利用AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化教育

杜煜　岳俊華　甄文銘　解乘　高鵬志

【摘要】社會(huì)的發(fā)展需要更多的人才，開(kāi)發(fā)新的教育形式和內(nèi)容是必然趨勢(shì)，當(dāng)今的教學(xué)方式都存在效率不高、內(nèi)容枯燥無(wú)味、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，注意力分散等問(wèn)題，我們可以利用AR的可視性用在教育，可以設(shè)計(jì)出吸引人的虛擬真實(shí)世界教學(xué)內(nèi)容，從而大幅度提升學(xué)生們的學(xué)習(xí)動(dòng)力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率

【關(guān)鍵詞】AR技術(shù) 智能設(shè)備 可視化教育

一、引言

AR教育可視化可以使用在任何年齡的學(xué)生，并且能高效的學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)室中減少了化學(xué)、物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，進(jìn)行虛擬的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)獲得和真實(shí)實(shí)驗(yàn)同樣的效果，使教學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)大大降低，本著讓高效課堂的實(shí)現(xiàn)，使地域不同的老師、學(xué)生能在同一個(gè)虛擬課堂中，并且達(dá)到虛擬真實(shí)的互動(dòng)，減輕教師的負(fù)擔(dān)，給同學(xué)以新鮮感，提高學(xué)習(xí)效率。

二、系統(tǒng)的研究目的

1.AR技術(shù)的興起

AR技術(shù)對(duì)比VR技術(shù)而言，AR技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用已經(jīng)趨近成熟，并且在運(yùn)行硬件設(shè)備要求較低，可以輕易的大眾化。其實(shí)早在2010年，日本已經(jīng)把AR技術(shù)和落雁3D技術(shù)應(yīng)用在游戲機(jī)上了。任天堂游戲公司3DS游戲機(jī)已經(jīng)在全球銷(xiāo)售高達(dá)6000萬(wàn)臺(tái)，而索尼的PSV游戲機(jī)在全球的銷(xiāo)量也高達(dá)1500萬(wàn)。由此可見(jiàn)AR技術(shù)已經(jīng)可以運(yùn)用在市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)了。

2.AR特點(diǎn)包含以下兩方面：

（1）AR的優(yōu)越性體現(xiàn)在他可以把虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界相連接，從而實(shí)現(xiàn)虛擬和真實(shí)世界共存

（2）AR實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)象和真實(shí)生活的實(shí)時(shí)同步，滿足使用者在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)在得感觸虛擬現(xiàn)象中模擬的物體，增強(qiáng)使用的安全性和新鮮感。

三、系統(tǒng)的技術(shù)支持

1.系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

就如今的AR技術(shù)而言，在經(jīng)過(guò)多年的商業(yè)用途，其核心技術(shù)已相對(duì)成熟，而且以現(xiàn)在的技術(shù)，將其應(yīng)用在普通的智能手機(jī)也不是大問(wèn)題了。

2.系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)

就目前的情況來(lái)看，AR行業(yè)的興起還需要一個(gè)引領(lǐng)者，就像當(dāng)年智能手機(jī)的興起一樣，需要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)類(lèi)似于《水果忍者》這類(lèi)完全創(chuàng)新的系統(tǒng)來(lái)將AR技術(shù)帶領(lǐng)到一個(gè)新的高度。AR技術(shù)需要這樣一個(gè)巨頭，以相對(duì)低廉的價(jià)格、易于普及的方法帶給人們顛覆性的體驗(yàn)，這樣就會(huì)是AR技術(shù)真正的爆發(fā)。不然AR技術(shù)永遠(yuǎn)只會(huì)是別人眼中的玩具、富人眼中的投資風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)，如果這樣，那AR技術(shù)將不會(huì)有大的作為。所以就目前來(lái)說(shuō)，《pokemon GO》的成功將帶領(lǐng)一波AR技術(shù)的浪潮。

四、問(wèn)題分析

在此之前，讓AR技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)教育存在著以下問(wèn)題：

1.如何利用AR技術(shù)令書(shū)本上的生物結(jié)構(gòu)、立體幾何等內(nèi)容實(shí)現(xiàn)3D化，更好的讓同學(xué)理解。

2.如何使AR技術(shù)應(yīng)用于物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

3.如何使學(xué)生、家長(zhǎng)和老師接受AR教育。

五、問(wèn)題解決

將幾何圖形、生物構(gòu)造、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)通過(guò)AR攝像頭傳輸?shù)酱笃聊簧?，形成立體圖形和虛擬實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生們更立體的感受真實(shí)圖形與實(shí)驗(yàn)，保證了學(xué)生和老師的安全。如圖所示，

六、研究的原因與價(jià)值

近年來(lái)，“將AR技術(shù)帶進(jìn)課堂”已經(jīng)成為國(guó)際教育研究工作者們的共識(shí)了。AR技術(shù)能把虛擬和真實(shí)聯(lián)系在一起，把想象的事物表達(dá)出真實(shí)感、互換性和多樣的學(xué)習(xí)環(huán)境。虛實(shí)結(jié)合，讓學(xué)生在現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)中進(jìn)行可視化的虛擬操作，動(dòng)手操作虛擬對(duì)象進(jìn)行學(xué)習(xí)。從而加深對(duì)概念，不易理解的事物的理解，吸引學(xué)生的關(guān)注，幫助他們理解并掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。

七、結(jié)語(yǔ)

由杜煜、李赫群、高鵬志、解乘、甄文銘以及岳俊華老師共同開(kāi)發(fā)的AR技術(shù)軟件能夠讓同學(xué)有畫(huà)面感。因?yàn)锳R呈現(xiàn)的內(nèi)容是3D立體的，給人以身臨其境的感覺(jué)。有助于學(xué)生理解和記憶。通過(guò)AR技術(shù)，學(xué)生們的課堂體驗(yàn)從老師在黑板面授到三維立體，不再是書(shū)本和老師的板書(shū)呈現(xiàn)出的平面內(nèi)容，而是給人以真實(shí)的三維內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]朵雯娟.虛擬現(xiàn)實(shí)中圖像增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR的使用價(jià)值與技術(shù)研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2018，41（19）：75-78.

[2]顧培蒂.可視化技術(shù)在教育中的應(yīng)用[D].北京師范大學(xué)，2008.

[3]潘冬玲.AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在《機(jī)械制圖》課程教學(xué)中應(yīng)用初探[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2018，47（09）：45-46.

[4]鮑佩佩，方衛(wèi).AR智能導(dǎo)視系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)研究[J].藝術(shù)教育，2018（20）：69-70.