增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在泛在學(xué)習(xí)中的應(yīng)用研究

郭飛雁

摘要：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型技術(shù)。從增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)出發(fā)，研究其應(yīng)用于泛在學(xué)習(xí)中的價(jià)值，探索基于AR移動(dòng)終端+Wi-Fi定位技術(shù)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的泛在學(xué)習(xí)環(huán)境，設(shè)計(jì)三層架構(gòu)泛在學(xué)習(xí)服務(wù)支持體系，分析目前移動(dòng)終端AK泛在學(xué)習(xí)所面臨的兩個(gè)挑戰(zhàn)，為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)新的領(lǐng)域，創(chuàng)新了現(xiàn)代教育環(huán)境，豐富了教育教學(xué)內(nèi)涵，在一定程度上發(fā)揮了教育技術(shù)作為橋梁學(xué)科的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：泛在學(xué)習(xí)：移動(dòng)終端：

1概述

互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展帶來(lái)了學(xué)習(xí)方式的深刻變革，在線學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)及泛在學(xué)習(xí)相繼出現(xiàn)。無(wú)時(shí)、無(wú)刻、無(wú)處不在的泛在學(xué)習(xí)加快了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與教育的思維轉(zhuǎn)型，已成為終身教育理念的新形式。目前，泛在學(xué)習(xí)已成為很多學(xué)者研究的焦點(diǎn)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡(jiǎn)稱AR），是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡(jiǎn)稱VR）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型技術(shù)，AR技術(shù)的發(fā)展，為泛在學(xué)習(xí)由理論到實(shí)踐的逐步實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持和現(xiàn)實(shí)可能性。

1.1泛在學(xué)習(xí)

泛在計(jì)算，也被稱之為普適計(jì)算（Pervasive Computing），最早由在20世紀(jì)80年代后期前Xerox PARC首席科學(xué)家MarkWeiser提出。在泛在計(jì)算環(huán)境中，人們能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、以任何方式進(jìn)行信息的獲取與處理。

泛在學(xué)習(xí)是一種無(wú)縫學(xué)習(xí)方式，它借助于普適計(jì)算技術(shù)構(gòu)建一種信息空間與物理空間相融合的學(xué)習(xí)環(huán)境。在這種環(huán)境中，學(xué)習(xí)是一種自然、主動(dòng)、自發(fā)的行為，學(xué)習(xí)者可以在任何地點(diǎn)、時(shí)間，超越時(shí)空限制接入他們所需要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)、視頻等各式學(xué)習(xí)資源。

1.2AR技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented RealiIv，簡(jiǎn)稱AR），具有實(shí)時(shí)交互、三維注冊(cè)、虛實(shí)結(jié)合的特點(diǎn)，是一種融多學(xué)科技術(shù)于一身的新興技術(shù)，用戶可以在真實(shí)世界和虛擬情境相疊加的環(huán)境中進(jìn)行交互式操作。AR技術(shù)可以實(shí)時(shí)計(jì)算出攝影機(jī)影像的位置及角度，將計(jì)算機(jī)生成的虛擬圖像，無(wú)縫嵌入到用戶所能看到的真實(shí)世界中去，并能將真實(shí)世界和虛擬圖像相疊加。目前，AR技術(shù)日益成熟，在娛樂(lè)、醫(yī)學(xué)、建筑、軍事、教育等行業(yè)，都被廣泛使用，AR技術(shù)有著非常大的潛力和應(yīng)用價(jià)值。

2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在泛在學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

泛在學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)需要兩大重要條件，一是泛在學(xué)習(xí)環(huán)境，二是泛在學(xué)習(xí)服務(wù)支持系統(tǒng)。環(huán)境是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，泛在學(xué)習(xí)環(huán)境為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)信息環(huán)境，泛在學(xué)習(xí)服務(wù)支持系統(tǒng)則為泛在學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供保障。

2.1基于AR移動(dòng)終端+Wi-Fi定位技術(shù)構(gòu)建泛在學(xué)習(xí)環(huán)境

在本研究中，將基于AR移動(dòng)終端+Wi-Fi定位技術(shù)構(gòu)建泛在學(xué)習(xí)環(huán)境。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備接入到某一Wi-Fi熱點(diǎn)時(shí)，通過(guò)Sky—hook提供的接口可獲取該設(shè)備的GPS位置信息，移動(dòng)AR軟件首先從攝像頭獲取視頻幀，然后對(duì)視頻幀進(jìn)行處理，標(biāo)識(shí)物跟蹤模塊識(shí)別視頻幀和要跟蹤的目標(biāo)是否匹配，若匹配則將目標(biāo)狀態(tài)信息發(fā)送至應(yīng)用層，應(yīng)用層根據(jù)狀態(tài)信息查詢關(guān)聯(lián)的虛擬對(duì)象，然后將虛擬對(duì)象疊加到視頻幀，一起呈現(xiàn)在手機(jī)屏幕上。

2.2設(shè)計(jì)無(wú)所不在的泛在學(xué)習(xí)支持服務(wù)體系

泛在學(xué)習(xí)支持服務(wù)體系，即為學(xué)習(xí)者提供智能化、情境化、個(gè)性化的信息服務(wù)，該服務(wù)體系的實(shí)現(xiàn)主要有以下兩點(diǎn)：

2.2.1泛在學(xué)習(xí)資源多樣化呈現(xiàn)

隨著各種新型終端的出現(xiàn)，各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)層出不窮，物理接口也呈現(xiàn)多樣化，由此，泛在學(xué)習(xí)資源多樣化的呈現(xiàn)尤為重要，也是實(shí)現(xiàn)無(wú)縫學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。

泛在學(xué)習(xí)過(guò)程中，有著突出的交互性、開(kāi)放性和自主性，因此泛在學(xué)習(xí)資源多樣化呈現(xiàn)需要注意以下幾個(gè)方面：一、非線性知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。將各種呈現(xiàn)方式綜合運(yùn)用，擯棄文字為主的傳統(tǒng)展示方式。遵循最優(yōu)化原則，將泛在學(xué)習(xí)資源呈現(xiàn)方式相互交織，形成一種非線性泛在學(xué)習(xí)資源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；二、以具體代替抽象。泛在學(xué)習(xí)內(nèi)容呈現(xiàn)需要引起泛在學(xué)習(xí)者注意，除傳統(tǒng)的文學(xué)顯示外，應(yīng)加入更加生動(dòng)的學(xué)習(xí)資源呈現(xiàn)方式吸引學(xué)生，讓泛在學(xué)習(xí)者有信心地學(xué)下去。只要能夠?qū)⒊橄笾R(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w知識(shí)點(diǎn)的泛在學(xué)習(xí)資源呈現(xiàn)方式都可以采用；三、注重學(xué)習(xí)者認(rèn)知規(guī)律。學(xué)生認(rèn)知規(guī)律對(duì)于課程內(nèi)容呈現(xiàn)方式有著直接影響，不同年齡段的泛在學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)資源的呈現(xiàn)方式應(yīng)當(dāng)有所不同。對(duì)于未成年的學(xué)習(xí)者，可采用較生動(dòng)、活潑的資源呈現(xiàn)方式，對(duì)于已成年的學(xué)習(xí)生，則以呈現(xiàn)更多學(xué)習(xí)內(nèi)容方式為主。

2.2.2泛在學(xué)習(xí)模型動(dòng)態(tài)化生成與更新

泛在學(xué)習(xí)是以學(xué)習(xí)者為中心、強(qiáng)調(diào)主動(dòng)性和個(gè)性化的一種在線學(xué)習(xí)。因此，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)模型是動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)更新的，是為泛在學(xué)習(xí)者提供信息服務(wù)的基礎(chǔ)。隨著時(shí)間、空間的變化，泛在學(xué)習(xí)者的偏好、需求也會(huì)隨之改變，由此，需要研究實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)識(shí)別泛在學(xué)習(xí)者興趣偏好的技術(shù)和方法，從而實(shí)現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)的個(gè)性化和智能化。

通過(guò)以上服務(wù)體系實(shí)現(xiàn)的主要兩點(diǎn)，設(shè)計(jì)出以下三層架構(gòu)的泛在學(xué)習(xí)支持服務(wù)體系，如圖2所示：

3移動(dòng)終端AR泛在學(xué)習(xí)面臨的與兩個(gè)挑戰(zhàn)

手機(jī)移動(dòng)終端是目前在線學(xué)習(xí)應(yīng)用最多的終端設(shè)備，但目前仍然存在一些挑戰(zhàn)，主要有以下兩方面：

一是手機(jī)硬件。由于手機(jī)硬件設(shè)備研究開(kāi)發(fā)技術(shù)不成熟的原因，手機(jī)電池待機(jī)時(shí)間、GPS精準(zhǔn)度、手機(jī)處理器速度等都還不盡如人意，從而給泛在學(xué)習(xí)信息呈現(xiàn)帶來(lái)了一定的局限性，需要加強(qiáng)手機(jī)硬件的呈現(xiàn)設(shè)計(jì)。

二是AR軟件。手機(jī)硬件設(shè)備各異，AR軟件對(duì)手機(jī)商家的支持也有一定的局限性。在軟件上提高手機(jī)商家支持度及目標(biāo)物體的識(shí)別度，提高手機(jī)移動(dòng)在線學(xué)習(xí)的交互性也是今后需要解決的一大問(wèn)題。

科技的發(fā)展推動(dòng)著AR技術(shù)的進(jìn)步，基于AR的移動(dòng)終端泛在學(xué)習(xí)方式與當(dāng)前人們所提倡的碎片化學(xué)習(xí)趨勢(shì)是相吻合的。隨著AR技術(shù)的發(fā)展及手機(jī)技術(shù)的不斷完善，手機(jī)移動(dòng)終端AR技術(shù)將成為熱門(mén)的研究方向，將給更多的泛在學(xué)習(xí)者帶來(lái)更智能化的體驗(yàn)。

4結(jié)論

在信息技術(shù)的推動(dòng)下，無(wú)處不在的泛在學(xué)習(xí)將毫無(wú)疑問(wèn)地成為終身學(xué)習(xí)的一種主要方式。該文從泛在學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，探索AR技術(shù)在泛在學(xué)習(xí)中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)移動(dòng)終端及WIFI定位，形成一個(gè)自主學(xué)習(xí)的泛在學(xué)習(xí)環(huán)境，由傳統(tǒng)被動(dòng)接受學(xué)習(xí)服務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)規(guī)劃學(xué)習(xí)，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)的服務(wù)體系，有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。下一步將尋找基于AR技術(shù)的更人性化、智能化的識(shí)別學(xué)習(xí)者興趣偏好的技術(shù)和方法，進(jìn)一步提高泛在學(xué)習(xí)的個(gè)性化。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在泛在學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，是高新技術(shù)教育應(yīng)用的體現(xiàn)，為技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)新的領(lǐng)域，拓寬了教育技術(shù)應(yīng)用研究的渠道，創(chuàng)新了教育教學(xué)實(shí)踐中的現(xiàn)代教育環(huán)境，豐富了教育教學(xué)內(nèi)涵，在一定程度上發(fā)揮了教育技術(shù)作為橋梁學(xué)科的價(jià)值，具有一定的創(chuàng)新意義。endprint