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增强现实技术下的学具设计与实现

李鹏飞  
【摘要】:增强现实(Augmented Reality,简称AR),它是对数字化技术的延伸,是由虚拟现实技术发展起来的一种新型技术。增强现实是利用数字摄像头来获取现实世界的物体、图案、标识等影像数据,同时使用计算机图形算法计算标记,使其在设定好的标识物上叠加一层虚拟的数字信息,让受众通过数字设备获取更多的动态信息(文字、图像、声音、三维模型、交互控制),从而使受众有了“身临其境”的感觉,给受众带来了真实的感受和体验。得益于科技的不断进步,增强现实技术的“入门门槛”已经越来越低,目前很多不同领域的公司和机构亦已投身于增强现实的研发和创造之中。学具,辅助教学的工具,是学习者在学习时用来帮助学习者理解复杂事物的统称。学具可以通过具体实物或者模型等,为学习者提供直接的观察或者体验,使学习者将具象和抽象的概念结合起来,从而理解和掌握所学的知识。增强现实学具,是在基于增强现实技术的基础下,将传统意义上的学具和计算机所制作的虚拟的、数字化的资源结合起来,为学习者更好地进行学习开发的基于数字化设备的学习工具。它不仅具有传统学具的直观、真实的优点,而且学习者还可以通过一定的交互操作,在任何时间、地点都能进行学习,使其不受到其他因素的影响。这些优点是传统学具无法比拟的,因此增强现实学具可以借此在教学中发挥更大的作用。本文首先对增强现实及其在教学中的应用情况和学具等的相关研究进行了综述,然后总结了增强现实技术教学应用的理论基础,从而为接下来的增强现实学具的设计和实现提供了理论基础。随后,本文从增强现实学具的适用性分析、设计原则和具体的开发流程三方面对增强现实学具进行了详细的设计。本文最后对增强现实学具进行了个案研究。根据上一部分总结出的开发模式,详细阐述了开发增强现实学具的全部过程。首先从教学内容,学习主体,应用情境和途径三方面进行了需求分析;在设计阶段,完成了学习资源设计、程序设计和教学设计;在开发制作阶段,笔者用SketchUp、Photoshop等软件制作出了三维模型,图片和视频等多媒体素材。并使用“天眼”开发平台制作完成了增强现实学具的相关内容。增强现实学具可以提高学习者的学习兴趣,激发其学习动机,有效地进行情境学习,可以给当前的教学带来全新的体验,对未来教学起到积极的促进作用。


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