“AR（增强现实）+直播”技术在情境教学中的运用研究

谢周浦

[摘要]“直播+教学”的新模式，为教学改革提供了无穷可能，与此同时，AR技术的成熟，让“AR+直播”教学，成为学界和业界讨论的熱点。因为技术革新往往会创造出新的教学情境，而新的教学情境会催生新的教学方式，而新的教学方式又需要我们开发更优秀的技术。所以，技术特点、教育理念和教学方式三者之间，形成相互影响和彼此重塑的关系。由AR技术三个指标“泛在性”、“沉浸感”和“多用户”，可以提出教学过程中的三种情境模式：移动情境中的AR直播教学、虚拟环境中的AR直播教学和游戏体验中的AR直播教学。在新技术催生下的三种教学模式里，运用于《剧本创作》实践课的教学方法，将彻底改变我们传统意识里对课堂和教学的认知。

[关键词]VR直播 情境认知学习 移动学习 游戏体验学习

一、“AR+直播”教学模式

2016年被称为中国网络直播元年，同年，“直播+教育”的概念也被提及。“直播+教育模式已经在诸多教学理论和实践中，证明了其优势，与传统教育模式相比，它打破了空间上的局限性，而与“慕课”的录课模式相比，又有更强的互动性。此外，因为直播时信息传播的渠道是互联网，因为其虚拟空间的本质，在编码过程中，具有更高的自由度。在各种编码方式中，探讨如何将直播与日益民用化的AR技术相结合，共同运用于教学，成为一个重要的方向。

所谓AR，是指在我们直接或间接感受到的真实物理世界中，加入由电脑生成的可感知信息，比如声音、视频、图像或GPS数据，AR技术能够增强我们对现实世界的感知。目前，实现AR技术的硬件设备分为桌面式、头戴式和手持式三种，其核心组件是处理器、显示器、感应器和输入装置，而现代智能手机和平板电脑等移动计算终端普遍包含摄像头以及加速度感应器、GPS、固态罗盘等微型感应设备，这使得它们能够为AR技术的实现提供最适合的平台。近几年来，AR技术呈现出明显的微型化和民用化趋势：2013年，谷歌宣布对增强现实眼镜进行公开测试。2015年，微软发布HoloLens头戴式增强现实设备，它能够通过各种传感器和处理单元，将高解析度的全息图像与真实世界相混合。2017年，苹果发布新的移动平台系统i0S n，其搭载的“ARKit”应用程序交互系统，允许第三方开发者调用手机摄像头、CPU、GPU以及运动传感器进行增强现实应用的开发。将AR技术运用到手机直播领域的物质基础，已经趋于完备。

二、“AR+直播”运用于教学的三种情境模式

情境认知学习理论认为，真实的活动和情景是知识的来源，情境是一切认知活动的基础，认知过程的本质是由情境决定的。而且，人们要真正理解知识的内涵，并灵活、正确地应用，必须在丰富的情境中才能得以实现。因此，我们从AR直播的学习情境入手，进而研究与情境对应的教学方法。

基于AR的技术特点，有人提出了由“泛在性”、“沉浸感”和“多用户”三个指标组成的三维框架，该指标为AR产品设计提供指导，用于调整其性能。同样，我们在教育类AR系统的使用中，分别根据这三个指标，制定相应的学习情境：第一种是在移动情境中的AR直播教学，对应AR技术特点的“泛在性”；第二种是在模拟环境中的AR直播教学，对应‘沉浸感”；第三种是在游戏体验中进行AR直播教学，对应“多用户”。

三、移动情境中的AR直播教学

AR技术使用者可以把手机摄像头对准某一方位，通过卫星定位和传感技术就可获得当前位置信息，以及所处周围环境的各种信息，并为它们呈现与情境相关的学习内容和学习活动。此技术支持教师处于电影的实拍外景地中，使学生对剧本中场景的概念有更深刻的理解，同时借助AR技术，将影片的对应视频片段以及全息课件投射在每个学生手中的终端设备上。比如在讲解电影《卧虎藏龙》中最为人称道的竹林决战戏剧本创作时，能够通过实时直播让学生明白，剧本是如何利用蒙太奇来重置现实世界中的空间关系。通过AR提供的全息影像画面与摄像头实景拍摄的真实画面进行对比，可以让学生更加直观地感受到场景的叙事作用，更深刻地理解场景如何在潜意识里影响观众的情绪。比如《能召回前世的布米叔叔》将死亡的场景安排在洞穴内，而洞穴是子宫的隐喻，完成了生死轮回的文学性表述。若非身临其境地进入场景中，很难把握到编剧的这层意图。

更深入一步的话，这套AR直播系统可以通过3D建模，在虚拟空间中创造出用于表演的虚拟人物，然后再通过物理引擎的开发，让他们做出符合现实世界力学规则的动作。Vienna理工大学研究人员曾经展示过AR技术在力学教学中的应用，他们利用一个为电脑游戏所开发的物理引擎，来实时模拟力学领域的物理实验。这套系统在技术上是可实现的。具体到《剧本创作》实践课的使用场景中，教师可以事先对虚拟人物进行编程，让他们在真实空间中进行表演，以即时演示剧本中所写的场景。在这里，真实的场景信息和虚拟的人物动作，都将以直播的形式，整合发送到每个学生的手机客户端，甚至于每个学生都可以根据自己剧本创作的内容，对该场景进行修正、查看和回放。

四、模拟环境中的AR直播教学

其次，在模拟环境中的AR直播学习情境中，教师可以在实验室环境下，虚拟出某个电影中的场景，真实的人物与虚拟的场景，整合成AR信息，通过直播的方式，传递给实验室外的学生。这样，教师就能在足不出户的情况下，进入到课程所涉及影片的外景地和场景中，甚至可以让教师全然沉浸在某部影片的虚拟世界中，通过与这个虚拟世界的互动，来增强教学的生动性和沉浸感。比如在一个模拟的沉船场景中，AR增强现实能够将现场的喧闹、求生的呼号、绝望鸟散的人群等信息，投射在屏幕上，教师在这样的特殊环境中进行讲解，学生能更加深刻理解《坦泰尼克号》中人物的心理状态和行为动机，从而有效地改进剧本在此基础上，学生甚至可以在实验室环境下进行表演，他们的表演被摄像头捕捉下来，与AR生成的场景环境结合，通过直播传输给不在场观众。通过这种方式，可以以较低的成本，模拟真实世界中不可能出现的场景，实现对科幻电影剧本场景的即时演示。

五、游戏体验中的AR直播教学

在第三种教学情境下，学生在游戏体验中进行AR直播学习。这是指以任务和协同操作为导向，让学生主动参与到AR直播互动的学习情境中来。在这种情境中，教师主要的功能是设定任务和维护规则，可以利用AR技术，在现实世界中隐藏各种剧情线索，分成不同小组的学生，需要通过手机摄像头，在真实世界中扫描线索，并判断剧情的走向，从而更加深刻地理解剧作中的情节和故事线。在讲解《夺宝奇兵》剧本时，可以让学生分成若干小组，在真实世界中去寻找AR线索，这些线索将指引他们做出某些行为，或做出某些选择，从而推动情节进入到下一个阶段，最先走完所有剧情的小组，会获得最终胜利。整个过程中，教师通过直播平台与各小组沟通交流。这个互动游戏，实际上模拟的是几乎所有好莱坞商业片都遵循的剧作原则——简单而强烈的动机，通过促使主角的行动，来为整个剧作的情节进展提供动力。在互动游戏中，通过直播与AR结合的方式，最大程度上模拟具体影片的世界观和价值观，并让每个参与者都身临其境，成为剧本中的人物。他们在特定规则下的互动，将决定最终故事的走向，在这样深度沉浸的体验之后，再经过理性的思考和沉淀，他们将对整个剧本的结构和情节推动力，甚至对人物行为和心理特征，有更感同身受的认知。