本文图片均来源网络

01AR/VR的特性以及教育潜力

1、将抽象的学习内容可视化、形象化

AR/VR能使学生利用3D模型来增强对现实情境的视觉感知能力。

学生能够通过多种不同的视角来观察3D模型，从而增强对现实事物的理解。

比如基于3D AR技术的天文学教学案例：老师和学生运用白板、投影、网络摄像头、增强现实空间和虚拟3D模型等组件来观察学习，同时通过旋转虚拟3D地球来探究地球与太阳、白天与黑夜的关系。

AR系统能够通过使用微粒、向量、符号等虚拟元素，让学习者用肉眼观察，诸如气流、磁场这类抽象的科学概念和难以观察到的现象，从而达到“百闻不如一见”的效果。

2、支持泛在环境下的情境式学习

在移动设备、无线网络、电脑仿真、游戏、模型和虚拟物体技术的支持下，移动AR系统能够使无处不在的合作式和情境式学习得到增强。

目前，已有一些移动设备上的AR游戏是为情境式学习而设计的。

例如，在Environmental Detectives中，学生会利用一个平板电脑去实时侦测、收集特定地点的数据，并对其进行分析和解读，最终基于各种关系得出结论。

让学生在真实空间中玩虚拟游戏，能够提升学生对环境的感知，能够促使他们结合所有环境因素做出明智的决定。

3、提升学习者的存在感、直觉和专注度

首先，AR能够给学习者一个特殊的空间，让他们感觉到跟其他人同处一个位置，这种存在感可加强学生对学习社区的认知。

其次，一个AR系统可以通过提供即时反馈和语音/非语音的提示来培养学生的直觉。

由于直觉对培养学习中的情感价值非常重要，而AR又恰恰能够将学习者、虚拟元素/信息，以及某些特性在一个真实环境中融合到一块，所以，AR在培养学习者直觉方面有巨大潜力。

4、使用自然方式交互学习对象

传统多媒体技术如flash实验无法模拟出“真实体验感”。例如中学概率知识点中有一个经典的抛硬币实验，虽然可以通过flash动画模拟抛硬币的过程，并统计出随机正反面的结果，但flash的画面均为计算机生成的虚拟画面，和学生所处的现实环境没有任何关联。

而仅通过flash的点击按钮，学生也没有真正现实环境中抛硬币的感觉。但用AR技术就可以用真实“抛”硬币的方式进行体验，拥有临场感，同时迅速地记录每一次的结果，获得实时反馈。

除此之外，基于AR的凸透镜成像实验，学生可以用手直接操作虚拟的蜡烛、透镜来改变物距，观察不同的实验现象，这种非鼠标、键盘操作的自然交互方式，与做真实实验的感觉基本是一致的。

02AR/VR教学应用的软件解决方案与工具

开发者不需要自己搭建系统架构，也不用理解底层SDK复杂的实现方式，只需要将AR模块嵌入到已有的业务逻辑中，就可以通过现成的开源代码或者平台工具，设计并开发属于自己的AR软件产品。

1、Z Space

Z Space 是一款全新的3D显示屏， 由美国加州Infinite Z公司开发， 它可以跟踪用户头的转动和手的动作，实时调整所看到的3D图像，并允许用户操控一些虚拟物体，就好比他们真实存在。

Z Space 的特点是：

（1）高速头部追踪让学生和3D物体之间能够进行顺畅的互动。

（2）利用虚拟现实操作笔，让学生可以通过笔式操作进行学习。

（3）利用触屏让Z Space和Windows应用使用起来更直观。

Z Space不仅可以成为满足课标的教学工具，还为学生老师提供了丰富的素材资源，在美国本土已有上万的学生正在使用Z Space STEAM实验室课件来进行学习。

2、Metaio

Metaio是由德国大众的一个项目衍生出来的一家虚拟现实初创公司，现已被苹果公司收购，专门从事增强现实和机器视觉解决方案，产品主要包括Metaio SDK和Metaio Creator。

目前用Metaio SDK和Metaio Creator开发出的程序，支持Android OS、iOS和 Windows等主流移动设备操作系统。

Metaio官方虽然没有像Z Space一样为教育领域提供通用的AR教学工具，但已有学者开发出基于位置服务的AR教育应用，并探究其在帮助学生快速熟悉校园、了解校园文化的效果。

3、ENTiTi

ENTiTi Creator是由以色列一家创业公司Waking App开发的一款AR作品制作工具，易学易用是它最大的特色。

该平台不需要任何编程、完全依靠鼠标拖放就能完成整个创建过程。 

ENTiTi是基于云计算的平台，可以在线3D视角查看内容，并自动适配各种终端，比如手机、平台电脑、三星Gear VR盒子、Vuzix智能眼镜等。

开发者通过它所发布出来的 AR 内容，只需要通过一个叫作ENTiTi View软件的入口，就可以轻松访问。

这意味着全球所有开发者所开发出的成千上万的 AR 内容，只需要一个软件即可全部浏览。

4、Wikitude

图6  使用wikitude sdk对书本内容增强显示的效果

Wikitude是一个移动增强现实开发平台，支持 Android、iOS、Black Berry 以及 Windows Phone 等多种手机智能操作系统。

目前，已有学者将Wikitude运用在语言教学等文科课程教学领域。

英语学习就是其中一个典型的应用场景——学生通过扫描写有英语单词的卡片，查看和单词内容相关的可交互内容（如，三维模型）等，这种学习方式特别适用于学龄前儿童和英语初学者。

该平台还可以和其他新技术结合，例如GPS。校园导览就是其中一个典型的应用案例——“活动先锋队”是一款基于LBS和AR的北师大校内活动导览应用， 在这个案例中实现了对校内建筑物的识别，并实时展示与该建筑或地点相关的校内活动信息。

、

03AR/VR教学应用的硬件解决方案

其中，国内具有代表性的方案有润尼尔“VR教育应用硬件解决方案”，该方案包含一个中心、两个基地、四个实验室，让使用者从视觉、听觉、触觉等多个维度，实现高度沉浸在虚拟实训、实验环境中的效果。

通过在三维虚拟环境中进行操作交互来模拟、还原真实实验情景。

图7  “124”立体化虚拟现实教育应用硬件解决方案

全息教学实验室主要由多套桌面级VR交互系统组成，全息成像技术能将抽象、晦涩难懂的知识以更生动、直观、立体的方式呈现在受众眼前，并实现虚拟与现实的融合。

系统适合应用于大型、贵重设备仪器的展示、加强学生对微观世界原理的认知，学习方式新颖有趣，加深学习者的印象与学习理解。

并在一定程度上，能够助力学生掌握VR课程开发能力，提高创新创业实践能力，实现从使用者升级为研发者的跨越。

04结语

随着AR/VR技术的不断发展与创新，AR/VR技术在教育领域的应用也将越来越成熟，未来我们将体验到更多有趣且有价值的应用。