增强现实技术在教学活动中的应用

【摘 要】本文首先对增强现实技术的自身特征展开了必要的分析，从概念角度对增强现实技术作出了解释，然后开始剖析增强现实技术在教育领域中的应用。先是分析了目前教育环境中计算机技术的应用现状，再根据增强现实技术自身的发展步伐，对其未来在教育领域的应用作出了展望。

【关键词】增强现实 教学 应用

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2012）04－0042－01

增强现实技术，即AR（Augmented Reality），是目前计算机虚拟现实VR（Virtual Reality）技术发展的一个重要分支。从目前的发展状态看，增强现实技术在很大程度上标志着相关计算机技术未来的方向，对于下一个五年，增强现实技术必将对整个社会产生深远的影响，而在教育领域中，也必然会出现有关增强现实技术的新的发展契机。

一 增强现实技术特征分析

增强现实的相关技术最早出现在20世纪60年代，美国哈佛大学教授Ivan Sutherland发明的光学透明头盔显示器（STHMD）标志着这种技术的诞生，并于20世纪80年代末90年代初步入成长阶段。其中1986年应用行员战斗辅助工具的VCASS系统、同年美国北卡大学研发用于实现生物化学和建筑可视化的STHMD系统、1993年美国哥伦比亚大学Feiner教授为首的团队研发出的用于指导机械维修的专用AR系统，以及同一时期由美国波音公司设计出的辅助布线系统都是增强现实技术在这些年的研究典范。

增强现实技术是利用计算机数字成像的特点，将现实中的场景成像与通过数字技术形成的像一同呈献给观众。优秀的增强现实技术会使观众难以区分数字成像与现实成像之间的区别，从而加强观众的体验。更重要的是，增强现实技术的关键在于能够与观众实现互动，且这种互动是针对每个观众而非观众整体的。

就增强现实技术在目前生产生活中的应用而言，主要集中在以下几个方面。首先是虚拟展示，即通过电子手段将电子成像和现实景物成像加以混合呈现给观众。多用于展示那些难以直接观看的物品和景象，诸如对于贵重物品，如文物的展示，或是考古损毁遗迹的复原展示等。其次，互动也是一个主要的应用方面，不同于多角度的移动展示，互动能够实现整个系统与用户之间更多的选择操作。这种互动更多地注重用户的操作，并且根据用户的相关动作做出合理的反应。1986年应用行员战斗辅助工具的VCASS系统就是其中的应用典范，这一类的应用更多地出现在教学领域。最后，信息检索也是增强现实技术的主要阵地，增强现实技术可以在用户的视觉平面上根据用户的需要在展示界面上增加标注，方便用户学习和工作。

二 增强现实技术在教学领域中的应用

虽然增强现实技术从诞生伊始就因为极大程度方便了人们的学习工作而带有浓重的教育色彩，但是一直到现在，虚拟现实技术还没有完全应用到日常教育领域，而仍然在一些高端教育环境徘徊。

目前在教育领域中，广泛出现的计算机辅助教学系统是所谓的多媒体展示，这种多媒体技术将声音、视频或图片等多种信息载体整合在教育环境中，以一种最优的组合呈现给学生，借以得到良好的教学效果。但是这种多媒体技术，在很大程度上无视学生个体之间的差异，而为某个学生群体提供整齐划一的教学服务，在一定程度上压制了学生的发展。同时多媒体倾向于单一的视觉或听觉展示，在互动方面几乎完全缺失，因此限制了学生的求知欲，也羁绊着教育活动本身前进的步伐。

从增强现实技术的发展角度而言，诞生初期的实验室产品，本身并不适合应用于现实生活，随着技术的进步，单位存储的价格不断降低，体积也大大缩减，同时处理器的运算速度也得到极大的提升，在这样的背景之下，增强现实技术才有可能真正走出实验室，步入现实生活。

预计最近几年，增强现实技术就会出现在教育领域，首先将会出现在资金相对比较丰厚的教育环境中，并且会首先在多媒体力所难及的教学领域占据一席之地。

在成人教育领域中，高校是增强现实技术出现的主要环境，在应用初期，将会首先出现在展示相对抽象的学科中，如化学等领域。在这些学科中，多媒体的作用通常都只局限于对相应图像的展示，即便是视频展示，也仅仅是某一对象的多角度展示，难以根据学生的需求转换角度，对于一些名词也难以精准解释到位，因此互动和注释就成了增强现实技术主要的用武之地，这种应用将会极大地激发学生在学习过程中的行动能力，对于培养学生发散性的思维大有裨益，创新也会因此层出不穷。

此外，增强现实技术也会以同样的速度进入其他教学领域。在中学，更多的学科以及更为浅层面的知识体系，决定了学生需要与更多的名词打交道，如果在教学过程中不能把这些名词以及浅层面的知识很好地展示出来，就会极大地阻碍学生的进步，注释将会成为增强现实技术在中学阶段最突出的贡献，尤其是在这种技术刚刚进入中学教育环境时更是如此。增强现实技术使学生能够随时获取更多的注释，这不仅仅是在英语的词汇拓展方面，更是在其他众多学科中急需的功能之一。

在幼儿教育包括小学阶段的教育过程中，增强现实技术也将会占据重要地位。更多更为自由的物体的展示对于扩展学生的视野、开放学生思路有着重要的意义，学生甚至可以依据自己的思维方向与增强现实系统互动，并依据系统的提示来决定自己的视野。

三 结束语

从增强现实技术自身的发展角度来看，目前无论从经济角度还是从技术角度都已经相对成熟，并已能够担负起走入经济社会的重任。而从教育发展的状态看，目前更为个性化的教育已经成了人们需求的指向，同时多媒体技术已经难以满足目前教育的需求，在这样的情况之下，增强现实技术必将登上教育领域的历史舞台，推动教育事业的继续向前发展。

参考文献

［1］钟慧娟、刘肖琳、吴晓莉.增强现实系统及其关键技术研究［J］.计算机仿真，2008（1）

［2］苏宏、康波.混合跟踪技术在增强现实系统中的应用［J］.计算机工程，2009（4）