从创新扩散角度看增强现实技术的教育应用

1、    从创新扩散角度看增强现实技术的教育应用    三、增强现实技术在教育教学中的扩散机制从创新扩散的角度来看待增强现实，作为一门有待在发展中完善的新技术，创新的采用需要一个学习的过程7，技术创新的扩散过程主要通过“干中学”（learning by doing）实现，“边干边学”导致边际成本下降，当达到一个“临界水平”时，潜在采用者会采用创新，而这一过程的重复会不断推动新技术的普及。笔者曾结合k.lonigo的教学媒体选择模型，从增强现实技术当前的成本和效能角度出发，发现在多种学习类型中增强现实都还不是最优媒体8。随着成本下降到临界点之后，增强现实的能

2、效比会得到改善，才有机会成为更多学习类型中选用的教学媒体。当前增强现实技术的采用者数量还不足以形成“潮流效应”，针对这一现状，可以通过“干中学”降低边际成本，扩大采纳者数量。如何实现“干中学”呢？增强现实已经在一些需求较高、成本不敏感的教学领域优先应用，要更进一步在一般课堂中运用增强现实技术，可以通过开发丰富的资源或者降低增强现实内容制作及使用难度实现，如果能够在现有平台或硬件的基础之上实施，会更加促进“干中学”。使用增强现实技术的课堂，还需要一个类似powerpoint的整合软件，既可以处理一般精度的3d模型，又可以整合呈现增强现实环境。换言之，一般课堂需要一套普及性更好的增强现实解决方案，

3、当课堂的一般需求被满足之后，就会产生新的需求，增强现实技术与教育的结合会以“s”型曲线循序发展。四、增强现实技术在教育教学应用中的新思路为了进一步探讨教育教学中应用增强现实技术的具体路径，笔者以英语词汇教学为例，分析增强现实在教学应用中的作用原理、存在问题，并提出轻量级解决方案。词汇学习是当前增强现实教学应用研究中的一个重要领域，在2016年之前已有增强现实英语词汇辅助学习工具的相关研究。根据英国学者奥格登（ogden）和理查兹（richards）意义的意义一书中的语义三角理论（见图1），客观事物、符号、意义之间存在一种相互制约、相互作用的关系9，符号与客观事物之间的联系不是必然的。对于词汇学

4、习来说，词汇和所指代的事物之间通过语义三角建立联系，词汇和事物没有直接关系，意义（或概念）存在于人的思维中。第一语言习得时，学习者往往是在符号和事物之间建立意义联系，而二语习得中，学习者经常会使用第一语言作为中介，使得学习过程更加复杂，也增加了认知的负荷。根据建构主义学习理论，为了促进意义的构建，学习要在一定的情境下进行，而增强现实技术可以搭建这样的情境。增强现实在语言教学中发挥作用的情境，区别于虚拟现实情境，它不是对现实环境的复刻或模拟，而是在现实存在的情境元素中实时增加意义符号，将符号与意义的联系具体化、可视化。通过增强现实建立的情境，在形象性的内容上直接附加信息，符号与事物的联系由隐性转

5、为显性，降低了学习者的认知负荷，有利于学习者在已有经验上构建新的语言技能。之前不少研究英语词汇增强现实教学的案例，多利用unity3d、3d max、maya等软件，结合不同的编程语言和增强现实开发工具实现。这些案例中开发或者应用的词汇辅助学习软件，其共同特点是技术门槛高、通用性差。仅是开发环境的搭建，就对增强现实技术的潜在使用者构成了障碍，同时还存在多平台需多次开发的问题。从当前增强现实技术的发展现况来看，降低教学应用中的边际成本十分重要。对于一般教师，可以将入手难度较低的通用ar工具引入教学过程，以在词汇学习中搭建适当的增强现实学习环境。ar工具选择的基本原则是在保证教师一定的编辑自由度的

6、同时，减少对跟踪、识别以及交互编程等方面的技术学习要求，满足基本课堂教学需求，让部分教师先成为用户。通过这种普及方式，实现前文提到的“干中学”，一方面在增强现实的教育应用中产生更为精准的发展需求，另一方面也给技术本身的发展成熟提供了缓冲期。在移动ar领域，已有满足上述要求的低成本工具，如123d design（tinkercad）、3d builder、entiti、视+ar等。在英语词汇增强现实场景制作中，可以选择windows系统自带的3d builder应用结合在线模型库进行建模，用免费的“视+ar”平台进行内容呈现。（1）建模工具3d builder是微软的轻量级建模软件，内建一些常见

7、物品模型，并可以连接remix 3d模型社区获取更多模型。123d design是autodesk的轻量化建模工具，配合123d catch等123d系列软件，可以大大降低建模的难度，autodesk已推出了在线版的建模工具tinkercad来替代123d design。（2）呈现工具视+ar编辑器是国内轻量级的webar内容展示平台，支持35mb以内的fbx和obj格式模型文件，但编辑自由度有限。kivicube是在百度dumix ar平台上二次开发的国内webar平台，其在线编辑器有一定自由度，支持基本的动画和交互事件，但不支持slam（同步定位与地图构建）技术，对识别图的平面跟踪效果支持

8、不足，与环境融合的体验不够完整。entiti是以色列wakingapp的增强现实和虚拟现实工具平台，entiti提供了轻量级别中较为成熟的交互设计解决方案，使用者可以将场景中的对象与分类详细的交互代码进行绑定，通过拖拽完成复杂交互，使用体验接近authorware中对图标和流程线的操作，entiti对3d模型格式支持丰富，其缺点是上传的模型在云端处理时间较长、中文支持有限等。国内需要一款与entiti理念相似的增强现实软件平台，对3d模型支持友好，能够完成复杂度较高的交互，同时实现交互设计可视化、去代码化。五、结束语新兴媒体在教育中的应用研究，一般会经历关注媒体本身、与教学过程融合、系统性优化

9、等不同时期，即重媒体、重过程、重优化的不同阶段。增强现实技术在教育中的应用研究，处于重媒体向重过程过渡阶段。增强现实在教育教学应用中，一方面受到技术成熟度的限制，另一方面技术门槛也减少了潜在使用者。在增强现实技术的应用中，教师不应该只是内容的使用者，还要逐步成为内容的制作者。从创新扩散的角度来看，可以先满足一部分学科、一部分课堂的基本需求，实现“干中学”，逐步提高技术采用率。随着增强现实在教育教学中的深入应用会产生新的需求，技术局限性也会逐渐显现，要真正完成这一转变，需要降低开发工具的技术门槛，通用型整合工具应该是下一步的发展方向。参考文献：1于翠波，李青，刘勇.增强现实（ar）技术的教育研究

10、现状及发展趋势基于2011-2016中英文期刊文献分析j.远程教育杂志，2017，35（4）：104-112.2d. w. mizell.virtual reality and augmented reality in aircraft design and manufacturingc.information engineering research institute. proceedings of wescon94，anaheim：ieee，1994：91.3milgram p，takemura h，utsumi a，et al. augmented reality：a class of

11、 displays on the reality-virtuality continuumc.the international society for optical engineering. proceedings of spie，bellingham：spie，1994：282-292.4anthony garreffa. amds roy taylor teases the future of vr：16k and 120hzeb/ol.http：/5aj agrawal.3 reasons augmented reality hasnt achieved widespread adoptioneb/ol.https：/thenex-6李涵，王娟.增强现实技术在教育应用中的文献研究基于2008-2017年中文期刊的可视化分析j.中国医学教育技术，2018，32（6）：618-