增强现实技术对于教学的影响

摘 要：文章首先就增强现实技术的产生以及其发展过程进行了简单的追溯，指出这种技术从诞生伊始就开始为教育服务的历史渊源；而后针对增强现实技术在教育领域中的影响进行了展望，明确了这种技术在教育领域中的应用，必将在教育领域中掀起一场变革，并且推动教育向前继续发展。

关键字：增强现实；教学；影响

中图分类号：G650 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）01-0045-01

增强现实（AR，Augmented Reality），最初产生于上世纪60年代，以美国哈佛大学教授Ivan Sutherland研发的光学透明头盔显示器（STHMD）为诞生标志。近年来随着科技的发展，更大的存储量以及更小的体积和更快的运算速度都已经成为现实，增强现实技术也随着这些技术因素和经济的发展走出了实验室，逐渐步入人们的生活。

一、增强现实技术发展回顾

增强现实技术诞生以后，于上世纪八、九十年代进入应用阶段，其中最具代表性的包括1986年的飞行员战斗辅助工具的VCASS系统以及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，以及稍后几年中美国哥伦比亚大学研发出的用于指导机械维修的专用AR系统，和同时期美国波音公司设计出的辅助布线系统等。

从增强现实技术的应用步伐上看，其相对而言，从诞生开始就倾向于在教育领域中应用。在早期的增强现实实践案例中，几乎所有的案例都带有一定的教育色彩。增强现实技术在早期，通常倾向于提供必要的只是索引以及内容展示，在VCASS系统中，也充分体现了这种技术对于人机互动的应用能力。

从技术构成角度看，增强现实系统的技术支持包含系统显示定位技术、虚实融合技术和用户交互技术等多种技术，属于边缘学科，同时通信领域的科技发展，使得增强现实技术系统也出现了将通信技术以及全球定位等技术纳入到整个系统中的趋势。对于整个系统的运作状况而言，显示定位技术用于保证整个系统能够获知用户的相关数据，确保用户体验，并且以用户为坐标展开服务，将虚实结合的影像展示给用户。常见的跟踪定位技术包括基于硬件设备的和基于机器视觉的两种。而涉及到的具体技术则包括全球卫星定位系统(GPS)和Dead Reckoning技术、超声波定位仪、惯性导航装置、螺旋测度仪、测距仪、光学系统、磁跟踪器、机械装置等。显示技术则涉及到多种显示设备，以多种形式呈现给用户。移动通信技术，则负责实现不同系统之间以及系统平台与用户端之间的通信和数据传输，同时帮助实现用户定位。

二、增强现实技术在教育领域中的影响展望

增强现实技术的主要功能可以粗略划分为虚拟展示、知识索引以及互动，从其发展的历程和将来的前景等多角度展开分析，增强现实技术在未来的一段时间内都会呈现出与教育领域不同寻常的亲和趋势。

就目前的中国社会而言，增强现实技术更多应用于国家研发以及培训领域，在日常生活中的应用相对较少。这种现象的发生，在很大程度上收到了经济和技术的影响，由于这种技术目前的价格还相对昂贵，相关的技术人员也并不十分充足，因此从侧面太高了这种技术的价格，缩小了其应用范围。但是就一个略微长远的层面而言，增强现实技术必将走出象牙塔，更多地与日常生活相结合。

从教育领域看，目前最为常见的数字辅助教学系统多为多媒体教学系统。多媒体教学系统曾经与互联网一同在很大程度上解决了教学活动中的展示方法相对较少，以及展示效果不到位的问题。但是就目前的发展局势而言，多媒体在教学领域中应用已经接近极致，想要更多地向前一步相对困难，而教育过程中出现的问题却层出不穷，更多亟待改进的地方逐渐凸显出来。教学服务质量的提升，在未来将更多依赖于基于学生自身特点的个性化教学过程，这就导致了以班级为单位的教学体制必将被从一定层面上被打破，更多基于学生个体特征的教学活动将被应用并随之展开，而教学效果也将随着这次变革而获得极大的提升。

在这样的背景之下，有必要考虑将增强现实技术引入到更为广阔的教育领域中，这是因为增强现实技术就其自身特点而言有着更好的互动性，而这种互动性更多是基于单独学习环境而言的。在增强现实技术应用的教学环境之下，学生可以根据自身的需求和薄弱环节展开学习，而课堂则将在教学系统退居到一个相对次要的位置上。

增强现实技术将会给每个学生营造一个更为独立的学习环境，帮助学生发现其自身在知识结构中的不同。这种相对独立的学习环境与以往的多媒体家庭教学有类似之处，但它脱离了家庭环境，并且以更为易于移动和携带的方式跟随学生参加广义的教学过程，不仅仅能够实现学生的自主学习，更能与传统意义上的教学环境相融合，实现教学过程中不同环境的无缝切换，推动教学过程在不同的技术层面间构建起一个“完整”的体系，而非由不同教学手段拼凑的教学过程体系。

另一个不能忽视的技术因素是移动数字技术的应用。移动数字传输技术，不仅仅帮助增强现实技术走出了实验室，也给教学过程带来了更多的灵活性。1993年的AR机械维修辅助系统就是一个教学应用典范，类似的应用在未来，在移动数字传输技术的支持下，能够帮助教学更深地进入实践领域，这不仅仅对于学生的实习活动意义重大，对于实现终身教育这一目标更是尤为重要，脱产学习将在移动通信系统的支持下进一步被淘汰，而学习过程也必然随之更加灵活。

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.

[2]张宝运，恽如伟.增强现实技术及其教学应用探索[J].实验技术与管理，2010.