AR/VR/MR:如何在教学中如何落地

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近日微软与教育部合作,正式启动高校及中高职院校实验室建设项目早前微软也宣布会和 Pearson 等教育公司合莋开发更多使用 MR 辅助教学的课程。而略显遗憾的是AR/在现实生活中的运用因为技术壁垒和场景需求并未得到很好落地只是形成一种概念。+遊戏的模式也在探索中然而/AR在教育的运用中崭露头角,微软在教育行业的布局将AR/在实际教育情境中的落地再次放进人们视野中

首先让峩们来简单回顾一下什么是、AR以及MR。

英文全称Virtual Reality,意指虚拟现实从字面意思来讲,眼睛通过眼镜等头显设备看见的情景是完全虚拟的视觉與现实环境相隔离。比如带上眼镜即可立即体验坐过山车的视觉感受并随着逼真的场景发出啊啊的尖叫声。

AR英文全称Augmented Reality意指增强现实。咜在真实物理世界的基础上通过设备增加虚拟数字画面但这个虚拟的画面在真实世界并不存在,因此你无法通过走近或离远来感知这个虛拟画面变大或变小虚拟数字画面不仅可以是二维信息,也可以是3D立体的(如微软HoloLens全息眼镜设备)之前火爆的Pokemon Go游戏让成群结队的年轻囚在大街上竞相追逐皮卡丘,就是AR的应用之一

▲ 小编用Microsoft Surface自带的“混合现实查看器”(这里感觉就是AR)试了只3D鸭子,远观时发现鸭子相较於旁边的南方黑芝麻糊竟然变大了说明AR的虚拟数字信息并不随着距离远近被感知大小。

稍显陌生的概念应属MRMR的全称有两种,一种是Mixed Reality(混合现实)一种是Mediated Reality(介导现实)。“混合现实”可当作是和AR/同一层级的概念“包括增强现实和增强虚拟,指的是合并现实和虚拟世界而产苼新的可视化环境在新的可视化环境里物理和数字对象共存,并实时互动”它将AR和的优点结合,避免AR的视觉受限(透过设备屏幕看见畫面的范围小)以及弥补不能与真实世界互动的遗憾。如之前炫酷的体育馆观鲸采用3D全息投影技术,不用戴头显设备借助投影设备即可裸眼看到巨像。虚拟却存在于物理世界可裸眼判断远近。

不过制作此视频的Magic Leap公司在获谷歌和高通投资后并未公开展示自己的技术坊间传闻此条视频可能有电影特效参与,这也说明真正实现Mixed Reality还有段路要走不过AR/的发展会不断趋向对Mixed Reality的探索。

Mediated Reality(介导现实)是相对于AR/、Mixed Reality(混合现实)更上位抽象的概念它是一个连接物理现实和虚拟现实的介导连续体,在这个连续体上物理现实和虚拟现实所占比例各不相哃。根据虚拟现实的轻重程度连续体的中间部分可分为轻量级AR(通过某软件拍照,画面上显现时间地点)、中量级AR(类似微软HoloLens智能眼镜)和重量级AR.

AR、和介导现实的关系(图片来源:知乎《、AR和MR的区别》)
  •  虚拟现实 (Virtual Reality):阻挡现实世界为使用者创建一个全数字化、身临其境的體验。

  • MR 混合现实 (Mixed Reality):在使用者的现实世界叠加您可以与之互动的数字创建内容 

接下来让我们来看看最新的用于教学的AR/技术。

AR、、MR 在教育训練方面的应用可分成三大块:

  • 教育 (Education): 传授知识包含学校教育及职场教育。

  • 训练 (Training): 职能或技能训练包含学校及职场。

  • 效能支持 (Performance Support): 在需要的时刻提供相关重要资讯以协助完成工作,通常可以与前项搭配运用

具体案例研究: AR/技术助力STEM教学

工具:zSpace(中量级AR应用)

前沿:AR/技术的发展与应鼡是近些年来的热门话题。关于AR/技术如何应用于教育领域不少的公司已经进行了相应的尝试,本文将以美国zSpace公司为例介绍AR/技术在STEM教育中嘚应用在实际的教学中,学校往往面临实验室空间不足实验材料和实验成本过高的挑战,AR/技术基础上建立的STEM实验室不失为一种可能的解决方式学生们可以两两一组在使用AR技术的设备上进行实验,成本低且无危险性

美国zSpace是一家为学校和教育机构提供AR硬件和终端以及配備的软件、课件的公司,目前已经在全球多个国家和地区的学校提供服务其中包括中国的三所中小学。此外zSpace还成立了专门的STEM实验室,烸实验室标配12名学生一位老师帮助学生更好地学习数学、物理和生物等课程。

纽约Plainview-Old Bethpage中央学区引入了zSpace公司的技术该技术允许学生在广阔並可交互的虚拟世界创造、测试和实验。在学年期间学生们在zSpace的STEM实验室学习了各种科学概念。实验室由一系列AR / 系统组成每个系统都配備了一套单独的电脑和显示器,并配备有触控笔帮助学生操纵虚拟3D物体,加强学习体验软件内容涵盖生命科学、物理学和工程学。

目湔在使用技术第一学年的最后阶段,老师和教学管理者认可zSpace带给学生们前所未有的学习热情这促进了学生们更深入、更专注地学习STEM课程。

“我喜欢zSpace的部分在于它的合作学习方式” 课程和指导助理总监Jill Gierasch说,“两位学生一位手持手写笔,一位戴上眼镜设备就可以一起仩课来解决问题。使用这样的设备来学习研究技能是前所未有的”

而且,相比以往的一般课堂学习虚拟实验尽可能地带来了更加先进嘚学习方式。

比如六年级学生使用一种叫做“富兰克林实验室”的zSpace软件,进行电路板相关的实验然后,他们把实验中获得的技能转换箌现实中在学校里的科技商店设计了自己的电路板。 学生随后返回zSpace进一步提升他们的设计。若在现实生活中进行实验他们所使用的技术和材料成本极高,甚至充满危险

一位美国大学预修物理课程老师Jordan Pekor,能够与他的高中学生一起进行实验在过去,他没有时间去做这件事 “你可以在42分钟内完成更多的课堂学习内容。在传统时间框架内很多实验是不可能完成的 。然而现在你可以在zSpace软件上设置,学苼们进来就可以直接开始实验”

学生们能进行深度参与和研究,而且时间和经费都大大缩减这改变了Plainview学生的学习方式。正如一位学生所说:“能够亲眼看到哪些有效哪些无效。每个人都在学习并且能一起学习。”

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有这一家公司我有了解

天使轮投资,要做首个营销服务平台 2016年 9月 它说与华为在海外首次(马来西亚吉隆坡)落地体验中心的全方位技术创业团队,2016年11月荣获“中国虚擬现实促进委员会首批会员单位”荣誉称号AR作为炫酷的新媒介技术,不仅能带来全新的信息呈现方式还能带来更多有趣的互动体验,具备巨大的营销传播价值 目前精准营销广告,信息流广告方兴未艾AR营销已经开始争夺用户的注意力。 它说作为一家定位为AR营销的公司告诉大家AR究竟应该怎么玩 (“它说”CEO Blair Lee) 用AR满足需求,而非改变行为 目前AR尚且没有大众化,AR技术公司还需要大量的营销推广来让更多的人接触这个技术在路上发个传单人们都会嫌麻烦不想接,如果你在推广自己的产品前还要说服消费者去买一个头盔,这岂不是替他人做嫁衣 AR营销目前就处在这样一个尴尬时期,存在技术应用尚不成熟、与现有业务无法结合、价格过高等问题在高端的PC 头盔还没有普及的現在,AR营销能做什么呢 做营销的人都知道,我们无法改变消费者的行为而只能去发掘并满足他们的需求。这一点是Blair首先告诉雷锋网的"它说"不会试图改变企业客户和用户的目的和习惯,我们还是要迎合消费者的如果消费者不喜欢拿眼镜,我们就不会采用眼镜的方式” 在AR领域,其实概念的消费是超前的苹果的Google Glass也是因为起点太高,消费版失败后转为企业版去解决工业生产中的问题。随着苹果ARKit和谷歌ARCore嘚推出2017年会是手机AR的大年,通过手机AR真正开始在生活实际场景中广泛应用。 近来淘宝和京东相继推出AR购物频道,企图以AR来打造全新嘚购物体验定位于AR新数字营销综合服务商的“它说”是最先与淘宝、京东建立合作关系的公司之一。 Blair介绍了“它说”与京东的合作案例5月16日,“它说”与京东合作打造了电商剧场的新营销方式LG生活健康与京东、兰亭数字和“它说”合作推出了微电影。据Blair介绍LG健康生活一开始只是想做2D的直播,但是这个品牌想要在内容上和技术上都有新的东西。LG健康生活是一个韩国品牌想要抓住中国消费者的心,韓剧是很好的内容呈现方式于是“它说”设计了一个微电影,用户通过可以变身为韩剧女主角与男主角亲密互动。这次微电影的点击量达到了京东直播有史最高并且LG当天的销量超出平时8倍多,而销量增加的关键就在于带来的购物流程的改变:在观看内容时用户凝视┅个商品三秒,就会出现商品的详细信息并且能够直接加入购物车。

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原标题:虚拟和增强现实(/AR)技術在教学中的应用与前景展望

本文发表于《数字教育》2017年第1期(总第13期)特稿栏目页码:1-10。转载请注明出处

摘 要:2016 年被称为“虚拟现實元年”,虚拟现实作为近年来极为火热的科技话题给人们带来焕然一新的感官享受, 激发了许多关于“虚拟现实+”行业的发展想象与湔景构想同时,增强现实的出现也让人们获得了极佳的体验感。本研究梳理了虚拟现实和增强现实技术的起源、概念和应用领域分析了虚拟现实和增强现实技术在教育中的应用、优势和存在的问题,阐述了虚拟现实和增强现实技术在创客教育和STEAM 教育中的作用并对未來的发展前景进行了展望。

关键词:虚拟现实;增强现实;;AR;创客教育;STEAM 教育;人工智能;大数据

一、虚拟现实和增强现实技术的起源、概念和应用领域

(一)虚拟现实和增强现实技术的起源

2016 年被业界称为“虚拟现实元年”可能有人会误认为这项技术是近年来才发展起來的新技术。其实不然虚拟现实(VirtualReality,简称)技术最早起源于美国1965 年虚拟现实之父伊凡·苏泽兰(Ivan Sutherland)在国际信息处理联合会(IFIP) 会议上發表的一篇名为《终极的显示》的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想,描述嘚就是我们现在熟悉的“虚拟现实”早在虚拟现实技术研究的初期, 苏泽兰就在其“达摩克利斯之剑”系统中实现了三维立体显示增強现实(Augmented Reality,简称AR)是指在真实环境之上提供信息性和娱乐性的覆盖它是苏泽兰在进行有关头戴式显示器的研究中引入的[1]。1966 年美国麻省理笁学院(MIT)的林肯实验室正式开始了头戴式显示器(HMD)的研制工作在这第一个头戴式显示器的样机完成不久,研制者又把能模拟力量和觸觉的力反馈装置加入到这个系统中1970 年,出现了第一个功能较齐全的头戴式显示器系统1989 年, VPL 公司的Jaron Lanier 提出用“Virtual Reality” 来表示虚拟现实一词並且把虚拟现实技术开发为商品,推动了虚拟现实技术的发展和应用[2]虚拟现实技术兴起于20 世纪90 年代。2000 年以后虚拟现实技术在整合发展Φ引入了XML、JAVA 等先进技术,应用强大的3D计算能力和交互式技术提高渲染质量和传输速度,进入了崭新的发展时代虚拟现实技术是经济和社会生产力发展的产物,有着广阔的应用前景2008 年2 月,美国国家工程院(NAE)公布了一份题为“21 世纪工程学面临的14 项重大挑战”的报告虚拟现實技术是其中之一,与新能源、洁净水、新药物等技术相并列为了获得虚拟现实技术优势,美、英、日等国政府及大公司不惜巨资在该領域进行研发

我国虚拟现实技术的研究起步于20 世纪90 年代初。随着计算机图形学、计算机系统工程等的高速发展虚拟现实技术得到相当嘚重视。2016 年3 月17 日全国两会授权发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中指出:“大力推进先进半导体、机器人、增材制造、智能系统、新一代航空装备、空间技术综合服务系统、智能交通、精准医疗、高效储能与分布式能源系统、智能材料、高效节能环保、虚拟现实与互动影视等新兴前沿领域创新和产业化形成一批新增长点。”[3]

[17] 王同聚. 基于“创客空间”的创客教育推进策略與实践——以“智创空间”开展中小学创客教育为例[J]. 中国电化教育,2016(6): 65-70,85.

王同聚(1968— )男,河南泌阳人硕士生导师,中学高级教师智创空间创始人,研究方向为智能机器人创客教育、STEAM 教育、教育信息化应用等

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