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浅谈AR技术对高校学科教育的影响

发布时间:2019-12-27 13:34:21? 文章来源:/? 作者:蓟编辑? 阅读:次


(山东建筑大学,250101)
摘要:近年来,AR技术迅猛发展,尤其在高校学科教育领域发挥着越来越重要的作用。本文通过介绍AR技术的特点,阐述了应用AR技术对高校学科教育的深远影响。
关键词:AR技术;高校;教育

引言
随着我国现代化科学技术的快速发展和完善,尤其是多媒体3D处理技术和低成本传感显像部件的开发应用,使虚拟现实技术得到了大力支持并飞速发展,虚拟人机交互与现实世界得到了越来越多的结合应用。
目前,中国的教育方式不断更新,教育观念也在陆续发生变化,这些变化向传统教育提出了新的挑战。各大高校为了使学生们毕业后能够更快的融入社会或是实现自己的理想,便增加多学科同时教育课程。这虽然能够增长学生们的知识及阅历,但与此同时学生们的学习压力逐渐变大,尤其是部分偏于理论与原理记忆的学科更是让学生们疲乏。再加上国家高校改革建设的迅速发展,各大高校的招生人数普遍增多,这又在一定程度上增加了学生们的学习及竞争压力。
AR技术的出现可以有效的缓解这一重大问题。AR技术与多学科相结合,颠覆了传统教育形式。根据欧美日等一些发达国家的使用经验,我国多数做AR教育公司的实践,以及各大部门的调研数据分析来看,AR技术对高校教育已经产生了质的影响。
一、AR技术的概述
AR是“AugmentedReality”的缩写简称,是在虚拟现实(VirtualReality)技术基础上发展起来的,也被称为“混合现实”、“扩增实境”。AR通常首先借助于某种设备(最典型的是摄像头)获取“现实”的影像,然而在这种影像却不是如传统视频应用那样的原封不动展示到屏幕上,而是经过了一道信息技术的处理,将在原生的影像上叠加上过了一道信息技术的处理,将原生影像上叠加山文字,声音,虚拟图像形象等信息之后再展示给用户。
我们可以理解为它是一种可以利用技术手段将虚拟画面投放到现实世界中来,所呈现的画面可以让人亲眼看见而且投放出的单位拥有声音、肢体等行为动作。AR技术就是增强现实与虚拟相互融合的创新技术。其主要作用就是通过摄影机所处的位置将已经处理好的图像、视频以及3D模型投射到应用场景当中,可以根据不同的需求做出相应的技术实现。
二、AR技术的原理及特点
AR系统中,成像设备,跟踪与定位技术和交互技术是实现一个基本系统的支撑系统。其主要工作原理如下:
首先摄像头和传感器采集真实场景的视频或者图像,传入后台的处理单元对其进行分析和重构,并结合头部跟踪设备的数据来分析虚拟场景和真实场景的相对位置,实现坐标系的对齐并进行虚拟场景的融合计算;交互设备采集外部控制信号,实现对虚实结合场景的交互操作。系统融合后的信息会实时地显示在显示器中,展现在人的视野中。
AR增强现实技术有有以下特点:
1.虚实结合。AR技术能够实现虚拟实物与实际环境的结合,让真实世界与虚拟物体共存。
2.三维式的沉浸。AR技术通过模拟真实实物的形态和功能,让使用者可以沉浸其中。不仅可以模拟视觉、听觉,甚至是嗅觉、味觉都能真实模拟,极大地增强了沉浸感。
3.实时交互。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 AR技术实现虚拟世界与真实世界的实时同步,通过五感来实时传递数据并进行反馈,完成了人机的实时交互。
三、AR技术对高校学科教育的影响
3.1AR对教材的影响
随着科学技术日新月异的发展,教学理念的不断创新,采用AR技术将教学相关的学科优势相结合,组织编辑教材,为各大高校的学科教育提供了一套完整的解决方案,现已成为近代高校教材出版社工作的全新理念。借此AR技术在高校学科教材中的应用越来越广泛。在加入AR技术所产生出版的3D机械领域教材中的应用尤为突出。
基于AR技术的3D教材是经由专业人员收集材料数据做好准备、由制作部门仿真建模以真实还原物体、由编程部门编写程序并优化场景、最后由人员进行系统集成和组织测试。一整套教材内容包含手机客户端的app软件、纸质版具有扫描图的教材、系统云端资料等构成。学生们通过手机app扫描教材上的图片,真实呈现所学模型并可以手动操作。这一重大进步不仅可以提高学生的学习兴趣,同时虚实结合、实时交互的学习方法可以极大的提高学习效率。
教育的本质是传递信息。据专家表示人类通过视觉获得90%的信息。AR技术将眼球获得的画面转变成对视觉具有冲击力的增强实景,这为传统教育提供了新的手段。增强现实技术将原本课本教材中的实例图片叠加上模型及对应相关视频及音频,利用视觉和听觉的双层刺激体验,输送给学生更多、更易懂、更有趣的知识。通过对学科教材出版的影响,AR技术对高校学科教育的也在潜移默化当中。AR技术使得传统教育形式变得生动迷人,令枯燥乏味的学科教材变成了会说话、会变形的“智能家教”,促进国家教育的推广。
3.2AR对课堂的影响
AR白板代替课堂中的黑板是AR技术在高校学科教育中的突出应用。老师通过事先建立好的结合AR技术的各学科ppt,将原本枯燥的、晦涩难懂的课本知识转变成具有视觉和听觉冲击力的真实体验,使得原本固定不变的课本知识变成了可以看到、听到甚至可以操作的实际场景,让学习的过程变成了一次惊喜不断、美轮美奂的感官盛宴。结合AR技术的课堂可以极大的调动学生的积极性,激发兴趣,有助于加深学习成果,巩固学习知识。比如在机械类液压传动的ppt中可以结合AR技术添加液压泵的三维模型以及爆炸图,同时利用画笔进行勾画,不仅使得课堂氛围高涨,还极大的吸引了学生的眼球及学习欲望,加深了学生的理解记忆。在生物医学的ppt中结合AR技术添加细胞的三维模型(这里的模型可以拆分缩放),有利于学生对各种细胞的结构组成加深印象并记忆,使得教学效率得到极大的提高。在高校金工实习的课堂中,结合AR技术在白板上对同学们事先进行学前教育额不仅可以极大的节约实践材料,而且在一定程度上加深了学生对操作流程的记忆,提高了学生们的安全意识,避免事故伤亡的发生。
AR教学课堂,让学生们体验过后流连忘返,印象深刻。使得原本传统教育的要你学变成了我要学、我想学。节省了老师的备课时间的同时还能将难点的教学点直观化,极大促进教学模式的改革创新。
四、结束语
21世纪是虚拟现实技术成熟并广泛应用的时代,其中AR技术必定会给当前各大高校的学科教育带来一场质的改革。一成不变注定灭亡,主动创新才能永生。各大学校的教育工作者以及教育的技术创新者们要勇于踏上风口浪尖,为国家高校学科教育的质量和效率做出自己贡献。
参考文献
[1]李建荣、孔素真,虚拟现实在教育中的应用研究[J].实验室科学,2014(60)
[2]彭文君,浅谈虚拟现实技术在机械工程领域的应用,郑州大学机械工程学院,2015
[3]周忠、周颐、肖江剑,虚拟现实增强技术综述,中国科学院,2015(45)
[4]宋春雨,基于移动终端的增强现实装配技术[D].广州:广东工业大学,2014
[5]戴成元、刘芳英,虚拟现实技术在大型建筑规划互动分析中的应用研究[J].水资源与水工程学报,2012.8

本文来源:浅谈AR技术对高校学科教育的影响:/lunwen/7805.html

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