增强现实技术在移动学习中的应用刍议

周俊平+温守坤

摘要：近些年来，增强现实作为在虚拟现实技术上发展起来的一种新兴技术，掀起了信息技术领域新的研究热潮。而安卓和苹果系统的智能手机、平板电脑、笔记本电脑的快速发展和大范围普及又大大推进了增强现实技术的广泛应用。增强现实在目前还处于开发应用模式的初级探索阶段，如何有效快速地将增强现实应用到移动学习与教育领域成为一项亟待解决的重要课题。该文拟从增强现实和移动学习二者的概念和特点出发，对增强现实技术在移动学习中应用的重要意义进行探讨，并在重点分析增强现实技术的移动学习设计与开发三大模块的基础之上，阐述了增强现实技术在移动学习中的具体应用方法。

关键词：增强现实技术；移动学习；设计与开发；移动设备

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）08-0185-02

伴随着新时代智能终端科技的不断发展与成熟，计算机网络以及移动业务的广泛推广，使得以往只是在实验室中被应用到的增强现实技术开始步入到了大众生活之中。增强现实技术是建立在虚拟现实技术基础上的人机交互与计算机应用技术，主要是通过虚拟信息在现实环境中的应用，促使虚拟物体与真实环境在同一时间相互叠加在一个空间或者画面中，进而呈现给广大使用者感官效果逼真的全新环境。所以，针对增强现实技术在移动学习中的应用研究，不但有助于推动科学技术的向前发展，而且有利于提升移动学习的整体效果。

1 增强现实与移动学习的基本概念

1.1 增强现实

增强现实是虚拟现实的重要组成部分，通过运用交互技术、传感技术、显示技术等形式将计算机为用户创设的虚拟世界与其周围真实世界相互融合，旨在让用户感受到虚拟环境在某种意义上其实也是真实环境的某一部分，二者是矛盾统一体，既相互区别又相互联系。从其定义上可以发现，增强现实具有虚拟现实结合的特性，是一种人机交互的新兴技术，借助传感技术把电脑创造的虚拟信息放入到真实环境里，运用显示输出设备使得虚拟物体与真实世界实现相互融合，同时帮助用户实现其与自然之间的实时交互，能够对自身周围的真实环境加以增强与补充。[1]

1.2 移动学习

移动学习这一概念于2000年最早产生于美国高校，由此之后便得到了学术界的高度重视，发展速度之快，涉及范围之广。与此同时，著名教育家基更在进行上海电视大学四十周年庆时将移动学习引入我国教育领域，迅速掀起了一波研究热潮，国内外广大学者积极参与，产生了非常大的影响。经过长时间的研究，可以将其概念定义为：移动学习即是凭借互联网、无线网络、多媒体技术等形式的移动终端，随时随地地实现教育者与受教育者之间的交流与沟通，以便有效进行交互形式的教学活动。移动学习与传统的一般学习而言，有着自身的特点：首先，移动学习具有数字化学习的某些性质，是一个全新理论；其次，移动学习的出现告诉人们电脑并非唯一的学习工具，只要是可以移动的终端设备，都可以加以借助使学生进行随时随地学习与交流；最后，移动学习需要一定的互联网和通信技术进行支撑，因此其在硬件系统上必须运用平板电脑、苹果或安卓智能手机、笔记本电脑等一定形式的移动设备帮助完成。

2 增强现实技术在移动学习中应用的重要价值

2.1 定位精准

移动设备应用极其注重移动性，所以，及时高效的获取相关用户信息与快速定位用户的地理位置具有重要的意义。当前手机定位主要有网络、GPS、基站这三种方式，然而无论哪种定位方式，都需要GPS或者启动网络，而增强现实技术在移动中的应用，可以有效提高移动用户的定位功能，进一步强化定位的精准性。

2.2 渲染逼真

增强现实技术在移动中的应用，可以将移动设备中的声音、图片、文字等虚拟信息镶嵌到现实场景中，并能够结合相关设备灵活采用算法，不但简便、高效、快捷，而且大大增强了移动设备场景渲染的生动性与逼真性，同时也极大地提升了移动学习的兴趣与动力。[2]

2.3 识别准确

移动终端技术需要准确获取现实物体，而且要迅速适应现实环境变化，为识别出现实物体，可以运用图像识别技术对事物的纹理、轮廓等进行提取与分析，并对目标的位置进行精确识别。而增强现实技术在移动中的应用还可以有效突破物体单一特征的识别，进一步增加物体识别的精确度与清晰度，且最大程度地强化了移动学习的成效。

3 增强现实技术的移动学习设计与开发模块分析

3.1 需求分析模块

从智能手机在大学生中的普及程度来说，随着手机的快速研发和使用范围，几乎每个大学生都拥有那么是安卓系统或者是苹果系统的智能手机。移动设备和通信技术的提升加速了学生移动学习方式的改变。传统的移动学习多以彩信、短信和网站为主，新技术下的移动学习多以交互式多媒体技术为核心。考虑到学生使用手机的频率和时间可知，他们已经能够非常熟练地使用智能手机，较好地掌握了智能手机的种种功能，因此以安卓和苹果系统的移动学习有着非常大的发展可能性。

3.2 功能设计模块

Vuforia平台目前作为免费的增强现实开发平台，有着较强的功能性和跨平台服务兼容性，有助于开发者高效开发适合自己模式的应用程序和功能板块，能够支持安卓和苹果系统的开发工具。Vuforia主要有以下几个功能模块：识别圆柱形物体、识别图像文字、识别多个目标信息、识别类似二维码的框架式标识物、播放视频影像、呈现按钮进行交互。[3]

3.3 技术实现模块

在技术实现的开发阶段，以相对应的移动平台为基础，开发对应的应用程序。比如高校教学，学生总是会受到所处学习环境的影响和束缚，结合增强现实技术本身更加符合学生课后自主学习的特性，高校教育可以将增强现实技术充分广泛运用于对学生英语听力训练的课后学习方面。教师将安装文件通过计算机发送给学生，学生加以安装进行使用，并在学生使用完毕之后采取访谈对话和问卷调查的方式收集整理相关数据，总结差异和联系，加以分析综合。

4 增强现实技术在移动学习中的应用方法分析

纵观增强现实技术的发展历史，我们可以发现它经历了以计算机为基础到以移动设备为基础的转变，以特定的标识物为基础到以识别真实场景的转变，在增强现实技术在移动学习上的应用方面也形成了一定的方式方法：

4.1 图像增强

借助图像开展的增强现实技术教育应用简单地来说就是借助移动设备上的摄像头来识别二维码、图片、文字等标识物，同时辅以3D图像以及多媒体技术信息映射到移动设备的屏幕上面，能够有效实现增强现实物体的目的，在当前主要运用在理解概念和操作方面的学习，具体表现为增强现实课本、在博物馆开展学习、外语学习等三个方面。[4]

4.2 位置增强

借助位置进行的增强现实技术教育应用指的是借助移动设备的无线移动网络、传感器、GPS等技术信息对学生所处的学习环境加以判定辨别，同时在其移动设备输出的显示屏幕上辅以一定的学习材料，在当前主要运用在探索科学课程方面的学习上，具体表现在学习科学课程、学习综合实践课程、在真实环境中的泛化学习三个方面。它与图像增强有着明显的区别：图像增强采用的是识别图像技术的方式，位置增强主要采用的是GPS等识别位置技术；二者之间又有着一定的相似性：它们在识别学生的学习环境后，都必然要在显示屏幕上呈现出一定的图像、文字、音频、视频等信息以此达到增强学生学习体验的目的。

4.3 场景增强

增强现实通过增强学生周围的现实场景，给学生呈现出完全不同过去传统意义上感知信息的手段方法，把虚拟世界的信息尽可能地运用于现实环境中，旨在将虚拟世界的信息和现实世界的物体在同一时空加以融合，使二者相辅相成，共同作用。结合增强现实技术基于自然的属性，学生可以全身心处在一种虚实无缝衔接、实时同步、自然无暇融合的环境中进行学习。移动设备的显示输出，又给学生提供了利用数字化屏幕更加生动直接地体验眼前的种种场景。借助增强现实技术的场景增强方法，能够将周围环境随时随地转变为学习资源，有助于增强学生学习的兴趣和积极性，可以有效地促进学生隐性知识到显性知识的快速转化，不仅能够增加学生学习知识的深度，同时也扩大了学生学习的视野和角度。

4.4 汇集、推送知识的智能化

众所周知，增强现实技术本身就具有超强的实用特性，能够让学生完全处于检索信息并获得感受的全新技术，学生在事先并不需要借助键盘等输入设备进行文字、图像、视频等的输入，他们只需要将智能手机上自带的摄像头瞄准需要进行搜索的物体，增强现实技术便可以自动加以搜索，同时借助智能化知识汇集的功能对计算机搜索出来的内容加以总结分析并进行一定的筛选，然后把筛选保存下来的有用信息推送至智能手机显示屏幕上，通过这种形式可以使得学生获取的信息更为及时、自然、直观、丰富。[5]

总而言之，增强现实技术在移动学习中的应用依然处于探索阶段，对于如何提高增强现实技术在移动学习中的应用效果等，仍需要相关工作者与研究人员的持续探究。然而，近些年来增强现实技术所取得的一系列成绩依然值得肯定，尤其是在工业、娱乐以及军事等领域的发展与应用，不但为这些行业的发展带来了前所未有的变化，同时也证明了其广阔的发展前景。随着增强现实技术的持续完善，特别是在移动学习中的科学应用，我们坚信增强现实技术必将会在移动学习领域以及其他领域博取更广阔的空间，并发挥出更大的功能与价值。

参考文献：

[1] 吴丽丽，李子运，张田. 增强现实技术在移动学习中的应用初探[J]. 现代教育技术，2012（7）.

[2] 金振威. 移动学习环境下增强现实技术的应用[J]. 东北师范大学，2014（5）.

[3] 王萍. 基于增强现实技术的移动学习研究初探[J] .现代教育技术，2013（5）.

[4] 高蓉蓉，吕森林. 基于手机的移动学习——教育技术研究的新热点[J]. 现代教育技术，2006（6）.

[5] 蔡苏，宋倩，唐瑶. 增强现实学习环境的架构与实践 [J]. 中国电化教育，2011（8）.