基于現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)下的兒童認(rèn)知卡片
——以“貝貝識(shí)卡片”為研究

許文靜 （南京理工大學(xué) 210094）

近幾年來(lái)，隨著科技的不斷快速發(fā)展，移動(dòng)通訊技讓智能手機(jī)越來(lái)越普及，傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式已大大改變了。移動(dòng)學(xué)習(xí)也大大的提高，例如各大高校的在線圖書(shū)館、電子書(shū)包、學(xué)習(xí)類(lèi)的app等等越來(lái)越多的自主學(xué)習(xí)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)被應(yīng)用于我們的日常生活中。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是能將現(xiàn)實(shí)中的圖像、音頻、和視頻以及觸覺(jué)感知等數(shù)字信息或計(jì)算機(jī)生成的信息實(shí)時(shí)地輸送到真實(shí)環(huán)境里。同時(shí)能進(jìn)行人機(jī)交互，讓人們更加真實(shí)的感受。傳統(tǒng)的教學(xué)方式基本上是非常的枯燥乏味的。特別是我國(guó)的“填鴨式”教育更是，這也就導(dǎo)致了很多學(xué)生的學(xué)習(xí)差異。也造成了學(xué)生學(xué)習(xí)精力不集中，興趣缺乏的現(xiàn)象。特別是幼兒教育更為突出，而AR技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)日趨成熟，它所具有良好的互動(dòng)性和展示效果，可以讓孩子的精力集中，同時(shí)還可以培養(yǎng)孩子興趣?？梢院芎玫膹浹a(bǔ)傳統(tǒng)教育的弊端。AR技術(shù)可以進(jìn)行虛擬仿真，在枯燥的學(xué)習(xí)中通過(guò)AR技術(shù)來(lái)虛擬地理地貌、歷史場(chǎng)景、歷史事件、歷史人物、宇宙星座等等來(lái)輔助教學(xué)增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

一、國(guó)內(nèi)外目前基于AR技術(shù)的教育應(yīng)用研究

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)的教育應(yīng)用研究可以分為3個(gè)方面：第一基于傳統(tǒng)的掃描圖片或二維碼在此基礎(chǔ)上的應(yīng)用，第二基于位置式的戶外游戲?qū)W習(xí)，第三是基于手勢(shì)識(shí)別與動(dòng)作識(shí)別的教育游戲?yàn)橹?。綜上所述，顯然增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐步融合到各類(lèi)學(xué)習(xí)環(huán)境中是發(fā)展的必然趨勢(shì)，總體來(lái)講有如下幾個(gè)方面：1拓寬了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)；2.激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣3提高了孩子的認(rèn)知能力4并且在一定程度上節(jié)約了資源從而保護(hù)了環(huán)境。

二、學(xué)齡前兒童使用電子產(chǎn)品調(diào)研

基于前期的資料調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)AR技術(shù)是教育應(yīng)用是一個(gè)新的起點(diǎn)，因此我們打算制作一款基于AR技術(shù)下的兒童識(shí)別卡片APP。因此我們制定了大量的問(wèn)卷調(diào)查，走訪多家幼兒園進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查與采訪形式，針對(duì)學(xué)齡前兒童每天使用電子產(chǎn)品的時(shí)間（如圖2-1所示）我們發(fā)現(xiàn)81.48%的學(xué)齡前兒童使用電子產(chǎn)品時(shí)間在一個(gè)小時(shí)以內(nèi)，有18.52%幼兒每天使用電子產(chǎn)品在一個(gè)小時(shí)以上。

兒童每天使用電子產(chǎn)品時(shí)間（圖2-1）

學(xué)齡前兒童每天用電子產(chǎn)品的頻率（如圖2-2所示）我們發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)齡前兒童每周都會(huì)花時(shí)間使用電子產(chǎn)品，但時(shí)間各不相同，平均平率在每周有3天會(huì)使用電子產(chǎn)品。

學(xué)齡前兒童每周使用電子產(chǎn)品頻率（如圖2-2所示）

學(xué)齡前兒童經(jīng)常使用的軟件類(lèi)型（如圖2-3所示）問(wèn)卷顯示，有37，04%的學(xué)齡前兒童經(jīng)常使用益智類(lèi)軟件，有20.37%的學(xué)齡前兒童經(jīng)常使用學(xué)習(xí)類(lèi)軟件，有35.19%的學(xué)齡前兒童經(jīng)常使用娛樂(lè)類(lèi)軟件說(shuō)明學(xué)齡前兒童最主要的實(shí)用軟件是益智類(lèi)和娛樂(lè)類(lèi)。雖然學(xué)習(xí)類(lèi)軟件低于益智類(lèi)和娛樂(lè)類(lèi)，但仍然值得我們?nèi)パ芯颗c開(kāi)發(fā)。

學(xué)齡前兒童經(jīng)常使用的軟件類(lèi)型（圖2-3）

家長(zhǎng)對(duì)學(xué)齡前兒童使用電子產(chǎn)品的態(tài)度（如圖2-4所示）有44.44%的家長(zhǎng)對(duì)待電子產(chǎn)品的態(tài)度只要不影響健康就可以。如圖2-5所示我們可以看見(jiàn)54%的家長(zhǎng)認(rèn)為學(xué)習(xí)類(lèi)軟件對(duì)孩子的學(xué)習(xí)有一定的幫助，而28%的家長(zhǎng)表示不確定。

家長(zhǎng)對(duì)學(xué)齡前兒童使用電子產(chǎn)品的態(tài)度（圖2-4）

經(jīng)過(guò)前期的問(wèn)卷調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)學(xué)齡前兒童對(duì)電子產(chǎn)品的擁有率和使用率較高，多數(shù)家長(zhǎng)對(duì)學(xué)習(xí)類(lèi)軟件不排斥并且認(rèn)為對(duì)孩子的學(xué)習(xí)有一定的積極作用。因此，在這個(gè)信息化時(shí)代，多媒體設(shè)計(jì)與教育相結(jié)合的應(yīng)用是當(dāng)下流行的趨勢(shì)，在教育領(lǐng)域的發(fā)展前景也將會(huì)越來(lái)越廣闊。

三、基于現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)下的“貝貝識(shí)卡片”APP設(shè)計(jì)策略

針對(duì)前期的調(diào)研我們?cè)O(shè)計(jì)一款名叫“貝貝識(shí)卡片”app軟件，針對(duì)學(xué)齡前兒童認(rèn)知卡片而開(kāi)發(fā)的。這款A(yù)PP基于現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)，在原來(lái)傳統(tǒng)的卡片基礎(chǔ)上增加現(xiàn)實(shí)互動(dòng)的3D動(dòng)畫(huà)。可以豐富孩子的認(rèn)知，同時(shí)運(yùn)用自定義的認(rèn)知卡片能讓孩子更加深刻的實(shí)體感受教育。擴(kuò)大學(xué)齡前兒童對(duì)新鮮事物的興趣與觀察與注意的持久度。這款A(yù)PP軟件可以加強(qiáng)孩子與父母的互動(dòng)，提高父母對(duì)孩子認(rèn)知的觀察，加強(qiáng)對(duì)孩子教育樣式的多樣化，真正可以理解孩子的認(rèn)知與想法。

在前期的設(shè)計(jì)中包括三個(gè)模塊分別是：開(kāi)始游戲、我的收集、家長(zhǎng)中心。其中開(kāi)始游戲是結(jié)合認(rèn)知卡片與游戲的一個(gè)認(rèn)知和互動(dòng)的過(guò)程，以游戲的形式來(lái)拉近孩子的興趣，在游戲的過(guò)程學(xué)習(xí)到卡片。第二個(gè)模塊便是“我的收集”模塊，我們會(huì)在系統(tǒng)里先基于AR技術(shù)設(shè)置傳統(tǒng)的一些固定的卡片例如：人物、動(dòng)物、運(yùn)動(dòng)、交通等方便學(xué)齡前兒童基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)卡片。對(duì)于 0-3 歲的幼兒，對(duì)實(shí)物的認(rèn)知處在形象記憶中，AR 第一級(jí)認(rèn)識(shí)卡只有卡片對(duì)應(yīng)逼真實(shí)體模型，直觀認(rèn)知真實(shí)實(shí)體。但在此基礎(chǔ)上我們還有自定義模塊設(shè)置，“貝貝識(shí)卡片”還解決了虛擬人物認(rèn)知和真實(shí)人、物認(rèn)知混淆的難點(diǎn)，比如，對(duì)于自己的父母，傳統(tǒng)認(rèn)知卡里“父母”的形象一般是一個(gè)“陌生的卡通形象”，對(duì)于“動(dòng)物”的認(rèn)知，傳統(tǒng)認(rèn)知卡提供的是區(qū)別于動(dòng)物園里的真實(shí)世界形象，非常容易混淆了幼齡兒童的認(rèn)知世界?！?貝貝識(shí)卡片”提供全新的人機(jī)交互方式，可以隨心所欲創(chuàng)作卡片內(nèi)容，替換掉紙質(zhì)卡片的“卡通形象”底圖，讓兒童擁有“真正”的真實(shí)認(rèn)知。考慮到對(duì)認(rèn)知知識(shí)范圍的未來(lái)拓展，“貝貝識(shí)卡片”自定義的人機(jī)交互設(shè)計(jì)功能可以讓用戶自我編輯定義新的卡片，真正實(shí)現(xiàn)了衍生更多的教育知識(shí)、知識(shí)教育不限時(shí)間和地點(diǎn)?！柏愗愖R(shí)卡片”替代了傳統(tǒng)紙質(zhì)認(rèn)知卡片無(wú)法實(shí)現(xiàn)的人機(jī)交互體驗(yàn)，比如連續(xù)拍照、視頻錄制、截屏分享等。傳統(tǒng)的認(rèn)知卡片為平面圖片，缺乏互動(dòng)，并且需要家長(zhǎng)在一旁指導(dǎo)，而 AR 認(rèn)知卡體現(xiàn)的三維互動(dòng)，生動(dòng)有趣，是以孩子為主導(dǎo)自我學(xué)習(xí)的認(rèn)知卡片。第三個(gè)模塊式“家長(zhǎng)中心”包絡(luò)：兒童的信息、游戲設(shè)置、休息設(shè)置、時(shí)間設(shè)置。家長(zhǎng)中心采用簡(jiǎn)單的運(yùn)算法則來(lái)驗(yàn)證家長(zhǎng)登錄，可以很好的起到保護(hù)孩子使用卡片的有效時(shí)間，防止孩子過(guò)度沉迷游戲中。

“貝貝識(shí)卡片”的核心需求包括三個(gè)方面：第一方面是其教育價(jià)值自定義的認(rèn)知卡片，為每一個(gè)孩子量身定做，在基于現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的基礎(chǔ)下的卡片既顯得生動(dòng)活潑，有為每個(gè)孩子的認(rèn)知具體化。第二面是其娛樂(lè)化學(xué)齡前兒童的普遍特性就是活潑好動(dòng)，對(duì)任何事情充滿無(wú)限的好奇與想象力，但往往對(duì)待事物注意力的變化特別快?！柏愗愖R(shí)卡片”這款app結(jié)合益智游戲?yàn)樘厣?，不僅提高孩子認(rèn)知能力，同時(shí)還培養(yǎng)孩子持久的注意力與耐心。第三方面便是它的便捷性，改變了傳統(tǒng)的紙質(zhì)識(shí)卡片的呆板模式，隨時(shí)隨地的可以方便使用?；诂F(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的技術(shù)，讓孩子的學(xué)習(xí)也那么有趣味。

四、結(jié)語(yǔ)

《地平線報(bào)告》中認(rèn)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用將在未來(lái)年內(nèi)得到接受，現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)去了年，其教育應(yīng)用的案例仍然不多。究其原因，是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)在仍然不成熟，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)識(shí)別能力和沉浸式體驗(yàn)仍然存在缺陷，但是現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用在教育領(lǐng)域未來(lái)仍然有極高的開(kāi)發(fā)潛能。我們本次的設(shè)計(jì)基于前期的針對(duì)學(xué)齡前兒童的調(diào)研基礎(chǔ)上通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和訪談的方式確定兒童認(rèn)知增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序應(yīng)具有圖像獲取模塊、圖像識(shí)別模塊、多媒體呈現(xiàn)模塊、交互模塊?！柏愗愖R(shí)卡片”得核心功能包括家長(zhǎng)可以根據(jù)孩子的認(rèn)知情況進(jìn)行自定義手機(jī)卡片，獨(dú)特個(gè)性化為每一個(gè)孩子。配套書(shū)籍可以讓孩子自由配色，提高孩子的手動(dòng)能力。益智游戲結(jié)合認(rèn)知卡片，帶有故事情節(jié)的同時(shí)，系統(tǒng)控制孩子玩游戲的時(shí)間，達(dá)到學(xué)習(xí)娛樂(lè)相互促進(jìn)。基于現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知卡片，給孩子更加強(qiáng)大的視覺(jué)感受，豐富孩子的認(rèn)知能力。

以下成果展示：