谈增强现实和虚拟现实技术在课堂教学中的应用

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1、谈增强现实和虚拟现实技术在课堂教学中的应用　　随着计算机硬件和软件技术的不断发展，许多当年受限于各种技术问题而无法普及的科技产品也涅��重生并逐渐流行起来。其中就包括最近以游戏PokemonGo红遍全球的增强现实技术（AR）以及将2016年定义为元年的虚拟现实技术（VR）历史发展其实上述两种技术早在上世纪就崭露头角了。以虚拟现实技术产品为例，已知的世界上的第一台虚拟现实产品诞生于1956年，是摄影师MortonHeilig发明的设备Sensorama（如图1），这是一款集成体感装置的3D互动终端，它集3D显示器、立

2、体声音箱、气味发生器以及振动座椅于一身，用户坐在上面能够体验到6部炫酷的短片，内容包括《萨宾娜的日期》《我是一个可乐瓶》等，这一领先当代科技的设备带来了新潮的体验。当然，它看上去巨大而且笨重，更像是一台医疗设备，同时也不是所有人都有勇气享受这种刺激的，因此很快它就销声匿迹，淡出了人们的视线后期的虚拟现实设备又经过了多次改进，1984年，Jaron9Lanier公司推出了世界上第一款商业虚拟现实设备――RB2（如图2）。这款30多年前的设备不仅与现在主流的虚拟现实设备的外观相近，甚至还配有体感追踪手套，可以实现一定的

3、交互操作2009年，得到众筹资金的OculusRift项目重启了当今虚拟现实项目的研发，尤其是在2014年该项目被Facebook以20亿美金收购后其软硬件开发的速度也越来越快，终于在2016年初将产品正式投入市场。同年，HTCVive、PSVR等重磅设备纷纷发售，由此衍生的各种应用铺天盖地而来，关于虚拟现实的新闻一时间充斥着各大媒体，让人真切地感受到VR真的来到了我们身边！由只能看视频的冰箱大小的设备到能够戴在头上进行各种互动的头盔，虚拟现实技术的发展不是一朝一夕完成的，而是几代人共同智慧的结晶增强现实技术同样也

4、是科技逐步发展的结果，这一技术于1990年被提出，1998年第一次应用于实时直播（Sportvision开发的1st&Ten系统）。而1999年ARToolKit开源增强现实开发工具的出现（奈良先端科学技术学院的加藤弘开发）使得增强现实技术开始广泛应用。其最初的应用还是局限于广播电视行业，如各大电视台引进的虚拟演播室系统，各电视台的气象播报节目等，往往是将虚拟的环境与真实主持人进行场景融合。2013年央视春节联欢晚会的舞台则将这种应用方式发挥到了极致技术关联9从原理上讲，虚拟现实技术是利用先进的软硬件技术，用虚假的

5、信息欺骗使用者的视觉、听觉、运动甚至触觉、嗅觉等感知，使人产生身临其境感觉的技术。增强现实技术则是在可确定的真实环境中叠加计算机生成的虚拟信息，从而混淆观众感知的技术我们可以发现，这两种科技有一定的关联性：有人认为虚拟现实技术是增强现实技术的极致，因为它将所有的真实环境全部叠加、替换成了虚拟信息（如图3）；还有些人认为增强现实技术是虚拟现实技术的分支，因其在虚拟环境中混入了部分真实信息（如图4）无论认同哪种观点，不可否认的是，虚拟现实技术与增强现实技术二者之间具有较多共通性，我们可以通过它们的技术特征（如表1）来继

6、续确认这点如果将虚拟定义为“假”，将现实定义为“真”，我们可将虚拟现实理解为“以假乱真”，将增强现实理解为“真假难辨”应用前景9“读万卷书，行万里路”是古人对知识获取和应用的概括，意思就是以阅读增长才识，以体会增长见识，学以致用。在当今的课堂教学中，教师通过使用多媒体技术，将视频、图像、交互性课件等资源展示给学生，使学生对知识产生更深刻的理解，在课堂上就能够增长见识。虚拟现实和增强现实技术的出现，能更深入课堂教学，带给学生更加“真实”的体验。课堂教学中有了这两种技术的支持，不仅能够“行万里路”，甚至可以跨越时间与空

7、间，体验过去与未来，置身于微观世界、宇宙洪荒让我们想象一下：在一堂关于问路的英语口语练习课上，当学生戴上设备，进入真正的纽约街头，并在熙熙攘攘的异国环境中真正地体验一次问路过程的时候，这一切对学生尤其是对偏远地区的学生来说，将会是一次多么难忘的经历（虚拟现实技术）。又如，语文课上，当老师带领学生朗读《鸟的天堂》时，教室中间生长出一棵榕树，并在短短的时间独木成林，学生们坐在树林中亲眼看到地板变成水面，屋顶化为天空，还有遮天蔽日的千万只鸟在身边飞舞……置身于鸟的天堂，又有哪位学生体会不到巴金先生当年的感受呢（增强现实技

8、术）？硬件配备就在课堂上实现虚拟现实和增强现实技术教学而言，我们首先需要考虑的是硬件设备的使用。当前这两种技术都处于起步阶段，各种硬件设备的规格也参差不齐，表2是笔者整理的可用于课堂教学的部分硬件设备列表表格中的入门级代表实现这一技术应用的基础硬件标准，同时也是最容易在课堂普及的设备。标准级别是增强了体验的常见设备，具有一般的性能和�9R场体验感。高端设备都