汪存友　程　彤

（山西師范大學(xué) 教育技術(shù)與傳媒學(xué)院，山西臨汾 041004）

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增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用產(chǎn)品研究概述*

汪存友程彤

（山西師范大學(xué) 教育技術(shù)與傳媒學(xué)院，山西臨汾 041004）

摘要：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新興技術(shù)，它將虛擬信息疊加到真實(shí)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了虛擬對(duì)象與真實(shí)環(huán)境的結(jié)合。通過闡述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念、特點(diǎn)及教育優(yōu)勢(shì)，文章著重介紹了 2010～2016年間國(guó)內(nèi)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用產(chǎn)品的新進(jìn)展，進(jìn)而分析了其在技術(shù)開發(fā)、功能設(shè)計(jì)等方面所呈現(xiàn)的新特點(diǎn)，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；教育應(yīng)用；新產(chǎn)品；新特點(diǎn)

引言

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）又稱“擴(kuò)增實(shí)境”或“擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)”，是在虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新興技術(shù)。早在1960年，Morton Heilig成功研制了混合實(shí)境系統(tǒng)“Sensorama”，他被認(rèn)為是混合實(shí)境領(lǐng)域的思想引領(lǐng)者。1989年，Jaron Lanier首次提出了“虛擬現(xiàn)實(shí)”的概念。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，Tom Caudell于1990年首次提出了“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”的概念，即將電腦呈現(xiàn)的材料疊加到真實(shí)的環(huán)境中［1］。從此，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱AR技術(shù)）開始進(jìn)入成長(zhǎng)階段，并得到了越來(lái)越多的關(guān)注與應(yīng)用。目前，AR技術(shù)較多地應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域，尤其是在廣告和市場(chǎng)營(yíng)銷方面非常吸引消費(fèi)者的眼球。此外，AR技術(shù)在軍事領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、歷史文化領(lǐng)域、紙媒行業(yè)和娛樂等領(lǐng)域也均有不同程度的應(yīng)用。隨著 AR技術(shù)的不斷發(fā)展，教育領(lǐng)域的一些專家和研究人員開始嘗試將該技術(shù)引入教學(xué)領(lǐng)域，探索該技術(shù)對(duì)教學(xué)的作用。2012年NMC《地平線報(bào)告》將AR技術(shù)認(rèn)定為一項(xiàng)與教學(xué)和創(chuàng)造性探究高度相關(guān)的新興技術(shù)，并預(yù)計(jì)到2015年將會(huì)被廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域。有專家斷言，教育領(lǐng)域是AR應(yīng)用最有發(fā)展前途的領(lǐng)域之一。

本研究從AR技術(shù)的概念、特點(diǎn)及教育優(yōu)勢(shì)出發(fā)，著重介紹了2010～2016年間國(guó)內(nèi)外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用產(chǎn)品的發(fā)展情況，分析了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用產(chǎn)品在技術(shù)開發(fā)、功能設(shè)計(jì)、應(yīng)用載體等方面呈現(xiàn)出的新特點(diǎn)，并展望了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，以期對(duì) AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用有所裨益。

一　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)概述

1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的概念及特點(diǎn)

早在20世紀(jì)60年代，國(guó)外研究者就率先在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這一領(lǐng)域展開了研究。1994年，多倫多大學(xué)工業(yè)工程系的米爾拉姆（Paul Milgram）提出了從真實(shí)環(huán)境到虛擬環(huán)境的連續(xù)體的概念模型［2］。他從宏觀的角度解釋了AR與虛擬環(huán)境、真實(shí)環(huán)境之間的關(guān)系，將真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境看作是連續(xù)體的兩端，其間的部分稱作混合現(xiàn)實(shí)。在混合現(xiàn)實(shí)中靠近真實(shí)環(huán)境的部分稱之為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，靠近虛擬環(huán)境的部分稱之為增強(qiáng)虛境，如圖1所示。由此可見，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)比虛擬現(xiàn)實(shí)更加接近于現(xiàn)實(shí)。

圖1　關(guān)于真實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境的連續(xù)體

Azuma于 1997年提出了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的三大特點(diǎn)，即虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互與三維配準(zhǔn)［3］。在AR技術(shù)創(chuàng)設(shè)的場(chǎng)景中，虛擬物體以三維立體形式呈現(xiàn)。通過AR技術(shù)，用戶能夠真實(shí)地體驗(yàn)疊加到真實(shí)環(huán)境中的虛擬信息，如圖片、文字、聲音、視頻和動(dòng)畫等。同時(shí)，用戶能夠在真實(shí)的環(huán)境中與虛擬的三維物體進(jìn)行互動(dòng)。

本研究認(rèn)為，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是基于計(jì)算機(jī)的顯示與交互、網(wǎng)絡(luò)的跟蹤與定位等技術(shù)，將計(jì)算機(jī)形成的虛擬信息疊加到現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)場(chǎng)景，以對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行補(bǔ)充，使人們?cè)谝曈X、聽覺、觸覺等方面增強(qiáng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的體驗(yàn)。在AR中，R為A提供了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的環(huán)境，A要通過虛擬的信息在R提供的環(huán)境中發(fā)揮作用。

2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

前文提及的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的三大特點(diǎn)，使得 AR技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在：AR技術(shù)能為學(xué)生提供多種形式的數(shù)字內(nèi)容（如聲音、3D動(dòng)畫等），對(duì)學(xué)生具有一定的吸引力；AR技術(shù)能為學(xué)生提供虛實(shí)結(jié)合的情景化的學(xué)習(xí)環(huán)境，增強(qiáng)了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的存在感和沉浸感；AR技術(shù)能通過 3D模型使抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容變得可視化，幫助學(xué)生理解抽象的概念；AR技術(shù)通過其更加自然的交互方式，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手操作能力，提升了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，推動(dòng)學(xué)習(xí)者在自主探究中進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。此外，AR技術(shù)通過與移動(dòng)計(jì)算的結(jié)合，能夠被很好地應(yīng)用于非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中，從而更好地將學(xué)習(xí)活動(dòng)與社會(huì)活動(dòng)融合在一起。美國(guó)實(shí)用主義教育家杜威及其學(xué)生陶行知先生都曾提出“生活即教育，教育即生活”的教育觀，而AR技術(shù)的這些優(yōu)勢(shì)無(wú)疑會(huì)在教育領(lǐng)域重新掀起一股“做中學(xué)”的熱潮。

二　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用產(chǎn)品的分類

目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用產(chǎn)品按功能劃分主要包括：AR閱讀、教學(xué)演示、動(dòng)作指引和教育游戲。此外，近期在教育領(lǐng)域還出現(xiàn)了由公司開發(fā)的工具類應(yīng)用產(chǎn)品。

1 AR閱讀

AR閱讀是通過圖像識(shí)別技術(shù)，將計(jì)算機(jī)形成的虛擬3D圖像或動(dòng)畫疊加到傳統(tǒng)的紙質(zhì)書本上，為讀者帶來(lái)更具吸引力的閱讀體驗(yàn)。

2013年，科學(xué)普及出版社出版了由英國(guó)著名的DK出版公司開發(fā)研制的一系列基于AR技術(shù)的有趣的3D立體書，所含的主題有人體、恐龍、太空和地球。該AR閱讀的使用對(duì)象可以是兒童、青少年，也可以是成人。該書采用圖像識(shí)別技術(shù)將紙質(zhì)圖書上使用文字和插圖描述的知識(shí)與計(jì)算機(jī)形成的虛擬3D影像相結(jié)合，當(dāng)讀者將電腦攝像頭對(duì)準(zhǔn)相關(guān)頁(yè)面上的特定標(biāo)記時(shí)，電腦顯示器上就會(huì)出現(xiàn)與真實(shí)場(chǎng)景相疊加的數(shù)字圖書內(nèi)容，如3D模型或動(dòng)畫，從而將抽象的內(nèi)容以一種形象生動(dòng)的方式展示給讀者［4］。同年，湖南第一師范學(xué)院李勇帆、李里程［5］研發(fā)的基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的交互式兒童多媒體科普電子書提供類似的閱讀體驗(yàn)。

2 教學(xué)演示

教學(xué)演示是教學(xué)過程中一種常用的教學(xué)手段?；贏R技術(shù)的教學(xué)演示不同于以往采用2D平面方式進(jìn)行的多媒體演示方式，它更多的是通過疊加在真實(shí)場(chǎng)景中的3D模型或動(dòng)畫，從多個(gè)角度對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)、立體的展示。

美國(guó)肯塔基大學(xué)的Nedim Slijepcevic［6］于2013年開發(fā)了一款“太空月相現(xiàn)象AR教具（Lunar Phases Astronomy AR Lesson）”，用來(lái)輔助大學(xué)生學(xué)習(xí)月相知識(shí)。該教具通過不同標(biāo)記，使學(xué)生能夠看到以3D動(dòng)畫形式顯示的月相變化的四個(gè)階段。而且，該教具可以在不聯(lián)網(wǎng)時(shí)使用，能更好地與傳統(tǒng)課堂相融合。使用該教具需要的基本配置包括帶有攝像頭的計(jì)算機(jī)、BuildAR查看器（免費(fèi)下載安裝）、月相場(chǎng)景程序包（scene5.scn）、標(biāo)記（markers）。具體使用該教具時(shí)，學(xué)習(xí)者只需打開計(jì)算機(jī)的BuildAR查看器，調(diào)用月相場(chǎng)景程序包，將攝像頭對(duì)準(zhǔn)打印好的標(biāo)記，就可以在查看器中看到3D呈現(xiàn)的月相現(xiàn)象。通過手動(dòng)調(diào)整標(biāo)記的位置或角度，學(xué)習(xí)者可以從不同的方位觀察月球、地球和太陽(yáng)的空間關(guān)系。

2015年，北京郵電大學(xué)的李鐵萌等［7］針對(duì)兒童的漢字和英語(yǔ)學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的學(xué)前兒童識(shí)字系統(tǒng)，并以30名幼兒園大班兒童為研究對(duì)象，利用該系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)能提升學(xué)前兒童的識(shí)字能力，且其教學(xué)效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)講授方式。

3 動(dòng)作指引

在技能培訓(xùn)過程中，常常需要進(jìn)行動(dòng)作指引。AR技術(shù)具有較強(qiáng)的交互能力，能夠?yàn)榕嘤?xùn)人員提供一種實(shí)地的、及時(shí)的操作引導(dǎo)，就像是有一位資深的指導(dǎo)教師陪伴在身邊一樣。在機(jī)械、建筑等需要實(shí)際操作的領(lǐng)域中，往往以動(dòng)作指引類產(chǎn)品居多。

哥倫比亞大學(xué)計(jì)算機(jī)圖形與用戶界面實(shí)驗(yàn)室于 2011年開展了維修與保障增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality for Maintenance and Repair，ARMAR）項(xiàng)目，來(lái)探究使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)幫助對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，該系統(tǒng)可以作為維修模擬與培訓(xùn)工具［8］。維修人員戴上數(shù)據(jù)眼鏡后，能夠在數(shù)據(jù)眼鏡追蹤到的數(shù)據(jù)內(nèi)容（如子組件標(biāo)簽、引導(dǎo)保養(yǎng)步驟、實(shí)時(shí)診斷數(shù)據(jù)和安全警告）的指導(dǎo)下完成對(duì)設(shè)備的維修工作。該原型系統(tǒng)融合了最新的運(yùn)動(dòng)跟蹤技術(shù)、移動(dòng)計(jì)算、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、3D建模和人機(jī)交互技術(shù)，在提高工作效率、準(zhǔn)確率和維修人員的安全性上具有一定的積極作用。

2013年，Metaio公司為奧迪公司開發(fā)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)互動(dòng)說明書，來(lái)幫助用戶了解汽車駕駛艙內(nèi)按鍵和指示燈的功能。當(dāng)用戶啟動(dòng)應(yīng)用程序后，將智能手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)駕駛艙內(nèi)相應(yīng)的部位，與之匹配的注釋信息將出現(xiàn)在手機(jī)屏幕中，以此幫助用戶更好地了解部件的功能［9］，如圖2所示。相比于傳統(tǒng)的紙質(zhì)說明書，該增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)互動(dòng)說明書能為用戶提供更多的便利和即時(shí)的幫助。

圖2　奧迪AR使用說明書演示截圖

4 教育游戲

基于AR教育游戲目前發(fā)展較快。AR教育游戲通過虛擬游戲與現(xiàn)實(shí)世界的結(jié)合，使游戲者沉浸在一個(gè)接近現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)中所體驗(yàn)不到的情景。它兼具游戲的娛樂性與教育的引導(dǎo)性這兩大特性，寓教于樂，使游戲者在輕松的娛樂過程中學(xué)到知識(shí)。

美國(guó) Mitchlehan Media LLC公司開發(fā)的用于輔助少兒學(xué)習(xí)字母的教育游戲 AR Flashcards-animal Alphabet（http：//www.arflashcards.com/），榮獲2013年最佳移動(dòng)APP稱號(hào)。當(dāng)孩子們用攝像頭對(duì)準(zhǔn)打印的Flashcard時(shí)，漂亮的3D動(dòng)物將會(huì)在屏幕上彈出，點(diǎn)擊動(dòng)物將能夠聽到字母發(fā)音和動(dòng)物名稱。該應(yīng)用采用單點(diǎn)觸屏交互技術(shù)，通過聲音和3D模型的結(jié)合，極大地吸引了孩子們的注意力并激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，如圖3所示。此外，大連新銳天地傳媒有限公司于2013年也開發(fā)了能夠進(jìn)行多點(diǎn)觸屏的AR School之神奇語(yǔ)言卡（http：//www.armagicschool.com）。

圖3　AR Flashcards-animal Alphabet教育游戲演示截圖

PBS Kids公司的Cyberchase Shape Ques（thttp：//pbskids.org/apps/cyberchase-shape-quest.html）應(yīng)用于2014年研發(fā)而成，是一款采用AR技術(shù)的3D拼圖游戲，用于培養(yǎng)兒童的空間推理和問題解決能力。孩子們將平板電腦的攝像頭對(duì)準(zhǔn)打印好的標(biāo)記，現(xiàn)實(shí)世界便與游戲中的數(shù)字內(nèi)容結(jié)合起來(lái)，孩子們通過旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)3D模型為動(dòng)物們拼好回家的路——孩子們不僅可以坐下來(lái)玩這款游戲，還可以移動(dòng)身體來(lái)參與游戲。同年 6月，該公司推出了“Fetch！ Lunch Rush”（http：//pbskids.org/fetch/games/hollywood/lunchrush.html ）移動(dòng)APP教育游戲，寓教于樂地訓(xùn)練兒童解決算術(shù)結(jié)果為1到10的運(yùn)算能力。這款游戲允許孩子們將標(biāo)記貼在任何地方，但需要使用大腦和身體來(lái)參與游戲，故解放了學(xué)習(xí)空間。針對(duì)運(yùn)算結(jié)果，這款游戲還設(shè)有語(yǔ)音提示。

2015年，華東師范大學(xué)的陳向東和曹楊璐［10］設(shè)計(jì)開發(fā)了名為“快樂尋寶”的戶外移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育游戲。該游戲結(jié)合基于位置和圖像的跟蹤定位技術(shù)，多名玩家通過尋找任務(wù)、回答知識(shí)、交流與協(xié)作共同完成室外尋寶活動(dòng)。初步應(yīng)用該游戲后發(fā)現(xiàn)，它能使學(xué)習(xí)者感受到一定的臨場(chǎng)感和沉浸感，并能順利完成設(shè)定的學(xué)習(xí)任務(wù)。

5 工具類

語(yǔ)言翻譯器和計(jì)算器是我們?nèi)粘Ｉ?、學(xué)習(xí)中常用的工具。目前，已經(jīng)有公司開發(fā)出了基于 AR技術(shù)的語(yǔ)言翻譯器和計(jì)算器。使用者不再需要進(jìn)行手動(dòng)輸入，而只需將設(shè)備的攝像頭定位在需要解決的問題上，結(jié)果便會(huì)在設(shè)備顯示屏中顯示出來(lái)。

2013年，Quest Visual公司開發(fā)了一款部分免費(fèi)的、基于光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)時(shí)翻譯軟件Word Lens。目前，免費(fèi)版的Word Lens僅支持英語(yǔ)與俄語(yǔ)、葡萄牙語(yǔ)、意大利語(yǔ)、法語(yǔ)、西班牙語(yǔ)、德語(yǔ)之間的互譯。當(dāng)用戶需要翻譯不認(rèn)識(shí)的外文時(shí)，只需啟動(dòng)應(yīng)用程序，將攝像頭對(duì)準(zhǔn)需要翻譯的內(nèi)容，翻譯結(jié)果就會(huì)疊加到真實(shí)情景中，除了語(yǔ)言發(fā)生變化外，攝像頭所對(duì)準(zhǔn)的場(chǎng)景并不發(fā)生變化［11］。當(dāng)用戶出國(guó)旅游卻又不懂當(dāng)?shù)卣Z(yǔ)言時(shí)，這款軟件便是一個(gè)很好的助手。

2014年，MicroBLINK公司開發(fā)了世界上第一款免費(fèi)的照相式計(jì)算器PhotoMath［12］。當(dāng)用戶啟動(dòng)應(yīng)用程序后，智能手機(jī)自動(dòng)進(jìn)入拍照模式，用戶將攝像頭對(duì)準(zhǔn)需要解決的數(shù)學(xué)試題，運(yùn)算結(jié)果便會(huì)在手機(jī)上實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，并能夠提供較為詳細(xì)的解題步驟。目前的版本還不能支持手寫體的數(shù)學(xué)試題，只支持印刷體基本的算術(shù)運(yùn)算、簡(jiǎn)單的方程、線性方程組和對(duì)數(shù)的運(yùn)算，如圖4所示。

圖4　AR計(jì)算器PhotoMath工具演示截圖

三　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用產(chǎn)品的新特點(diǎn)

1 以圖像識(shí)別為主要跟蹤技術(shù)

跟蹤定位技術(shù)是AR的關(guān)鍵技術(shù)之一。從跟蹤定位技術(shù)的角度，AR系統(tǒng)可以分為基于位置型（Location-based）與基于圖像型（Image-based）［13］。其中，基于位置型的AR系統(tǒng)通常利用GPS與Wi-Fi，并依賴使用者的位置信息向使用者提供服務(wù)，如“快樂尋寶”就采用了該技術(shù)?；趫D像型又可分為基于標(biāo)記型與無(wú)標(biāo)記型——基于標(biāo)記型要通過人工標(biāo)記定位真實(shí)對(duì)象，如有趣的3D立體書、Fetch！ Lunch Rush與PhotoMath等；無(wú)標(biāo)記型則依賴于環(huán)境中真實(shí)對(duì)象的自然特征，如奧迪AR使用說明書等。從對(duì)所收集的AR教育應(yīng)用產(chǎn)品的分析情況來(lái)看，目前比較流行的是基于圖像型的跟蹤技術(shù)，因?yàn)樗沟酶櫠ㄎ坏膶?duì)象具有實(shí)體意義，而不再是抽象的無(wú)意義符號(hào)，因此更契合教育的應(yīng)用需求。

2 功能多樣化

過去增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用提供的功能主要有3D立體顯示（AR閱讀和教學(xué)演示）、動(dòng)作指引、教育游戲等，近期在教育領(lǐng)域還出現(xiàn)了工具類應(yīng)用產(chǎn)品。如Word Lens和PhotoMath，類似這樣的工具類軟件是對(duì)過去翻譯器和電子計(jì)算器的改進(jìn)，它們使人們的生活和學(xué)習(xí)變得更加便捷，縮短了學(xué)習(xí)與生活之間的距離，使學(xué)習(xí)與生活相互融合?；?AR技術(shù)的產(chǎn)品在功能上越來(lái)越多樣化，今后在教育領(lǐng)域也將會(huì)有更加廣闊的發(fā)展空間。

3 平臺(tái)移動(dòng)化、小型化

在運(yùn)行平臺(tái)方面，AR技術(shù)從成本高昂的桌面計(jì)算機(jī)或工作站逐漸轉(zhuǎn)向成本較低的移動(dòng)平臺(tái)；而在顯示設(shè)備方面，AR技術(shù)從頭盔顯示器、立體眼鏡逐漸向平板電腦或智能手機(jī)等移動(dòng)終端轉(zhuǎn)變，如AR Flashcards-animal Alphabet、PhotoMath、奧迪AR使用說明書等都是在移動(dòng)終端運(yùn)行的 AR應(yīng)用程序。當(dāng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與移動(dòng)設(shè)備相結(jié)合時(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的作用被進(jìn)一步擴(kuò)展。用戶可以逐漸擺脫設(shè)備對(duì)使用環(huán)境的限制，能夠走向室外體驗(yàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)所帶來(lái)的樂趣。

4 觸屏交互技術(shù)

過去 AR系統(tǒng)的人機(jī)交互技術(shù)常以鍵盤和鼠標(biāo)為主要交互方式，而目前較為流行的人機(jī)交互技術(shù)是觸屏交互技術(shù)。觸屏交互技術(shù)將數(shù)據(jù)的輸入和輸出融為一體，采用該技術(shù)的人機(jī)交互界面是一種更加簡(jiǎn)單和友好的交互界面。觸屏交互技術(shù)包括單觸屏技術(shù)和多觸屏技術(shù)［14］——單觸屏技術(shù)是屏幕在同一時(shí)間只能對(duì)單個(gè)點(diǎn)的觸摸作出反應(yīng)，如AR Flashcards-animal Alphabet和Fetch！ Lunch Rush等應(yīng)用的單點(diǎn)觸屏交互方式；多觸屏技術(shù)是屏幕能同時(shí)對(duì)多個(gè)點(diǎn)的觸摸做出響應(yīng)，如AR School之神奇語(yǔ)言卡中使用雙手指對(duì)虛擬圖像進(jìn)行縮放。雖然目前大多數(shù)產(chǎn)品采用的是單觸屏技術(shù)，但也已經(jīng)逐漸出現(xiàn)了多點(diǎn)觸屏的應(yīng)用程序。多觸屏技術(shù)是比鼠標(biāo)操作更自然的、且更接近人類行為習(xí)慣的一種操作方式，可以預(yù)計(jì)它將有望取代目前所使用的鍵盤和鼠標(biāo)交互方式，并以其更人性化的特點(diǎn)成為未來(lái)的一種主要操作趨勢(shì)。

5 可達(dá)性與普及度提高

在AR技術(shù)發(fā)展初期，由于AR系統(tǒng)的開發(fā)成本高、設(shè)備笨重、體積龐大，通常只有實(shí)力雄厚的研究機(jī)構(gòu)或公司才能接觸到AR系統(tǒng)。而今，AR應(yīng)用程序已經(jīng)逐漸進(jìn)入普通百姓的生活中，這主要得益于智能手機(jī)和AR相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。目前，大多數(shù)智能手機(jī)都具有內(nèi)置攝像頭、GPS定位器、傳感器和高速的網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，這使得智能手機(jī)具備了運(yùn)行 AR系統(tǒng)所需要的硬件設(shè)備；同時(shí)，由于智能手機(jī)在計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力方面的不斷提高，智能手機(jī)也具備了相應(yīng)的技術(shù)條件，故基于智能手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)移動(dòng)APP也就越來(lái)越多。智能手機(jī)的高普及度與它在硬件、軟件和技術(shù)條件都能夠滿足AR技術(shù)的情況下，使得人們接觸AR技術(shù)也變得越來(lái)越容易。

四　結(jié)語(yǔ)

本文梳理了自2010年以來(lái)AR技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，并總結(jié)了AR教育應(yīng)用產(chǎn)品的新特點(diǎn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將虛擬對(duì)象與真實(shí)環(huán)境相融合，通過其較強(qiáng)的交互性給學(xué)習(xí)者帶來(lái)了更多的學(xué)習(xí)樂趣，并為學(xué)習(xí)者提供了一種新的學(xué)習(xí)媒體和學(xué)習(xí)體驗(yàn)，促使學(xué)習(xí)者在更加愉悅的狀態(tài)下進(jìn)行自主探究。未來(lái)的 AR技術(shù)將結(jié)合更多的高新科技如云技術(shù)、大數(shù)據(jù)和移動(dòng)技術(shù)等，而隨著AR技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)有越來(lái)越多的學(xué)習(xí)者從這項(xiàng)新技術(shù)中受益，今后AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展前景也將會(huì)越來(lái)越廣闊。

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編輯：小米

A Review of Research about Augmented Reality Product Applied in Education

WANG Cun-youCHENG Tong

（School of Educational Technology and Communication， Shanxi Normal University， Linfen， Shanxi， China 041004）

Abstract：AR （Augmented Reality） is a new technology emerged from virtual reality， which makes virtual information overlay to the reality and virtual object integrate seamlessly with real scenario. The paper firstly expounded the conception， characteristics and educational advantage of AR technology， introduced some excellent AR softwares that applied in education from 2010 to 2016， then analyzed and summarized the new characteristics of AR technology in the aspects of technological development and functional design， finally expected the development trend of AR technology.

Keywords：augmented reality； applications in education； new product； new characteristic

【中圖分類號(hào)】G40-057

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009—8097（2016）05—0095—07 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2016.05.015

*基金項(xiàng)目：本文為山西基礎(chǔ)教育質(zhì)量提升協(xié)同創(chuàng)新中心課題“信息化與基礎(chǔ)教育教學(xué)深度融合的理論與實(shí)踐研究”（項(xiàng)目編號(hào)：XTB1606）的階段性研究成果。

作者簡(jiǎn)介：汪存友，副教授，博士，研究方向?yàn)槎嗝襟w認(rèn)知與測(cè)評(píng)技術(shù)，郵箱為522744743@qq.com 。

收稿日期：2015年8月21日