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汽车教学 AR、VR和体感等互动技术在教育创新过程中的优势与作用

时间:2021-01-18 11:52来源:绘芯教育 点击:

前段时间参加一个教育行业小型座谈会,与会嘉宾包括学前阶段、K12阶段和中高职业教育阶段的学校与公司。座谈会其中一个议题是讨论“教育信息化2.0”,大家围绕教育数字化、智能化和信息化这几方面展开了讨论,重点谈论了AR技术、VR技术和体感交互技术在教学中的应用。

客观来说,有一部分学校对AR、VR和体感这三种技术的了解不多,但是大家都有意愿和有计划将这些新技术引入教学环节。于是,我想结合自己浅薄的知识和经验,从技术原理、硬件方式、交互方式和应用学段等几个方面分析一下这三种技术在教育模式与教学方式创新过程中的优势与作用,希望能够给有兴味的学校提供一点参考。

技术原理

ARvr全息教育,技术名词叫做增强现实,简单来说就是将虚拟影像叠加在真实环境里面,用户可以在真实的环境里面与虚拟影像进行互动。VR,技术名词叫做虚拟现实,它是利用计算机技术生成一种模仿的环境,使用户沉浸到该环境中互动体验,用户只能看到虚拟的影像而看不到真实的环境。体感,是动作识别技术,通过肢体动作替代鼠标、键盘和触屏,实现腾空操控。用户同样可以在真实的环境里面与虚拟影像进行互动。

硬件外形和交互方式

AR,是通过手机、平板、电视等内置摄像头的智能硬件进行识别和交互,硬件的门槛非常低,但是单一AR的沉浸感和互动性偏弱。VR,是通过VR眼镜、头盔等特定显示设备,结合空间感应设备和手柄进行识别和交互,沉浸感和互动性很强。体感,是通过特定的3D深度镜头识别人体骨骼和三维空间,才能运用肢体动作进行交互,沉浸感和互动性也很强。

在这里多讲一下体感技术,微软在2010年发布KINECT1.0的时候,创下的吉尼斯纪录至今未被打破。曾被誉为语音技术之后的新一代人机交互技术。但是,3D深度镜头的硬件门槛限制了体感技术的发展。这种局面在iphone X发布之后逐步改变数字课堂,因为iphone X配置了3D深度镜头,随后国内的高端智能手机,高端智能电视,陆续开始标配3D深度镜头。

今年初发布的新款ipad也配置了3D深度镜头,苹果今年秋天即将发布的iPhone12也配置了3D深度镜头。 苹果的如意算盘应该是将iPad和iPhone组合起来,增强AR硬件和应用,逐步丰富苹果的AR生态。科技界预测,体感技术的发展,也因为苹果的AR生态建设得到极佳的机遇。

主要应用的学段

从技术的角度来看,AR、VR和体感这三种技术适合学前至大学各个学段的教学应用。在幼儿园里,能为幼儿提供寓教于乐的游戏化教学,例如:生活习惯模仿练习,科学自然知识的认知和探索。在小学里,能为小学生提供仿真场景学习体验,例如:历史场景的重现,危险的安全场景体验。在中学里,能为中学生提供虚拟实验,例如:化学实验、物理实验和生物实验。在大学里,能为大学生提供模仿职业实训,为日后的就业打下坚实基础,例如:民航模仿舱实训,医学临床模仿实训,设备维修模仿实训。

但从目前综合情况来看,AR技术和体感技术是基于真实环境下的虚拟体验与互动vr全息教育,无需佩戴外置的设备,愈加适合学前至中小学阶段。特别是运用在安全教育、科普教育、体能锻炼、智能评测等领域。

VR技术需要佩戴眼镜或头盔,是完全虚拟的体验,部分少年儿童会有眩晕等不适,因而更适合中学至大学的阶段。特别是运用在职业教育、技能培训、科普教育等领域。

互补与融合

客观来说,AR、VR和体感这三种技术都有各自的优势与不足,单一的技术很难满足教育模式与教学方式创新的需要。因而,多种技术的互补与融合成为必然的趋势。

从小的方面来看,AR技术与体感技术的融合已经在安全教育、科普教育和智能评测方面取得了显著的成果。典型的例子就是“恩授”AR体感互动教学系统已经在全国3000多家幼儿园、小学和科普教育基地广泛使用。

从大的方面来看,融合AR技术、体感技术和全息技术的混合现实技术(简称MR)已经在航天航空、军事等特殊领域的教育与培训方面取得了显著的成果。典型的例子就是微软的HoloLens,已经在多个尖端科技领域广泛使用。

结语:

2020年,5G进入了发展快车道。 AR、VR是5G的十大应用场景之一,在5G的赋能下不断创新发展,尤其在教育行业。

2020年8月,中国移动发布了《5G+智慧教育白皮书》,总结出“5G+智慧教育”的三大优势:一,是网络承载统一,学校不再需要部署多种网络;二,是超高带宽,保证了智慧课堂中的交互显示终端设备虚拟驾驶,信号传输及处理终端设备,不只能够完优秀再现4K级别的画面效果,还能够承载即将到来的8K交互终端设备;三,是速率更快,延时更低。

中山大学赖剑煌教授认为,5G、AR、VR的结合交融有助于教育数字化、教育智能化和教育信息化,也有助于教学评价客观化、教学治理通明化,最终实现教育公平化,让每个孩子通过教育改变自己的命运,实现自己的理想。

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