周俊平+溫守坤

摘要：近些年來，增強現(xiàn)實作為在虛擬現(xiàn)實技術(shù)上發(fā)展起來的一種新興技術(shù)，掀起了信息技術(shù)領(lǐng)域新的研究熱潮。而安卓和蘋果系統(tǒng)的智能手機、平板電腦、筆記本電腦的快速發(fā)展和大范圍普及又大大推進了增強現(xiàn)實技術(shù)的廣泛應(yīng)用。增強現(xiàn)實在目前還處于開發(fā)應(yīng)用模式的初級探索階段，如何有效快速地將增強現(xiàn)實應(yīng)用到移動學(xué)習(xí)與教育領(lǐng)域成為一項亟待解決的重要課題。該文擬從增強現(xiàn)實和移動學(xué)習(xí)二者的概念和特點出發(fā)，對增強現(xiàn)實技術(shù)在移動學(xué)習(xí)中應(yīng)用的重要意義進行探討，并在重點分析增強現(xiàn)實技術(shù)的移動學(xué)習(xí)設(shè)計與開發(fā)三大模塊的基礎(chǔ)之上，闡述了增強現(xiàn)實技術(shù)在移動學(xué)習(xí)中的具體應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實技術(shù)；移動學(xué)習(xí)；設(shè)計與開發(fā)；移動設(shè)備

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）08-0185-02

伴隨著新時代智能終端科技的不斷發(fā)展與成熟，計算機網(wǎng)絡(luò)以及移動業(yè)務(wù)的廣泛推廣，使得以往只是在實驗室中被應(yīng)用到的增強現(xiàn)實技術(shù)開始步入到了大眾生活之中。增強現(xiàn)實技術(shù)是建立在虛擬現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)上的人機交互與計算機應(yīng)用技術(shù)，主要是通過虛擬信息在現(xiàn)實環(huán)境中的應(yīng)用，促使虛擬物體與真實環(huán)境在同一時間相互疊加在一個空間或者畫面中，進而呈現(xiàn)給廣大使用者感官效果逼真的全新環(huán)境。所以，針對增強現(xiàn)實技術(shù)在移動學(xué)習(xí)中的應(yīng)用研究，不但有助于推動科學(xué)技術(shù)的向前發(fā)展，而且有利于提升移動學(xué)習(xí)的整體效果。

1 增強現(xiàn)實與移動學(xué)習(xí)的基本概念

1.1 增強現(xiàn)實

增強現(xiàn)實是虛擬現(xiàn)實的重要組成部分，通過運用交互技術(shù)、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)等形式將計算機為用戶創(chuàng)設(shè)的虛擬世界與其周圍真實世界相互融合，旨在讓用戶感受到虛擬環(huán)境在某種意義上其實也是真實環(huán)境的某一部分，二者是矛盾統(tǒng)一體，既相互區(qū)別又相互聯(lián)系。從其定義上可以發(fā)現(xiàn)，增強現(xiàn)實具有虛擬現(xiàn)實結(jié)合的特性，是一種人機交互的新興技術(shù)，借助傳感技術(shù)把電腦創(chuàng)造的虛擬信息放入到真實環(huán)境里，運用顯示輸出設(shè)備使得虛擬物體與真實世界實現(xiàn)相互融合，同時幫助用戶實現(xiàn)其與自然之間的實時交互，能夠?qū)ψ陨碇車恼鎸嵀h(huán)境加以增強與補充。[1]

1.2 移動學(xué)習(xí)

移動學(xué)習(xí)這一概念于2000年最早產(chǎn)生于美國高校，由此之后便得到了學(xué)術(shù)界的高度重視，發(fā)展速度之快，涉及范圍之廣。與此同時，著名教育家基更在進行上海電視大學(xué)四十周年慶時將移動學(xué)習(xí)引入我國教育領(lǐng)域，迅速掀起了一波研究熱潮，國內(nèi)外廣大學(xué)者積極參與，產(chǎn)生了非常大的影響。經(jīng)過長時間的研究，可以將其概念定義為：移動學(xué)習(xí)即是憑借互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)等形式的移動終端，隨時隨地地實現(xiàn)教育者與受教育者之間的交流與溝通，以便有效進行交互形式的教學(xué)活動。移動學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)的一般學(xué)習(xí)而言，有著自身的特點：首先，移動學(xué)習(xí)具有數(shù)字化學(xué)習(xí)的某些性質(zhì)，是一個全新理論；其次，移動學(xué)習(xí)的出現(xiàn)告訴人們電腦并非唯一的學(xué)習(xí)工具，只要是可以移動的終端設(shè)備，都可以加以借助使學(xué)生進行隨時隨地學(xué)習(xí)與交流；最后，移動學(xué)習(xí)需要一定的互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)進行支撐，因此其在硬件系統(tǒng)上必須運用平板電腦、蘋果或安卓智能手機、筆記本電腦等一定形式的移動設(shè)備幫助完成。

2 增強現(xiàn)實技術(shù)在移動學(xué)習(xí)中應(yīng)用的重要價值

2.1 定位精準(zhǔn)

移動設(shè)備應(yīng)用極其注重移動性，所以，及時高效的獲取相關(guān)用戶信息與快速定位用戶的地理位置具有重要的意義。當(dāng)前手機定位主要有網(wǎng)絡(luò)、GPS、基站這三種方式，然而無論哪種定位方式，都需要GPS或者啟動網(wǎng)絡(luò)，而增強現(xiàn)實技術(shù)在移動中的應(yīng)用，可以有效提高移動用戶的定位功能，進一步強化定位的精準(zhǔn)性。

2.2 渲染逼真

增強現(xiàn)實技術(shù)在移動中的應(yīng)用，可以將移動設(shè)備中的聲音、圖片、文字等虛擬信息鑲嵌到現(xiàn)實場景中，并能夠結(jié)合相關(guān)設(shè)備靈活采用算法，不但簡便、高效、快捷，而且大大增強了移動設(shè)備場景渲染的生動性與逼真性，同時也極大地提升了移動學(xué)習(xí)的興趣與動力。[2]

2.3 識別準(zhǔn)確

移動終端技術(shù)需要準(zhǔn)確獲取現(xiàn)實物體，而且要迅速適應(yīng)現(xiàn)實環(huán)境變化，為識別出現(xiàn)實物體，可以運用圖像識別技術(shù)對事物的紋理、輪廓等進行提取與分析，并對目標(biāo)的位置進行精確識別。而增強現(xiàn)實技術(shù)在移動中的應(yīng)用還可以有效突破物體單一特征的識別，進一步增加物體識別的精確度與清晰度，且最大程度地強化了移動學(xué)習(xí)的成效。

3 增強現(xiàn)實技術(shù)的移動學(xué)習(xí)設(shè)計與開發(fā)模塊分析

3.1 需求分析模塊

從智能手機在大學(xué)生中的普及程度來說，隨著手機的快速研發(fā)和使用范圍，幾乎每個大學(xué)生都擁有那么是安卓系統(tǒng)或者是蘋果系統(tǒng)的智能手機。移動設(shè)備和通信技術(shù)的提升加速了學(xué)生移動學(xué)習(xí)方式的改變。傳統(tǒng)的移動學(xué)習(xí)多以彩信、短信和網(wǎng)站為主，新技術(shù)下的移動學(xué)習(xí)多以交互式多媒體技術(shù)為核心?？紤]到學(xué)生使用手機的頻率和時間可知，他們已經(jīng)能夠非常熟練地使用智能手機，較好地掌握了智能手機的種種功能，因此以安卓和蘋果系統(tǒng)的移動學(xué)習(xí)有著非常大的發(fā)展可能性。

3.2 功能設(shè)計模塊

Vuforia平臺目前作為免費的增強現(xiàn)實開發(fā)平臺，有著較強的功能性和跨平臺服務(wù)兼容性，有助于開發(fā)者高效開發(fā)適合自己模式的應(yīng)用程序和功能板塊，能夠支持安卓和蘋果系統(tǒng)的開發(fā)工具。Vuforia主要有以下幾個功能模塊：識別圓柱形物體、識別圖像文字、識別多個目標(biāo)信息、識別類似二維碼的框架式標(biāo)識物、播放視頻影像、呈現(xiàn)按鈕進行交互。[3]

3.3 技術(shù)實現(xiàn)模塊

在技術(shù)實現(xiàn)的開發(fā)階段，以相對應(yīng)的移動平臺為基礎(chǔ)，開發(fā)對應(yīng)的應(yīng)用程序。比如高校教學(xué)，學(xué)生總是會受到所處學(xué)習(xí)環(huán)境的影響和束縛，結(jié)合增強現(xiàn)實技術(shù)本身更加符合學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)的特性，高校教育可以將增強現(xiàn)實技術(shù)充分廣泛運用于對學(xué)生英語聽力訓(xùn)練的課后學(xué)習(xí)方面。教師將安裝文件通過計算機發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生加以安裝進行使用，并在學(xué)生使用完畢之后采取訪談對話和問卷調(diào)查的方式收集整理相關(guān)數(shù)據(jù)，總結(jié)差異和聯(lián)系，加以分析綜合。

4 增強現(xiàn)實技術(shù)在移動學(xué)習(xí)中的應(yīng)用方法分析

縱觀增強現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展歷史，我們可以發(fā)現(xiàn)它經(jīng)歷了以計算機為基礎(chǔ)到以移動設(shè)備為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)變，以特定的標(biāo)識物為基礎(chǔ)到以識別真實場景的轉(zhuǎn)變，在增強現(xiàn)實技術(shù)在移動學(xué)習(xí)上的應(yīng)用方面也形成了一定的方式方法：

4.1 圖像增強

借助圖像開展的增強現(xiàn)實技術(shù)教育應(yīng)用簡單地來說就是借助移動設(shè)備上的攝像頭來識別二維碼、圖片、文字等標(biāo)識物，同時輔以3D圖像以及多媒體技術(shù)信息映射到移動設(shè)備的屏幕上面，能夠有效實現(xiàn)增強現(xiàn)實物體的目的，在當(dāng)前主要運用在理解概念和操作方面的學(xué)習(xí)，具體表現(xiàn)為增強現(xiàn)實課本、在博物館開展學(xué)習(xí)、外語學(xué)習(xí)等三個方面。[4]

4.2 位置增強

借助位置進行的增強現(xiàn)實技術(shù)教育應(yīng)用指的是借助移動設(shè)備的無線移動網(wǎng)絡(luò)、傳感器、GPS等技術(shù)信息對學(xué)生所處的學(xué)習(xí)環(huán)境加以判定辨別，同時在其移動設(shè)備輸出的顯示屏幕上輔以一定的學(xué)習(xí)材料，在當(dāng)前主要運用在探索科學(xué)課程方面的學(xué)習(xí)上，具體表現(xiàn)在學(xué)習(xí)科學(xué)課程、學(xué)習(xí)綜合實踐課程、在真實環(huán)境中的泛化學(xué)習(xí)三個方面。它與圖像增強有著明顯的區(qū)別：圖像增強采用的是識別圖像技術(shù)的方式，位置增強主要采用的是GPS等識別位置技術(shù)；二者之間又有著一定的相似性：它們在識別學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境后，都必然要在顯示屏幕上呈現(xiàn)出一定的圖像、文字、音頻、視頻等信息以此達到增強學(xué)生學(xué)習(xí)體驗的目的。

4.3 場景增強

增強現(xiàn)實通過增強學(xué)生周圍的現(xiàn)實場景，給學(xué)生呈現(xiàn)出完全不同過去傳統(tǒng)意義上感知信息的手段方法，把虛擬世界的信息盡可能地運用于現(xiàn)實環(huán)境中，旨在將虛擬世界的信息和現(xiàn)實世界的物體在同一時空加以融合，使二者相輔相成，共同作用。結(jié)合增強現(xiàn)實技術(shù)基于自然的屬性，學(xué)生可以全身心處在一種虛實無縫銜接、實時同步、自然無暇融合的環(huán)境中進行學(xué)習(xí)。移動設(shè)備的顯示輸出，又給學(xué)生提供了利用數(shù)字化屏幕更加生動直接地體驗眼前的種種場景。借助增強現(xiàn)實技術(shù)的場景增強方法，能夠?qū)⒅車h(huán)境隨時隨地轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)資源，有助于增強學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，可以有效地促進學(xué)生隱性知識到顯性知識的快速轉(zhuǎn)化，不僅能夠增加學(xué)生學(xué)習(xí)知識的深度，同時也擴大了學(xué)生學(xué)習(xí)的視野和角度。

4.4 匯集、推送知識的智能化

眾所周知，增強現(xiàn)實技術(shù)本身就具有超強的實用特性，能夠讓學(xué)生完全處于檢索信息并獲得感受的全新技術(shù)，學(xué)生在事先并不需要借助鍵盤等輸入設(shè)備進行文字、圖像、視頻等的輸入，他們只需要將智能手機上自帶的攝像頭瞄準(zhǔn)需要進行搜索的物體，增強現(xiàn)實技術(shù)便可以自動加以搜索，同時借助智能化知識匯集的功能對計算機搜索出來的內(nèi)容加以總結(jié)分析并進行一定的篩選，然后把篩選保存下來的有用信息推送至智能手機顯示屏幕上，通過這種形式可以使得學(xué)生獲取的信息更為及時、自然、直觀、豐富。[5]

總而言之，增強現(xiàn)實技術(shù)在移動學(xué)習(xí)中的應(yīng)用依然處于探索階段，對于如何提高增強現(xiàn)實技術(shù)在移動學(xué)習(xí)中的應(yīng)用效果等，仍需要相關(guān)工作者與研究人員的持續(xù)探究。然而，近些年來增強現(xiàn)實技術(shù)所取得的一系列成績依然值得肯定，尤其是在工業(yè)、娛樂以及軍事等領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用，不但為這些行業(yè)的發(fā)展帶來了前所未有的變化，同時也證明了其廣闊的發(fā)展前景。隨著增強現(xiàn)實技術(shù)的持續(xù)完善，特別是在移動學(xué)習(xí)中的科學(xué)應(yīng)用，我們堅信增強現(xiàn)實技術(shù)必將會在移動學(xué)習(xí)領(lǐng)域以及其他領(lǐng)域博取更廣闊的空間，并發(fā)揮出更大的功能與價值。

參考文獻：

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[2] 金振威. 移動學(xué)習(xí)環(huán)境下增強現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用[J]. 東北師范大學(xué)，2014（5）.

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[5] 蔡蘇，宋倩，唐瑤. 增強現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境的架構(gòu)與實踐 [J]. 中國電化教育，2011（8）.