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        工程日志

        汽車教學 AR、VR和體感等互動技術在教育創新過程中的優勢與作用

        作者:繪芯教育 發布時間:2021-01-18 11:52 次瀏覽

        客觀來說,AR、VR和體感這三種技術都有各自的優勢與不足,單一的技術很難滿足教育模式與教學方式創新的需要。從小的方面來看,AR技術與體感技術的融合已經在安全教育、科普教育和智能評測方面取得了顯著的成果。

        前段時間參加一個教育行業小型座談會,與會嘉賓包括學前階段、K12階段和中高職業教育階段的學校與公司。座談會其中一個議題是討論“教育信息化2.0”,大家圍繞教育數字化、智能化和信息化這幾方面展開了討論,重點談論了AR技術、VR技術和體感交互技術在教學中的應用。

        客觀來說,有一部分學校對AR、VR和體感這三種技術的了解不多,但是大家都有意愿和有計劃將這些新技術引入教學環節。于是,我想結合自己淺薄的知識和經驗,從技術原理、硬件方式、交互方式和應用學段等幾個方面分析一下這三種技術在教育模式與教學方式創新過程中的優勢與作用,希望能夠給有興味的學校提供一點參考。

        技術原理

        ARvr全息教育,技術名詞叫做增強現實,簡單來說就是將虛擬影像疊加在真實環境里面,用戶可以在真實的環境里面與虛擬影像進行互動。VR,技術名詞叫做虛擬現實,它是利用計算機技術生成一種模仿的環境,使用戶沉浸到該環境中互動體驗,用戶只能看到虛擬的影像而看不到真實的環境。體感,是動作識別技術,通過肢體動作替代鼠標、鍵盤和觸屏,實現騰空操控。用戶同樣可以在真實的環境里面與虛擬影像進行互動。

        硬件外形和交互方式

        AR,是通過手機、平板、電視等內置攝像頭的智能硬件進行識別和交互,硬件的門檻非常低,但是單一AR的沉浸感和互動性偏弱。VR,是通過VR眼鏡、頭盔等特定顯示設備,結合空間感應設備和手柄進行識別和交互,沉浸感和互動性很強。體感,是通過特定的3D深度鏡頭識別人體骨骼和三維空間,才能運用肢體動作進行交互,沉浸感和互動性也很強。

        在這里多講一下體感技術,微軟在2010年發布KINECT1.0的時候,創下的吉尼斯紀錄至今未被打破。曾被譽為語音技術之后的新一代人機交互技術。但是,3D深度鏡頭的硬件門檻限制了體感技術的發展。這種局面在iphone X發布之后逐步改變數字課堂,因為iphone X配置了3D深度鏡頭,隨后國內的高端智能手機,高端智能電視,陸續開始標配3D深度鏡頭。

        今年初發布的新款ipad也配置了3D深度鏡頭,蘋果今年秋天即將發布的iPhone12也配置了3D深度鏡頭。 蘋果的如意算盤應該是將iPad和iPhone組合起來,增強AR硬件和應用,逐步豐富蘋果的AR生態?萍冀珙A測,體感技術的發展,也因為蘋果的AR生態建設得到極佳的機遇。

        主要應用的學段

        從技術的角度來看,AR、VR和體感這三種技術適合學前至大學各個學段的教學應用。在幼兒園里,能為幼兒提供寓教于樂的游戲化教學,例如:生活習慣模仿練習,科學自然知識的認知和探索。在小學里,能為小學生提供仿真場景學習體驗,例如:歷史場景的重現,危險的安全場景體驗。在中學里,能為中學生提供虛擬實驗,例如:化學實驗、物理實驗和生物實驗。在大學里,能為大學生提供模仿職業實訓,為日后的就業打下堅實基礎,例如:民航模仿艙實訓,醫學臨床模仿實訓,設備維修模仿實訓。

        但從目前綜合情況來看,AR技術和體感技術是基于真實環境下的虛擬體驗與互動vr全息教育,無需佩戴外置的設備,愈加適合學前至中小學階段。特別是運用在安全教育、科普教育、體能鍛煉、智能評測等領域。

        VR技術需要佩戴眼鏡或頭盔,是完全虛擬的體驗,部分少年兒童會有眩暈等不適,因而更適合中學至大學的階段。特別是運用在職業教育、技能培訓、科普教育等領域。

        互補與融合

        客觀來說,AR、VR和體感這三種技術都有各自的優勢與不足,單一的技術很難滿足教育模式與教學方式創新的需要。因而,多種技術的互補與融合成為必然的趨勢。

        從小的方面來看,AR技術與體感技術的融合已經在安全教育、科普教育和智能評測方面取得了顯著的成果。典型的例子就是“恩授”AR體感互動教學系統已經在全國3000多家幼兒園、小學和科普教育基地廣泛使用。

        從大的方面來看,融合AR技術、體感技術和全息技術的混合現實技術(簡稱MR)已經在航天航空、軍事等特殊領域的教育與培訓方面取得了顯著的成果。典型的例子就是微軟的HoloLens,已經在多個尖端科技領域廣泛使用。

        結語:

        2020年,5G進入了發展快車道。 AR、VR是5G的十大應用場景之一,在5G的賦能下不斷創新發展,尤其在教育行業。

        2020年8月,中國移動發布了《5G+智慧教育白皮書》,總結出“5G+智慧教育”的三大優勢:一,是網絡承載統一,學校不再需要部署多種網絡;二,是超高帶寬,保證了智慧課堂中的交互顯示終端設備虛擬駕駛,信號傳輸及處理終端設備,不只能夠完優秀再現4K級別的畫面效果,還能夠承載即將到來的8K交互終端設備;三,是速率更快,延時更低。

        中山大學賴劍煌教授認為,5G、AR、VR的結合交融有助于教育數字化、教育智能化和教育信息化,也有助于教學評價客觀化、教學治理通明化,最終實現教育公平化,讓每個孩子通過教育改變自己的命運,實現自己的理想。

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