示圖像、動(dòng)畫(huà)、視頻和聲音，使用3D顯示屏、智能手機(jī)、智能眼鏡設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序來(lái)整合展示多媒體的教育形式。數(shù)字信息化的推動(dòng)使得AR技術(shù)涉及軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、娛樂(lè)和教育領(lǐng)域，其中在兒童繪本中發(fā)揮了重要作用。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)繪本的結(jié)合，展現(xiàn)給觀看者多維度的互動(dòng)和虛實(shí)結(jié)合的效果，并加上聲音效果，增強(qiáng)了讀本的趣味性。因?yàn)樵鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)又具有沉浸性、趣味性和互動(dòng)性趣的特點(diǎn)，適合兒童課外學(xué)習(xí)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在兒童繪本教育中的應(yīng)用時(shí)現(xiàn)代教育的主流形勢(shì)，它結(jié)合兒童的心理特征，運(yùn)用3D建模、數(shù)字編程和交互技術(shù)設(shè)計(jì)促進(jìn)傳統(tǒng)紙質(zhì)教育在多媒體時(shí)代下的融合。隨著移動(dòng)媒體技術(shù)的發(fā)展，蘋(píng)果公司生產(chǎn)的iPad平板電腦擁有領(lǐng)先的技術(shù)，有多點(diǎn)觸摸屏顯示，能夠高清地觀察影像信息，移動(dòng)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在兒童繪本展示上的便捷度。兒童繪本在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)上的比重還是比較重的，設(shè)計(jì)者用智能游戲、歷史故事、科普等內(nèi)容來(lái)吸引大量的兒童，也正是這種教育模式的智能化，兒童在視野和知識(shí)儲(chǔ)備上有了新的變化。

四、總結(jié)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在當(dāng)今兒童教育上有很大的前景，但同時(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)也存在一定的局限性。在虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容的制作和呈現(xiàn)方式上過(guò)于單一，并且在繪本教育中對(duì)于虛擬事物的制作由于設(shè)備硬件的限制不能夠完全普及到兒童教育中。這需要經(jīng)過(guò)周期性的完善來(lái)重塑傳統(tǒng)的教育理念，用虛擬化的方式傳遞給兒童知識(shí)內(nèi)容，保證教學(xué)方式的多樣化。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在兒童教育中的應(yīng)用提供了嶄新的模式，由原先的單一機(jī)械地從書(shū)本上獲取信息，轉(zhuǎn)變成孩子可以主動(dòng)地去從不同角度觀察學(xué)習(xí)知識(shí)內(nèi)容，這是互動(dòng)技術(shù)在教育中的突破。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒童教育中的建立，也是一種新的教育模式和方法的誕生。

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作者簡(jiǎn)介：

陸 凱（1992-），男，江蘇常州人，南京信息工程大學(xué)傳媒與藝術(shù)學(xué)院數(shù)字媒體藝術(shù)研究生；

韓 帆（1962-），女，湖南人，南京信息工程大學(xué)傳媒與藝術(shù)學(xué)院教授。

基金項(xiàng)目：江蘇省研究生教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐重點(diǎn)課題，JGZZ16 038；江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目，201610300011Z；南京信息工程大學(xué)教學(xué)改革研究重點(diǎn)課題，2015JY012。