利用AR技术实现可视化教育

杜煜　岳俊华　甄文铭　解乘　高鹏志

【摘要】社会的发展需要更多的人才，开发新的教育形式和内容是必然趋势，当今的教学方式都存在效率不高、内容枯燥无味、学生学习兴趣低，注意力分散等问题，我们可以利用AR的可视性用在教育，可以设计出吸引人的虚拟真实世界教学内容，从而大幅度提升学生们的学习动力、激发学习兴趣，提高学习效率

【关键词】AR技术 智能设备 可视化教育

一、引言

AR教育可视化可以使用在任何年龄的学生，并且能高效的学习，在实验室中减少了化学、物理学实验的危险性，进行虚拟的实验，同时获得和真实实验同样的效果，使教学的风险大大降低，本着让高效课堂的实现，使地域不同的老师、学生能在同一个虚拟课堂中，并且达到虚拟真实的互动，减轻教师的负担，给同学以新鲜感，提高学习效率。

二、系统的研究目的

1.AR技术的兴起

AR技术对比VR技术而言，AR技术的实际运用已经趋近成熟，并且在运行硬件设备要求较低，可以轻易的大众化。其实早在2010年，日本已经把AR技术和落雁3D技术应用在游戏机上了。任天堂游戏公司3DS游戏机已经在全球销售高达6000万台，而索尼的PSV游戏机在全球的销量也高达1500万。由此可见AR技术已经可以运用在市场营销了。

2.AR特点包含以下两方面：

（1）AR的优越性体现在他可以把虚拟世界和现实世界相连接，从而实现虚拟和真实世界共存

（2）AR实现虚拟现象和真实生活的实时同步，满足使用者在现实世界中实在得感触虚拟现象中模拟的物体，增强使用的安全性和新鲜感。

三、系统的技术支持

1.系统开发环境

就如今的AR技术而言，在经过多年的商业用途，其核心技术已相对成熟，而且以现在的技术，将其应用在普通的智能手机也不是大问题了。

2.系统的用户体验

就目前的情况来看，AR行业的兴起还需要一个引领者，就像当年智能手机的兴起一样，需要创造一个类似于《水果忍者》这类完全創新的系统来将AR技术带领到一个新的高度。AR技术需要这样一个巨头，以相对低廉的价格、易于普及的方法带给人们颠覆性的体验，这样就会是AR技术真正的爆发。不然AR技术永远只会是别人眼中的玩具、富人眼中的投资风险项，如果这样，那AR技术将不会有大的作为。所以就目前来说，《pokemon GO》的成功将带领一波AR技术的浪潮。

四、问题分析

在此之前，让AR技术代替传统教育存在着以下问题：

1.如何利用AR技术令书本上的生物结构、立体几何等内容实现3D化，更好的让同学理解。

2.如何使AR技术应用于物理、化学实验。

3.如何使学生、家长和老师接受AR教育。

五、问题解决

将几何图形、生物构造、物理化学实验通过AR摄像头传输到大屏幕上，形成立体图形和虚拟实验，可以让学生们更立体的感受真实图形与实验，保证了学生和老师的安全。如图所示，

六、研究的原因与价值

近年来，“将AR技术带进课堂”已经成为国际教育研究工作者们的共识了。AR技术能把虚拟和真实联系在一起，把想象的事物表达出真实感、互换性和多样的学习环境。虚实结合，让学生在现实学习中进行可视化的虚拟操作，动手操作虚拟对象进行学习。从而加深对概念，不易理解的事物的理解，吸引学生的关注，帮助他们理解并掌握学习内容。

七、结语

由杜煜、李赫群、高鹏志、解乘、甄文铭以及岳俊华老师共同开发的AR技术软件能够让同学有画面感。因为AR呈现的内容是3D立体的，给人以身临其境的感觉。有助于学生理解和记忆。通过AR技术，学生们的课堂体验从老师在黑板面授到三维立体，不再是书本和老师的板书呈现出的平面内容，而是给人以真实的三维内容。

参考文献：

[1]朵雯娟.虚拟现实中图像增强现实AR的使用价值与技术研究[J].现代电子技术，2018，41（19）：75-78.

[2]顾培蒂.可视化技术在教育中的应用[D].北京师范大学，2008.

[3]潘冬玲.AR增强现实技术在《机械制图》课程教学中应用初探[J].轻纺工业与技术，2018，47（09）：45-46.

[4]鲍佩佩，方卫.AR智能导视系统应用设计研究[J].艺术教育，2018（20）：69-70.