当微课程遇见增强现实技术

赵铁瑛　胡姗姗

（长春广播电视大学，吉林 长春 130000）

当微课程遇见增强现实技术

赵铁瑛胡姗姗

（长春广播电视大学，吉林 长春 130000）

本文主要记述了增强现实技术在微课程《西方雕塑互动赏析》中的应用，探讨开发过程中各个环节遇到的问题，分析提出相应的解决方案，验证增强现实技术在微课程中应用的可行性，为后续系列微课程的开发总结经验指导方向。

微课；增强现实；互动AR卡

随着近年来教育技术的迅猛发展，微课已经成为教育信息化的重要组成部分，微课的快速发展并非偶然，它每节只有5到8分钟时间短、教学内容少、知识点集中、表现手法多样趣味性强、资源容量小适合网络传输手机上观看，这些特点满足了现代社会快节奏的学习需要，因此我校也在积极的开发微课程资源，然而不同课程教授的知识点不同，需要表现手法也不同，比如《西方雕塑互动赏析》这门微课，在讲解时需要全方位立体的展示雕塑，还希望学生能与雕塑互动，要达到这种效果使用传统的视频讲解表现总是差强人意，所以引入了增强现实技术，更好的为微课中讲解的知识点服务。

增强现实英文为Augmented Reality，简称AR，是本世纪90年代产生的一种技术手段，它有着实时地运算摄影机影像位置及角度并添加相应图像的能力，可以轻松的在屏幕上实现把虚拟的物体放在现实世界并进行互动。增强现实具有三大特点：一、虚拟世界与真实世界的信息集成；二、随时随地的交互性；三、在真实三维空间中增添虚拟定位物体。增强现实目前已经在商业领域得以应用，比如宜家推出一款手机应用程序，可以将你在网上看到的家具不同搬运就放到你的家里，真实的环境和虚拟的家具实时地叠加到了家庭环境中。但是在教育资源如微课程方面应用的还比较少，可以预见的是未来的教育资源建设领域中增强现实技术必将大展身手。

一、增强现实互动微课程

《西方雕塑互动赏析》这门微课的创新点在于应用了增强现实技术，即有生动的视频讲解又有主动式的互动体验。弥补了微课本身通过移动设备屏幕学习，学生无法亲自体验的弊端。

此微课主要包含两个部分，视频讲授部分采用了虚拟演播+三维动画技术，互动体验部分应用了增强现实+互动卡片技术。

视频讲授部分为教师与虚拟的三维雕塑动画互动，穿越时空将雕塑作品呈现在观者眼前。以往赏析雕塑作品的时候，大都使用雕塑图片的展示方式，观者只能了解到雕塑一个角度的外貌，然而对于立体艺术的雕塑而言是万万不够的，此微课的创造性的应用计算机三维立体模型全方位多角度的展示雕塑作品的全貌，并结合虚拟演播实拍抠像技术等透过材质、体量、细节深度挖掘其艺术表现力。

互动体验部分为增强现实互动体验环节，观者在听完课程后，可以利用手中的手机或者平板电脑扫描AR卡与雕塑角色互动，AR卡上的会出现立体的雕塑效果并随着卡片的旋转而变动角度，做出各种姿态，比如为维纳斯接上断臂，雕塑掷出铁饼等动态试验效果，并有解说声音引导赏析。AR卡成为学生扩展知识的有效手段，使得课后复习变得丰富多彩。

二、应用增强现实技术开发微课程的制作流程

微课视频：剧本、录音摄像、素材收集、动画制作、后期剪辑合成

AR卡设定：卡片设计、人物模型制作、动画效果制作、音效合成

程序开发：开发软件选择

输出程序客户端安卓系统、IOS系统、window系统

安装到应用终端手机、平板、台式电脑

效果测试：测试视频格式播放的流畅性

测试应用程序跨平台的稳定性

三、开发过程中遇到的问题及解决方案

将增强现实技术应用在微课中，开发过程也是遇到新问题并寻找问题解决方案的探索过程。

1、在微课视频制作中

（1）帮助教师提高“演技”

由于互动微课设定为实拍环节采用虚拟演播与三维动画结合的方式，教师的角色已经不在是坐在桌前照本宣科，而是加入了多个教师与虚拟三维雕塑模型互动的镜头，如教师与大卫雕塑比身高，模拟掷铁饼者动作让观众猜是谁的画面，这就一定程度上加入了教师表演的成分。

然而在实际拍摄教师讲授知识视频过程中，由于教师并不是专业的表演者，有些剧本中设计的为丰富画面效果做的动作和表情，教师做起来很不自然，通过监视器看到画面的效果也不够理想，这时就要反复和教师沟通，多次拍摄最终得到满意效果。出现状况的还有虚拟拍摄时，老师必须对着空空的蓝背景做动作和表情，有时会位置与合成的三维模型位置不对等或者会有距离过近、过远的情况出现，这时就要通过后期调整模型的属性以适应实拍场景。

（2）认真选择高清素材

讲授课程视频为保画面效果使用高清摄像机进行拍摄，1080P的分辨率使得素材收集工作变得困难重重，网上下载的图片分辨率大都不够，可用的寥寥无几，720P的视频素材更是无法直接使用，这时有人提出将微课整体降低成标清的建议，但是这样会降低微课的质量是不被容许的，最终是花费大量时间将图片素材重新修理扩大，部分视频素材使用三维动画代替，保证了微课的清晰度。

2、AR卡设定制作过程中

在此过程中受到客观条件的制约必须做出选择，真正体会到鱼与熊掌不可兼得的痛苦。从卡片内容的设计到材质的选择，从模型外观的精度到大小的掌控，都要拿捏的恰到好处。

（1）AR卡片设计及印制材质

AR卡片画面内容的设计要求既生动又简洁，考虑到观众对所讲雕塑的认知度，大卫没有选择全身像而是只用了头部的特写，体现出他目光远眺的瞬间，维纳斯则选择了有代表性的断臂胸像，掷铁饼者为了体现出完整的运动造型使用了全身的入画的形式，为保证画面效果统一，还对卡片背景颜色进行了调整。针对不同终端卡片大小设计了两种方案，10cm×10cm的适合使用手机客户端的用户手持体验学习，20cm×20cm的适合将卡片放在桌上，用平板电脑或笔记本扫描识别。在印刷的材质选择上也要注意，使用哑光的厚纸卡，这样做是为了避免反光和弯曲带来的不识别。

（2）充分考虑终端性能

由于应用的终端主要是手机和平板电脑，这就要考虑到手机及平板电脑的处图形理的性能，这使得在雕塑模型制作上运行流畅性与细节完美不可兼得。

由于微课程中涉及到的雕塑模型极其复杂，要求制作者必须有扎实的美术功底与造型能力，经典雕塑造型必需准确，又要足够的时间雕刻细节，这时就出现一个问题，模型面数多了则运算速度慢，面数少了细节又不够，如何解决呢？经过试验选择使用zbrush建模，充分还原雕塑细节如维纳斯衣服的褶皱、大卫的卷发等，使用高精度的模型渲染出贴图，然后使用低精度模型烘焙。这样既最大程度的保留了细节又精简了面数，同时也减掉了不必要的粒子特效特效的保障了终端运行的流畅性。

3、客户端应用程序开发：

当增强现实互动微课的创意在头脑中形成后，我便开始寻找一款能够实现我想法的媒介，最初我找到了增强现实的公共网络服务平台，如天眼、视+等网站，可以通过上传识别图片及模型下载公共客户端的方式创建AR卡，但是网站对模型动画及材质效果支持的并不全面，而且天眼扫描图片前还要扫描二维码，使的用户体验大打折扣，所以放弃了使用公共平台的想法。后来我搜索到梦想编辑器这款软件，看了简介顿时为之一振，正是我想要的，可是下载后却无法使用，打电话咨询公司得到的回复是该软件不对外开放。最后我把目光投向了专业的游戏引擎Unity3D，它是实时互动内容的多平台综合型游戏开发平台，配合SDK实现增强现实互动微课效果。开发完成后输出应用程序客户端分别适用于安卓系统、苹果系统、window系统。

最终的效果测试阶段：

首先，测试视频格式播放的流畅性，由于是高清文件所以体积庞大，5分多钟的视频没有经过压缩要占1G的空间，为了方便网络传输及手机观看，使用格式工厂将视频压缩成MPGE4格式，这样既方便下载也保留了高清的属性。

其次，测试应用程序跨平台的稳定性，将应用程序安装在安卓系统的三星手机、平板及IOS系统的苹果手机上，测试效果十分满意。但是当测试到window的笔记本时，识别卡片出现了反应迟钝的效果，远距离时甚至无法识别，经过检查发现是笔记本电脑本身的摄像头分辨率太低所致，为此更换了可以自动对焦的高清网络摄像头问题解决，当观众手持卡片站在投影前时，手上就会出现运动的雕塑，并配有解说，可以旋转卡片观赏雕塑不同的角度。

四、互动微课程开发的意义

微课现在已经成为不可或缺的课程资源形式，它符合现代人随时随地利用碎片化时间进行网络学习的要求，但也有其弊端，比如课程内容有限、不够系统化、与学生的交互性差等。这就要求微课程制作不能满足于当前的录制屏幕或教师讲解的单一模式，必须主动结合新技术，实现内容呈现方式的多样化，给学生更多更丰富的互动体验。随着探索的不断深入，增强现实技术在微课程开发上有着独特的优势，极大地拓展了微课程的外延，吸引学生养成主动复习的好习惯，并通过互动卡片将多个微课连接起来，形成系统，完成系列的学习。

另外对教师而言，增强现实技术也给教学方式带来重大的变革，首先，增强现实互动微课将视频课程与互动AR卡片相互结合，改变学生的阅读浏览习惯。视频微课程无法呈现的内容可以通过增强现实技术展现出来，教师对当前知识点的讲解，学生可以配合互动AR卡片进行进一步的学习以及知识点的拓展，从而提高学习热情。其次，由于增强现实互动AR卡片给学生带来生动鲜活的互动体验，因此可以吸引学生的注意力和关注度，到对微课产生浓厚的兴趣主动学习。

G434

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1008-7508（2015）11-0122-02

2015-09-11

赵铁瑛（1966-），女，吉林长春人，长春广播电视大学教授，硕士，研究方向：经济管理、远程教育。胡珊珊（1982-），女，吉林长春人，长春广播电视大学讲师，硕士，研究方向：现代教育技术、课件制作。