增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒童教育中的應(yīng)用初探

【摘 ? ?要】增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是信息化時(shí)代的優(yōu)秀產(chǎn)物，也是目前各研發(fā)單位的興趣聚焦點(diǎn)。該技術(shù)打造虛擬事物與真實(shí)場(chǎng)景相互糅合的空間，試圖讓人們體驗(yàn)到真實(shí)世界同虛擬事物的共生狀態(tài)。近幾年增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開始進(jìn)軍兒童教育領(lǐng)域，并與計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)合作創(chuàng)造出了一系列相關(guān)產(chǎn)品。本文從六個(gè)角度出發(fā)，針對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒童教育領(lǐng)域發(fā)揮的價(jià)值做出簡單的評(píng)估和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù);兒童教育;應(yīng)用初探

中圖分類號(hào)：G623 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1006-7485（2020）33-0126-02

時(shí)代更迭為技術(shù)的革新創(chuàng)造了更多的機(jī)會(huì)和更有利的發(fā)展空間。人們剛踏出傳統(tǒng)電氣時(shí)代的大門，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的洪流就席卷而來，再加上經(jīng)濟(jì)水平的提升，人們對(duì)于便攜式的手持設(shè)備格外偏愛。不少家長在進(jìn)行兒童教育時(shí)一改傳統(tǒng)的書本及影音，開始選擇使用手機(jī)上的各類App，這種轉(zhuǎn)型也意味著兒童教育步入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。于是，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)也成為輔助兒童教育發(fā)展的重要工具，其應(yīng)用的前提非常復(fù)雜，不單單是需要電子設(shè)備，更要求現(xiàn)實(shí)環(huán)境的參與和配合。融合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的兒童教育模式改變了單一的感受教學(xué)，開始注重兒童聽、說、讀、寫等全方位的感官體驗(yàn)，保留他們愛玩的本性，讓枯燥乏味的學(xué)習(xí)也變得充滿樂趣。

一、何為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)如果從字面上理解，就是增加現(xiàn)實(shí)感受的技術(shù)。實(shí)際上，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是人們生活中經(jīng)常會(huì)提到的“AR技術(shù)”。這項(xiàng)技術(shù)是目前全世界各國研究的焦點(diǎn)，也是核心。它是一種依附于計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和可視化技術(shù)的新型綜合性技術(shù)，力圖打造虛擬與現(xiàn)實(shí)相互融合的高級(jí)體驗(yàn)。該技術(shù)的工作原理十分復(fù)雜，一言以蔽之，就是將虛擬事物通過傳感技術(shù)放置于真實(shí)的環(huán)境中，讓用戶在真實(shí)空間中與虛擬對(duì)象展開直接交互。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)如今被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，且取得了不同程度的效果，目前來看，市場(chǎng)潛力還是相當(dāng)大的。該技術(shù)最為顯著的特點(diǎn)有三個(gè)，一是其能實(shí)現(xiàn)真實(shí)與虛擬之間的無縫集成，二是參與到其中的用戶可以獲得較為真切的交互體驗(yàn)感，三是將真實(shí)環(huán)境中疊加虛擬物件的構(gòu)思變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。縱觀國內(nèi)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，已有多家應(yīng)用平臺(tái)開啟這項(xiàng)全新的服務(wù)，這項(xiàng)技術(shù)正在熱門化的道路上穩(wěn)步前行。

二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品面臨怎樣的現(xiàn)實(shí)困境

從市場(chǎng)調(diào)研的結(jié)果來看，目前流通于消費(fèi)市場(chǎng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品大致分為三大類。第一種是頭戴式的AR顯示器，這也是目前最常見的一種產(chǎn)品，其應(yīng)用的領(lǐng)域多為工業(yè)、醫(yī)療、教育等。第二類是手持式的AR顯示設(shè)備，這種設(shè)備的最大優(yōu)勢(shì)是便捷，適用領(lǐng)域集中在商業(yè)、游戲、教育等。第三類是桌面AR顯示器，這類設(shè)備一般都用于空間較大的場(chǎng)合，適合發(fā)布會(huì)、場(chǎng)館開展的活動(dòng)等。如果將目光轉(zhuǎn)向兒童教育領(lǐng)域的市場(chǎng)，手持式的AR顯示設(shè)備或許是不二之選。當(dāng)前增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)兒童教育類的產(chǎn)品多集中于認(rèn)知層面，利用“掃描卡片，展示信息”的模式幫助兒童強(qiáng)化認(rèn)知能力。事實(shí)上，這類產(chǎn)品最大的弊端莫過于內(nèi)容簡單且降低了兒童的參與感。研發(fā)的過程并未充分考慮各年齡段兒童的認(rèn)知規(guī)律，如以3歲為界限，3歲以上的兒童強(qiáng)化認(rèn)知能力已經(jīng)不能依靠簡單的展示教學(xué)了，3歲以下的兒童礙于生理?xiàng)l件還不能使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品。

三、目前我國在兒童教育領(lǐng)域應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成功案例

一項(xiàng)優(yōu)秀的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)兒童教育類產(chǎn)品一定是以《幼兒園教育指導(dǎo)綱要（試行）》為核心的，充分展現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的價(jià)值。產(chǎn)品的內(nèi)容是建立在兒童學(xué)習(xí)年齡段的基礎(chǔ)之上的，至少要包含健康、語言、社會(huì)、科學(xué)和藝術(shù)五個(gè)方面。產(chǎn)品的應(yīng)用不能脫離兒童的特性，不僅要滿足他們的好奇心，而且不能忽視他們的求知欲。無論是教育的環(huán)境還是教育的內(nèi)容都務(wù)必遵循多元化和趣味性原則，這樣才能達(dá)成高效教育的效果。

重慶某科技公司研發(fā)的一種名為“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)小熊探索系列之小熊蛋糕”的產(chǎn)品就是一個(gè)較為成功的案例。該產(chǎn)品如果按照類型劃分，屬于課堂科普類讀物，具備準(zhǔn)確、權(quán)威和科學(xué)的特點(diǎn)。這項(xiàng)產(chǎn)品研發(fā)的整個(gè)過程都是由公司內(nèi)部人員自主完成，嚴(yán)格意義上講，屬于原創(chuàng)類增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品。該產(chǎn)品的操作形式為移動(dòng)端設(shè)備，也就是說無論是手機(jī)還是平板電腦都可以輕而易舉地完成操作。產(chǎn)品的適用人群被定義為學(xué)齡前兒童，具體是4～6歲兒童。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的過程中嚴(yán)格遵照該年齡段兒童的普遍特性，兒童可以跟隨卡通熊的角色，在游戲中體驗(yàn)學(xué)習(xí)的成就感。產(chǎn)品在研發(fā)的過程中注重音效、動(dòng)畫、影像、交互版塊等諸多元素的集成，力圖為接受教育的兒童提供更真實(shí)、更有趣的體驗(yàn)感。產(chǎn)品的內(nèi)容參考兒童的認(rèn)知規(guī)律，綜合幼兒園即將升入小學(xué)應(yīng)該掌握的數(shù)學(xué)、語文和英語知識(shí)。產(chǎn)品完成教育功能的期間重視時(shí)間和空間的概念，開創(chuàng)獨(dú)一無二的邏輯思維小游戲，讓兒童在游戲的快樂中感知學(xué)習(xí)的魅力。

四、如何搭建增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)兒童教育產(chǎn)品中平臺(tái)系統(tǒng)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是完成虛實(shí)結(jié)合的過程。一項(xiàng)成熟的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)兒童教育類產(chǎn)品既要滿足高品質(zhì)硬件的剛需，還要擁有一套獨(dú)特且完善的軟件系統(tǒng)。唯有軟硬件兼?zhèn)?，才可以打造更真?shí)且有效的用戶體驗(yàn)。因此，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)兒童教育類產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段就要重視各個(gè)部分。

硬件部分分為五個(gè)系統(tǒng)，分別是視頻顯示系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和動(dòng)作捕捉跟蹤系統(tǒng)。軟件部分分為多個(gè)模塊，其中最重要的是三維模型模塊、平臺(tái)開發(fā)模塊、圖像識(shí)別模塊和互動(dòng)操作模塊。整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)的心臟是真實(shí)圖形圖像識(shí)別技術(shù)以及三維技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)都要依靠電子設(shè)備。一個(gè)簡單的例子，攝像頭是手持設(shè)備的基本配置，普及率和兼容性都得到了一定程度的保障。攝像頭可以捕捉到一定范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并接收來自操作中的相關(guān)質(zhì)量，此時(shí)獲取的相關(guān)信息會(huì)在最短的時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中得到處理，處理后的有效信息會(huì)通過設(shè)備實(shí)時(shí)展示在顯示屏上，完成一個(gè)較為完整的虛實(shí)交互過程。

五、如何在已有的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)技術(shù)的升級(jí)和創(chuàng)新

一項(xiàng)成功的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)兒童教育類產(chǎn)品會(huì)將適用兒童的年齡段作為研發(fā)的重點(diǎn)，內(nèi)容做到條理清晰，章節(jié)劃分的標(biāo)準(zhǔn)是內(nèi)容的難易程度。既然是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，就要注重用戶的體驗(yàn)感。對(duì)于兒童來說，沉浸式體驗(yàn)最為合適，讓他們?cè)谧约焊信d趣的游戲中學(xué)習(xí)，不僅能解決個(gè)別兒童注意力不集中的問題，還能從根本上提高教育效率。學(xué)習(xí)的過程除了充斥著游戲，還有互動(dòng)設(shè)置，如讓兒童進(jìn)行角色互動(dòng)，同虛擬人物一起完成學(xué)習(xí)?；?dòng)版塊的設(shè)計(jì)要通俗易懂，要求兒童能自主完成操作。技術(shù)升級(jí)和創(chuàng)新的道路不能脫離教育以人為本的初衷，除此之外還要發(fā)掘因材施教的重要性，要讓兒童教育變得靈動(dòng)和高效。

六、結(jié)語

總的來說，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒童教育中的應(yīng)用是科技時(shí)代造就的成果。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為新時(shí)代科技發(fā)展的標(biāo)桿性工具，當(dāng)其參與到兒童教育領(lǐng)域，不僅能改變傳統(tǒng)的教育模式，還能從根本上提升教育的體驗(yàn)感和趣味性?？v觀現(xiàn)狀，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)兒童教育類產(chǎn)品具有無限大的市場(chǎng)潛力，相關(guān)開發(fā)單位要把握好時(shí)代賦予的這一契機(jī)，完善整個(gè)設(shè)計(jì)和研發(fā)的過程，精準(zhǔn)把握適用兒童群體，結(jié)合群體特性，最大化地展現(xiàn)技術(shù)價(jià)值。

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作者簡介：陳瓊（1986-），女，漢族，北京人，本科，幼兒園一級(jí)教師，研究方向：兒童教育。

（責(zé)編 ?林 娟）