《啟迪觀察》| 美國：教育中的增強現實 通向未來的道路——AR將很快成為教育系統的驅動力打印
發布時間：2021-07-12來源：啟迪觀察
通過完美地融合虛擬與現實，增強現實技術可以成為眾多問題的絕佳解決方案。這項技術可以運用到任何領域，教育領域也不例外。
技術的迅速變化已經改變了世界各地對于教學方法的評估。現在，我們需要尋求學習的新方式。這對于研究人員和教師都是一個挑戰。他們在兼容并包的同時還需要保持思想獨立。
回到現實生活中來，個人電腦已經改變了人類與世界交流的方式。是的，你猜的沒錯，我說的正是增強現實技術。通過完美地融合虛擬與現實，增強現實技術可以成為眾多問題的絕佳解決方案。這項技術可以運用到任何領域，教育領域也不例外。
增強現實技術是什么？
增強現實是虛擬現實技術的變種，它可以理解為使用多重感官技術在真實世界中創造感官刺激。換種說法就是增強現實技術涉及的是基于人類感官的虛擬信息，增強了人與環境的關聯。以下是它的三大特征：
在真實環境中展現虛擬要素
與現實環境互動
根據當前現實和感官主導來放置虛擬物品
虛擬現實技術所做的就是創造出視覺假象來完善視覺。通過該項技術，我們可以將與地點相關的信息以及與實踐相關的信息，比如通知、日程和更新等信息整合進來。在教育領域很容易就能實現這些特性。
增強現實的發展現狀
增強現實是一項快速發展的技術。包括谷歌和蘋果在內的科技巨頭都為了優化應用程序開發框架而深耕增強現實技術。隨著蘋果推出ARKit，谷歌推出ARcore，開發者現在能夠使用一些高效的技術框架來開發增強現實應用程序。很明顯，當前的AR技術增長很快，AR在游戲、市場、電影、旅行和教育領域的應用所向披靡。這項技術給現存業務和新業務帶來了巨大的商機。增強現實技術在市場上的崛起不無原因。今天我想談談它在教育領域的優勢。
我們可以將虛擬與現實結合在一起，這本身就代表了非常有趣的前景。此外，科技的進步，學習方法的改善和新教學方法的引入已經大大提升了學習體驗。AR技術為學生提供這些技巧來讓他們在專業和個人成長上受益。
許多教育機構采取了更加積極主動的策略，學生為了解決問題需要自己尋找信息。在教育環境中，合作是最為關鍵的部分之一，但是傳統的學習模式鮮有涉及。
將AR教科書策略與基于查詢的學習系統整合會給我們帶來主動交互體驗。最終，學習的課題可以跟學生的生活聯系在一起。感到困惑？不要著急。我將告訴你們增強現實技術在教育領域所具備的關鍵優勢。
增強現實教室
教師正在尋求在教學實踐中利用AR技術，主要是為了讓他們的教材具備AR的特性，這會激發學生興趣，讓他們有學習的動力。教材可以通過AR技術添加額外的信息，比如人物生平，不同物品的真實形態，歷史事件的地理位置，數學概念的可視模型，都能讓學生對于所學科目有更深刻的理解。Wnuk和Oleksy使用AR技術還原了波蘭華沙的歷史場景。學生們甚至可以在手機上游覽波蘭的街道，甚至可以散會步。
通過完成家庭作業可以對于家庭作業有更深的理解，學生可以查看作業的頁面，然后通過AR技術獲得教師的書面、語音和視頻指導。
在查看學生和教師的照片后，學生會可以得到更多相關的信息。這可以在聚會中幫助建立良好的關系。使用AR技術掃描書本封面可以得到簡短的書評，然后再決定需不需要購買。Wikitude和layar AR瀏覽器在掃描書籍和雜志封面上二維碼之后可以提供簡短的書評。
當你在教授歷史課題時，該怎么利用AR技術呢？歷史資產以昂貴著稱（常常由于用料或者包含的細節）然而，在使用了dragon activelens和inspyro’s sigurd應用之后，你可以將維京的古董展現在每個學生面前，這樣能不花任何錢而讓你的教學更加精確。
在教學中使用AR技術的11大理由
我大多數演講聚焦的都是AR，這也是為什么我非常高興能夠聊一聊AR技術在教育領域所具備的優勢。
1. 讓萬物皆有可能
你們有誰不希望能把恐龍帶到教室里呢？沒有人不希望是吧？忘掉恐龍，試想下你正在上科學課，學習行星相關的知識，然后通過AR技術你就有機會看看行星，就跟真正的行星一樣。聽上去非常有意思是嗎？你是不是覺得我在繞圈子？不，這一切都是可能的。
增強現實技術可以在教室中創造出令人驚奇的景象。而且特別是在這項技術還未完全成熟，還未完全融入我們的日常生活中。已經有很多例子證明AR技術非常重要。
2. 視角控制
當關注AR應用的時候，總有一個問題出現在我的腦海中，就是這種看待事物真實的視角真的會對學生學習產生影響嗎？我的意思是在課堂上使用增強現實技術的真的有優勢嗎？答案是非常肯定的，學生們看到的遠不止于觸摸屏上的可以旋轉、控制和放大的模型那么簡單。
開發完善的增強現實技術讓學生看到的模型更加自然。他們可以四處移動模型并且近距離觀察然后對于這一事物有個快速的了解。查看像AR圖形這種內容時，這是最佳選擇。學生可以輕松地分析他們研究的東西，不僅更精確，自由度還更高。同時，他們對于學習新事物的興趣會不斷增加，更加享受學習而不會感到無聊。
3. 互動式教育課程
AR可以極大地提升交互學習體驗。只有當開發者開發軟件時充分考慮到這些事情時， 這一愿景才可以實現。這不是僅僅在屏幕上制造動畫那么簡單。無數增強現實設計師都在談及將內容轉換到AR，這的確也是可行的，是的，通過AR技術學生可以將學習融入生活。AR技術讓他們能夠與虛擬內容自由地交互。而圖片、文本甚至視頻內容都無法實現這種自主性。從可視人體到令人驚嘆的人體解剖圖集就是一個生動的例子。這也是在傳統媒體幫助下早期解剖學教學方法的精準發展。
4. 提升參與感
參與度更高的學生內在地會更加有活力也會更有動力。最后，學生會對所學主題有更廣泛的理解。AR技術會迅速成為學生每天生活的一部分。因此，在學習場景中相互協作意味著學生被所學內容所吸引，學生適當地接觸一些增強現實技術的內容對他們而言是非常合適的，當然也要看他們使用的方法以及與數字內容交互的方式。我已經在周圍很多小孩身上看到了這些好處。
在練習中使用AR技術可以幫助教師通過3D演示的方式來吸引學生參與。參與其中可以讓學生在整個AR課程中找到思路，并且激勵他們繼續深入學習。
可能會用到AR技術的教育應用場景包括前導預告、主題支撐、提供額外參考信息或者課堂的主要教學內容演示等。加拿大科技組織CASE通過添加AR面板的方式將學校內的一堵墻改造成大型的滑板游戲。通過這種方式，小孩能夠將彈性球發射到墻壁上，來摧毀投射在墻面上的漂浮圖形。
5. 優化環境
Aurasma在學校投入使用5年后，我寫了一份翔實的回顧報告。學生使用AR 技術制作用于課堂內容展示，讓教育過程本身具備了交互媒體的能力。這也成為了AR技術在教育領域最具突破性的成功案例。除了Aurasma以外，Zappar和Blippar甚至是AR涂色應用Quiver都能實現類似的功能。
6. 感官刺激
體驗完善的AR技術絕對與靜態的3D模型展示完全不同。它會通過聲音和觸摸控制來與學生互動。最終，能夠打造出提升學習內容的多感官體驗。
Zookazam就是非常形象的例子。盡管生物看上去都差不多，但是可以發出相對應的聲音，還有各種層次的描述，還可以使用屏幕觸控來協調組合屏幕上的信息。
7. X光效應
X光效應是簡單但是極其有力的增強現實的概念，可以讓你看清事物內部。我一般會選擇VirtualiTee和Curiscope作為例子來解釋這一概念。因為當你輕而易舉地就看到人體內部時就像是戴上了X光眼鏡。X光效應并不局限于解剖學。Inspyro的舊版app可以讓你看到維京長屋內部，甚至可以看到更多細節，我甚至還見過非比尋常的試用版軟件，可以直觀地看到食物的蛋白質，脂肪和糖分組成。
8. 教育的預算因素
在學校里，資源常常有后勤和財務方面的問題，AR技術可以在這方面起到作用。我們拿3D圖形作為例子，如果為整個班級購買一套3D圖形用于數學課程可能會非常昂貴，但是使用軟件Arloon's Geometry就可以為一個班級提供一套增強現實版的圖形了。我說的并不是要替換掉所有的實物資源，增強現實技術只要花費一點錢就可以使用虛擬物品進行補充，所以AR技術在未來幾年時間內將會被大量的教育機構所采用。
9. 解釋抽象和困惑的概念
AR可以解釋那些3D模型無法在課堂上解釋清楚的概念。與艱深的理論內容相反，生動的視覺模型可以讓學生更深刻地理解課題。這對于視覺學習者非常有效，并且還能為其他人提供多種方法，將假設的材料和真實的概念相結合。
葡萄牙萊利亞理工學院將教學過程與AR創新相結合，為學生提供文本和口頭的數學講解。接觸到這一AR技術應用的人都認為這一教學過程非常簡單，符合直覺而且令人著迷。
10. 查找和學習
博物館參觀者可以通過手機來獲取到AR服務，可以查看與該物品相關的不同內容，尋找相關的歷史事件。AR技術可以為訪客提供他們眼前展品的額外信息，甚至還能允許游客自娛自樂或者穿行古代。
相反地，博物館一般無法把所有收藏都向游客展示，可能是由于場地限制、藏品出借，或者僅僅是因為展品過于貴重。對于博物館而言，這是千載難逢的機會使用AR技術提供前所未有的展覽體驗。增強現實技術可以讓游客將他們的手機作為口袋設備，他們周圍的區域可以通過該設備為其提供海量附加信息。
11. 對象建模
教育中往往會有一些動手部分的內容，比如在一些競賽或者實際測驗中需要實際動手操作，這樣的學習內容會讓學生更好地學習課題。教育類的軟件可以幫助醫學生更高效地學習人體結構。在課堂中使用AR技術可以讓學生分別探索身體的各個部位，然后尋找它們的特征。
AR技術可以讓學生與3D顯示互動。他們可以隨心所欲地操作、調整，自定義設定透明度、樣式、漸進色彩甚至是部件。最后，使用特殊的設備，比如使用的是全息眼鏡而不是手機的話，學生們可以找到類似的AR建模。
教育性AR學生應用
Elements 4D：Elements 4D由DAQRI工作室開發。這個應用可以讓學生自由地組合各種化學物質然后查看他們在現實中會發生的反應，然后自由探索化學的世界。此外，DAQRI的網站還提供一些已驗證過的應用軟件的課程計劃，不僅適用于高中同樣也適用于中小學。Elements 4D在IOS平臺和安卓平臺都能獲取。
Anatomy 4D：該應用最符合醫學生的需求。它通過掃描應用來顯示人體的3D模型，并且可以與其進行交互。用戶可以更改人體的任何部位、器官運作的方式以及不同部位的工作方式。這一應用可以在IOS平臺獲取。
Corinth Micro Anatomy：另外一款解剖軟件是Corinth Micro Anatomy，可以幫助醫學生創建交互式的人體模型。不僅可以一一展示器官，還能與其他系統相配合，更好地闡釋器官運轉的方式。這一應用可以在Windows手機平臺獲取。
Human Heart 3D：另外一個AR生命系統應用，配備的內容庫更少，但是內容卻更為深入。學生可以非常徹底地探索人體心臟，使用動畫制作完成心臟3D模型，利用附帶心臟功能和解剖學說明的內容提示，可以更好地觀察心臟如何運作。你可以在安卓平臺上獲取這一應用。
AugThat：AugThat由教育家開發，可以讓AR技術用于課堂練習，推進教學進程。這一應用主要面向學生，僅是一種教輔工具。此外，AugThat擁有配置360度虛擬照片和3D體驗的多樣化練習。任何階段的所有學生都可以使用這一軟件，軟件與安卓和IOS平臺兼容。
AR技術目前的挑戰
技術上
增強現實技術在科教領域的使用很廣泛。但是，對于任何復雜的系統，都需要幾個組件來創建合適的功能系統。增強現實軟件的開發過程也不例外。如果要我說AR技術最大的幾個障礙的話應該是大眾認知度、硬件、教育和內容。
社會上
最關鍵的社會挑戰是駕駛者在駕車途中頻繁使用手機導致嚴重的分心，每年都因此有多起事故。AR技術目前尚處初級階段，然而一些主要的企業開始認識到AR技術在產業應用中的重要性。當然，和所有的新興事物一樣，在包括教育在內的不同產業部門中，大眾對AR的認知程度和接受程度，對AR應用今后的發展軌跡無疑有很大影響。
拓展
如果想要高效地將增強現實整合到教育中去，需要促使學生去發現。教育者需要將AR技術視為拓展學生視野的方法。只有將教育帶到現實生活中，教師和學生才能充滿興致地參與到所學的課題中去。
來源：www.mobileappdaily.com 2020年7月
編譯：《啟迪觀察》
作者簡介：Tanya是內容營銷商，在物聯網、區塊鏈、互聯網和移動開發領域有超過五年的從業經歷。這些年來，她密切關注應用程序開發，她目前主要撰寫的文章都關于現有以及未來移動應用程序技術。
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