《啟迪觀察》| 美國(guó)：教育中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 通向未來的道路——AR將很快成為教育系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力打印
發(fā)布時(shí)間：2021-07-12來源：?jiǎn)⒌嫌^察
通過完美地融合虛擬與現(xiàn)實(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以成為眾多問題的絕佳解決方案。這項(xiàng)技術(shù)可以運(yùn)用到任何領(lǐng)域，教育領(lǐng)域也不例外。
技術(shù)的迅速變化已經(jīng)改變了世界各地對(duì)于教學(xué)方法的評(píng)估?，F(xiàn)在，我們需要尋求學(xué)習(xí)的新方式。這對(duì)于研究人員和教師都是一個(gè)挑戰(zhàn)。他們?cè)诩嫒莶耐瑫r(shí)還需要保持思想獨(dú)立。
回到現(xiàn)實(shí)生活中來，個(gè)人電腦已經(jīng)改變了人類與世界交流的方式。是的，你猜的沒錯(cuò)，我說的正是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。通過完美地融合虛擬與現(xiàn)實(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以成為眾多問題的絕佳解決方案。這項(xiàng)技術(shù)可以運(yùn)用到任何領(lǐng)域，教育領(lǐng)域也不例外。
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是什么？
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的變種，它可以理解為使用多重感官技術(shù)在真實(shí)世界中創(chuàng)造感官刺激。換種說法就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及的是基于人類感官的虛擬信息，增強(qiáng)了人與環(huán)境的關(guān)聯(lián)。以下是它的三大特征：
在真實(shí)環(huán)境中展現(xiàn)虛擬要素
與現(xiàn)實(shí)環(huán)境互動(dòng)
根據(jù)當(dāng)前現(xiàn)實(shí)和感官主導(dǎo)來放置虛擬物品
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所做的就是創(chuàng)造出視覺假象來完善視覺。通過該項(xiàng)技術(shù)，我們可以將與地點(diǎn)相關(guān)的信息以及與實(shí)踐相關(guān)的信息，比如通知、日程和更新等信息整合進(jìn)來。在教育領(lǐng)域很容易就能實(shí)現(xiàn)這些特性。
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的發(fā)展現(xiàn)狀
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)快速發(fā)展的技術(shù)。包括谷歌和蘋果在內(nèi)的科技巨頭都為了優(yōu)化應(yīng)用程序開發(fā)框架而深耕增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。隨著蘋果推出ARKit，谷歌推出ARcore，開發(fā)者現(xiàn)在能夠使用一些高效的技術(shù)框架來開發(fā)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序。很明顯，當(dāng)前的AR技術(shù)增長(zhǎng)很快，AR在游戲、市場(chǎng)、電影、旅行和教育領(lǐng)域的應(yīng)用所向披靡。這項(xiàng)技術(shù)給現(xiàn)存業(yè)務(wù)和新業(yè)務(wù)帶來了巨大的商機(jī)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在市場(chǎng)上的崛起不無原因。今天我想談?wù)勊诮逃I(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。
我們可以將虛擬與現(xiàn)實(shí)結(jié)合在一起，這本身就代表了非常有趣的前景。此外，科技的進(jìn)步，學(xué)習(xí)方法的改善和新教學(xué)方法的引入已經(jīng)大大提升了學(xué)習(xí)體驗(yàn)。AR技術(shù)為學(xué)生提供這些技巧來讓他們?cè)趯I(yè)和個(gè)人成長(zhǎng)上受益。
許多教育機(jī)構(gòu)采取了更加積極主動(dòng)的策略，學(xué)生為了解決問題需要自己尋找信息。在教育環(huán)境中，合作是最為關(guān)鍵的部分之一，但是傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式鮮有涉及。
將AR教科書策略與基于查詢的學(xué)習(xí)系統(tǒng)整合會(huì)給我們帶來主動(dòng)交互體驗(yàn)。最終，學(xué)習(xí)的課題可以跟學(xué)生的生活聯(lián)系在一起。感到困惑？不要著急。我將告訴你們?cè)鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域所具備的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教室
教師正在尋求在教學(xué)實(shí)踐中利用AR技術(shù)，主要是為了讓他們的教材具備AR的特性，這會(huì)激發(fā)學(xué)生興趣，讓他們有學(xué)習(xí)的動(dòng)力。教材可以通過AR技術(shù)添加額外的信息，比如人物生平，不同物品的真實(shí)形態(tài)，歷史事件的地理位置，數(shù)學(xué)概念的可視模型，都能讓學(xué)生對(duì)于所學(xué)科目有更深刻的理解。Wnuk和Oleksy使用AR技術(shù)還原了波蘭華沙的歷史場(chǎng)景。學(xué)生們甚至可以在手機(jī)上游覽波蘭的街道，甚至可以散會(huì)步。
通過完成家庭作業(yè)可以對(duì)于家庭作業(yè)有更深的理解，學(xué)生可以查看作業(yè)的頁面，然后通過AR技術(shù)獲得教師的書面、語音和視頻指導(dǎo)。
在查看學(xué)生和教師的照片后，學(xué)生會(huì)可以得到更多相關(guān)的信息。這可以在聚會(huì)中幫助建立良好的關(guān)系。使用AR技術(shù)掃描書本封面可以得到簡(jiǎn)短的書評(píng)，然后再?zèng)Q定需不需要購買。Wikitude和layar AR瀏覽器在掃描書籍和雜志封面上二維碼之后可以提供簡(jiǎn)短的書評(píng)。
當(dāng)你在教授歷史課題時(shí)，該怎么利用AR技術(shù)呢？歷史資產(chǎn)以昂貴著稱（常常由于用料或者包含的細(xì)節(jié)）然而，在使用了dragon activelens和inspyro’s sigurd應(yīng)用之后，你可以將維京的古董展現(xiàn)在每個(gè)學(xué)生面前，這樣能不花任何錢而讓你的教學(xué)更加精確。
在教學(xué)中使用AR技術(shù)的11大理由
我大多數(shù)演講聚焦的都是AR，這也是為什么我非常高興能夠聊一聊AR技術(shù)在教育領(lǐng)域所具備的優(yōu)勢(shì)。
1. 讓萬物皆有可能
你們有誰不希望能把恐龍帶到教室里呢？沒有人不希望是吧？忘掉恐龍，試想下你正在上科學(xué)課，學(xué)習(xí)行星相關(guān)的知識(shí)，然后通過AR技術(shù)你就有機(jī)會(huì)看看行星，就跟真正的行星一樣。聽上去非常有意思是嗎？你是不是覺得我在繞圈子？不，這一切都是可能的。
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在教室中創(chuàng)造出令人驚奇的景象。而且特別是在這項(xiàng)技術(shù)還未完全成熟，還未完全融入我們的日常生活中。已經(jīng)有很多例子證明AR技術(shù)非常重要。
2. 視角控制
當(dāng)關(guān)注AR應(yīng)用的時(shí)候，總有一個(gè)問題出現(xiàn)在我的腦海中，就是這種看待事物真實(shí)的視角真的會(huì)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響嗎？我的意思是在課堂上使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的真的有優(yōu)勢(shì)嗎？答案是非常肯定的，學(xué)生們看到的遠(yuǎn)不止于觸摸屏上的可以旋轉(zhuǎn)、控制和放大的模型那么簡(jiǎn)單。
開發(fā)完善的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓學(xué)生看到的模型更加自然。他們可以四處移動(dòng)模型并且近距離觀察然后對(duì)于這一事物有個(gè)快速的了解。查看像AR圖形這種內(nèi)容時(shí)，這是最佳選擇。學(xué)生可以輕松地分析他們研究的東西，不僅更精確，自由度還更高。同時(shí)，他們對(duì)于學(xué)習(xí)新事物的興趣會(huì)不斷增加，更加享受學(xué)習(xí)而不會(huì)感到無聊。
3. 互動(dòng)式教育課程
AR可以極大地提升交互學(xué)習(xí)體驗(yàn)。只有當(dāng)開發(fā)者開發(fā)軟件時(shí)充分考慮到這些事情時(shí)， 這一愿景才可以實(shí)現(xiàn)。這不是僅僅在屏幕上制造動(dòng)畫那么簡(jiǎn)單。無數(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)師都在談及將內(nèi)容轉(zhuǎn)換到AR，這的確也是可行的，是的，通過AR技術(shù)學(xué)生可以將學(xué)習(xí)融入生活。AR技術(shù)讓他們能夠與虛擬內(nèi)容自由地交互。而圖片、文本甚至視頻內(nèi)容都無法實(shí)現(xiàn)這種自主性。從可視人體到令人驚嘆的人體解剖圖集就是一個(gè)生動(dòng)的例子。這也是在傳統(tǒng)媒體幫助下早期解剖學(xué)教學(xué)方法的精準(zhǔn)發(fā)展。
4. 提升參與感
參與度更高的學(xué)生內(nèi)在地會(huì)更加有活力也會(huì)更有動(dòng)力。最后，學(xué)生會(huì)對(duì)所學(xué)主題有更廣泛的理解。AR技術(shù)會(huì)迅速成為學(xué)生每天生活的一部分。因此，在學(xué)習(xí)場(chǎng)景中相互協(xié)作意味著學(xué)生被所學(xué)內(nèi)容所吸引，學(xué)生適當(dāng)?shù)亟佑|一些增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)容對(duì)他們而言是非常合適的，當(dāng)然也要看他們使用的方法以及與數(shù)字內(nèi)容交互的方式。我已經(jīng)在周圍很多小孩身上看到了這些好處。
在練習(xí)中使用AR技術(shù)可以幫助教師通過3D演示的方式來吸引學(xué)生參與。參與其中可以讓學(xué)生在整個(gè)AR課程中找到思路，并且激勵(lì)他們繼續(xù)深入學(xué)習(xí)。
可能會(huì)用到AR技術(shù)的教育應(yīng)用場(chǎng)景包括前導(dǎo)預(yù)告、主題支撐、提供額外參考信息或者課堂的主要教學(xué)內(nèi)容演示等。加拿大科技組織CASE通過添加AR面板的方式將學(xué)校內(nèi)的一堵墻改造成大型的滑板游戲。通過這種方式，小孩能夠?qū)椥郧虬l(fā)射到墻壁上，來摧毀投射在墻面上的漂浮圖形。
5. 優(yōu)化環(huán)境
Aurasma在學(xué)校投入使用5年后，我寫了一份翔實(shí)的回顧報(bào)告。學(xué)生使用AR 技術(shù)制作用于課堂內(nèi)容展示，讓教育過程本身具備了交互媒體的能力。這也成為了AR技術(shù)在教育領(lǐng)域最具突破性的成功案例。除了Aurasma以外，Zappar和Blippar甚至是AR涂色應(yīng)用Quiver都能實(shí)現(xiàn)類似的功能。
6. 感官刺激
體驗(yàn)完善的AR技術(shù)絕對(duì)與靜態(tài)的3D模型展示完全不同。它會(huì)通過聲音和觸摸控制來與學(xué)生互動(dòng)。最終，能夠打造出提升學(xué)習(xí)內(nèi)容的多感官體驗(yàn)。
Zookazam就是非常形象的例子。盡管生物看上去都差不多，但是可以發(fā)出相對(duì)應(yīng)的聲音，還有各種層次的描述，還可以使用屏幕觸控來協(xié)調(diào)組合屏幕上的信息。
7. X光效應(yīng)
X光效應(yīng)是簡(jiǎn)單但是極其有力的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的概念，可以讓你看清事物內(nèi)部。我一般會(huì)選擇VirtualiTee和Curiscope作為例子來解釋這一概念。因?yàn)楫?dāng)你輕而易舉地就看到人體內(nèi)部時(shí)就像是戴上了X光眼鏡。X光效應(yīng)并不局限于解剖學(xué)。Inspyro的舊版app可以讓你看到維京長(zhǎng)屋內(nèi)部，甚至可以看到更多細(xì)節(jié)，我甚至還見過非比尋常的試用版軟件，可以直觀地看到食物的蛋白質(zhì)，脂肪和糖分組成。
8. 教育的預(yù)算因素
在學(xué)校里，資源常常有后勤和財(cái)務(wù)方面的問題，AR技術(shù)可以在這方面起到作用。我們拿3D圖形作為例子，如果為整個(gè)班級(jí)購買一套3D圖形用于數(shù)學(xué)課程可能會(huì)非常昂貴，但是使用軟件Arloon's Geometry就可以為一個(gè)班級(jí)提供一套增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)版的圖形了。我說的并不是要替換掉所有的實(shí)物資源，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)只要花費(fèi)一點(diǎn)錢就可以使用虛擬物品進(jìn)行補(bǔ)充，所以AR技術(shù)在未來幾年時(shí)間內(nèi)將會(huì)被大量的教育機(jī)構(gòu)所采用。
9. 解釋抽象和困惑的概念
AR可以解釋那些3D模型無法在課堂上解釋清楚的概念。與艱深的理論內(nèi)容相反，生動(dòng)的視覺模型可以讓學(xué)生更深刻地理解課題。這對(duì)于視覺學(xué)習(xí)者非常有效，并且還能為其他人提供多種方法，將假設(shè)的材料和真實(shí)的概念相結(jié)合。
葡萄牙萊利亞理工學(xué)院將教學(xué)過程與AR創(chuàng)新相結(jié)合，為學(xué)生提供文本和口頭的數(shù)學(xué)講解。接觸到這一AR技術(shù)應(yīng)用的人都認(rèn)為這一教學(xué)過程非常簡(jiǎn)單，符合直覺而且令人著迷。
10. 查找和學(xué)習(xí)
博物館參觀者可以通過手機(jī)來獲取到AR服務(wù)，可以查看與該物品相關(guān)的不同內(nèi)容，尋找相關(guān)的歷史事件。AR技術(shù)可以為訪客提供他們眼前展品的額外信息，甚至還能允許游客自娛自樂或者穿行古代。
相反地，博物館一般無法把所有收藏都向游客展示，可能是由于場(chǎng)地限制、藏品出借，或者僅僅是因?yàn)檎蛊愤^于貴重。對(duì)于博物館而言，這是千載難逢的機(jī)會(huì)使用AR技術(shù)提供前所未有的展覽體驗(yàn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓游客將他們的手機(jī)作為口袋設(shè)備，他們周圍的區(qū)域可以通過該設(shè)備為其提供海量附加信息。
11. 對(duì)象建模
教育中往往會(huì)有一些動(dòng)手部分的內(nèi)容，比如在一些競(jìng)賽或者實(shí)際測(cè)驗(yàn)中需要實(shí)際動(dòng)手操作，這樣的學(xué)習(xí)內(nèi)容會(huì)讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)課題。教育類的軟件可以幫助醫(yī)學(xué)生更高效地學(xué)習(xí)人體結(jié)構(gòu)。在課堂中使用AR技術(shù)可以讓學(xué)生分別探索身體的各個(gè)部位，然后尋找它們的特征。
AR技術(shù)可以讓學(xué)生與3D顯示互動(dòng)。他們可以隨心所欲地操作、調(diào)整，自定義設(shè)定透明度、樣式、漸進(jìn)色彩甚至是部件。最后，使用特殊的設(shè)備，比如使用的是全息眼鏡而不是手機(jī)的話，學(xué)生們可以找到類似的AR建模。
教育性AR學(xué)生應(yīng)用
Elements 4D：Elements 4D由DAQRI工作室開發(fā)。這個(gè)應(yīng)用可以讓學(xué)生自由地組合各種化學(xué)物質(zhì)然后查看他們?cè)诂F(xiàn)實(shí)中會(huì)發(fā)生的反應(yīng)，然后自由探索化學(xué)的世界。此外，DAQRI的網(wǎng)站還提供一些已驗(yàn)證過的應(yīng)用軟件的課程計(jì)劃，不僅適用于高中同樣也適用于中小學(xué)。Elements 4D在IOS平臺(tái)和安卓平臺(tái)都能獲取。
Anatomy 4D：該應(yīng)用最符合醫(yī)學(xué)生的需求。它通過掃描應(yīng)用來顯示人體的3D模型，并且可以與其進(jìn)行交互。用戶可以更改人體的任何部位、器官運(yùn)作的方式以及不同部位的工作方式。這一應(yīng)用可以在IOS平臺(tái)獲取。
Corinth Micro Anatomy：另外一款解剖軟件是Corinth Micro Anatomy，可以幫助醫(yī)學(xué)生創(chuàng)建交互式的人體模型。不僅可以一一展示器官，還能與其他系統(tǒng)相配合，更好地闡釋器官運(yùn)轉(zhuǎn)的方式。這一應(yīng)用可以在Windows手機(jī)平臺(tái)獲取。
Human Heart 3D：另外一個(gè)AR生命系統(tǒng)應(yīng)用，配備的內(nèi)容庫更少，但是內(nèi)容卻更為深入。學(xué)生可以非常徹底地探索人體心臟，使用動(dòng)畫制作完成心臟3D模型，利用附帶心臟功能和解剖學(xué)說明的內(nèi)容提示，可以更好地觀察心臟如何運(yùn)作。你可以在安卓平臺(tái)上獲取這一應(yīng)用。
AugThat：AugThat由教育家開發(fā)，可以讓AR技術(shù)用于課堂練習(xí)，推進(jìn)教學(xué)進(jìn)程。這一應(yīng)用主要面向?qū)W生，僅是一種教輔工具。此外，AugThat擁有配置360度虛擬照片和3D體驗(yàn)的多樣化練習(xí)。任何階段的所有學(xué)生都可以使用這一軟件，軟件與安卓和IOS平臺(tái)兼容。
AR技術(shù)目前的挑戰(zhàn)
技術(shù)上
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科教領(lǐng)域的使用很廣泛。但是，對(duì)于任何復(fù)雜的系統(tǒng)，都需要幾個(gè)組件來創(chuàng)建合適的功能系統(tǒng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件的開發(fā)過程也不例外。如果要我說AR技術(shù)最大的幾個(gè)障礙的話應(yīng)該是大眾認(rèn)知度、硬件、教育和內(nèi)容。
社會(huì)上
最關(guān)鍵的社會(huì)挑戰(zhàn)是駕駛者在駕車途中頻繁使用手機(jī)導(dǎo)致嚴(yán)重的分心，每年都因此有多起事故。AR技術(shù)目前尚處初級(jí)階段，然而一些主要的企業(yè)開始認(rèn)識(shí)到AR技術(shù)在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中的重要性。當(dāng)然，和所有的新興事物一樣，在包括教育在內(nèi)的不同產(chǎn)業(yè)部門中，大眾對(duì)AR的認(rèn)知程度和接受程度，對(duì)AR應(yīng)用今后的發(fā)展軌跡無疑有很大影響。
拓展
如果想要高效地將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)整合到教育中去，需要促使學(xué)生去發(fā)現(xiàn)。教育者需要將AR技術(shù)視為拓展學(xué)生視野的方法。只有將教育帶到現(xiàn)實(shí)生活中，教師和學(xué)生才能充滿興致地參與到所學(xué)的課題中去。
來源：www.mobileappdaily.com 2020年7月
編譯：《啟迪觀察》
作者簡(jiǎn)介：Tanya是內(nèi)容營(yíng)銷商，在物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)開發(fā)領(lǐng)域有超過五年的從業(yè)經(jīng)歷。這些年來，她密切關(guān)注應(yīng)用程序開發(fā)，她目前主要撰寫的文章都關(guān)于現(xiàn)有以及未來移動(dòng)應(yīng)用程序技術(shù)。
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