名词解释：AR技术摄影原理介绍

AR技术摄影是基于移动设备（如手机、PAD）摄影头与AR应用APP配合使用拍摄影像的一种新型摄影方法，其原理如下：

首先在带有摄像头的移动设备（如手机、Pad）上安装各种AR应用APP，运行APP后调用3D影像资源，使用方法有两种：一种是手机APP与相配套的纸质图书一起使用，用手机摄像头扫描图书上的图片即可获取机器人和恐龙等3D影像呈现在手机屏幕上；另一种使用方法是运用APP直接从网上下载AR资源，运行后即可将3D影像呈现在手机屏幕上。再利用手机摄影头对准外界现实场景，即可将手机屏幕上已呈现的3D影像与手机摄像头获取的外界现实场景影像叠加在一起，因为使用者可在屏幕上控制APP中的影像进行各种运动，从而实现了虚拟影像与现实场景结合、动感交互的特殊显示效果。再单击APP上自带的拍照和摄像功能按钮即可得到虚拟和现实场景的影像叠加在一起的摄影作品，用AR技术展现出视觉效果独特的摄影功能。

何为AR技术？

AR技术是增强现实（AugmentedReality，AR）技术的简称，是在虚拟现实（VirtualReality，VR）的基础上发展起来的一种新兴技术。增强现实是基于计算机的显示与交互、网络的跟踪与定位等技术，将计算机形成的虚拟信息叠加到现实中的真实场景，以对现实世界进行补充，使人们在视觉、听觉、触觉等方面增强对现实世界的体验式增强现实装置。

AR技术拍摄：《机器人闹春》王同聚

AR技术拍摄：《机器人游园》王同聚

AR技术拍摄：《恐龙踏春》王同聚

AR技术拍摄：《我的闺蜜》王同聚

AR技术拍摄：《跃跃欲试》王同聚

虚拟和增强现实（VR/AR）技术在教学中的

应用与前景展望

王同聚

（广州市教育信息中心，广东广州）

本文发表于国家级刊物《数字教育》年第1期首篇特稿

摘要：年被称为“虚拟现实（VR）元年”，VR作为近年来极为火热的科技话题，用虚拟现实技术手段给人们带来焕然一新的感官享受，激发了许多关于“VR+行业”的发展想象与前景构想。同时，增强现实（AR）的出现，也让人们获得了极大的体验感。本研究疏理了VR和AR技术的起源、概念和应用领域，分析了VR和AR技术在教育中的应用、优势和存在问题，阐述了VR和AR技术在创客教育和STEAM教育中的作用，并对未来的发展前景进行了展望。

关键词：虚拟现实（VR）；增强现实（AR）；创客教育；STEAM教育；人工智能；大数据；核心素养

中图分类号：G文献标识号：A文章编号：

一、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的起源、概念和应用领域

（一）虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的起源

年被业界称为“虚拟现实（VR）元年”，可能有人会误认为这项目技术是近年来才发展起来的新技术。其实不然，虚拟现实（VR）技术最早起源于美国，年虚拟现实之父IvanSutherland（伊凡·苏泽兰）在IFIP（国际信息处理联合会）会议上发表了一篇名为“终极的显示”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，描述的就是我们现在熟悉的“虚拟现实”（VirtualReality），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。增强现实系统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显示器的研究中引入的[1]。年美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研制工作。在这第一个HMD的样机完成不久，研制者又把能模拟力量和触觉的力反馈装置加入到这个系统中。年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。年，VPL公司的JaronLanier提出用“VirtualReality”来表示虚拟现实一词，并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]。VR技术兴起于20世纪90年代。年以后，VR技术整合发展中引入了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。VR技术是经济和社会生产力发展需求的产物，有着广阔的应用前景。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。VR技术是其中之一，与新能源、洁净水、新药物等技术相并列。为了把握VR技术优势，美、英、日等国政府及大公司不惜巨资在该领域进行研发，并显示出良好的应用前景。

我国VR技术的研究起步于20世纪90年代初。随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展，VR技术得到相当的重视。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]“虚拟现实”位列其中，同时，投身于虚拟现实的创业团队呈爆发式增长，年被称为“虚拟现实（VR）元年”。有人在展望年重要新兴核心科技的发展中也把虚拟现实和增强现实技术均列为当前重要的八项新兴核心科技之一，八项新兴核心科技如图1所示。国家广告研究院等多家机构联合发布了《上半年中国VR用户行为研究报告》研究报告显示，上半年国内VR潜在用户达4.5亿，浅度用户约为万，重度用户约万，预计国内VR市场将迎来爆发式增长。VR用户群体以80、90后为主，集中在26-30岁之间的85后，占比达到28.4%，这与年轻一族乐于接触新鲜事物的特点有关。另，用户群体有从北上广等经济发达城市逐渐向全国扩散的趋势[4]。

图1当前重要的八项新兴核心科技

（二）虚拟现实（VR）和增强现实（AR）的概念、特征和应用领域

1.虚拟现实（VR）技术

虚拟现实（VirtualReality，简称VR），是一种基于多媒体计算机技术、传感技术、仿真技术的沉浸式交互环境。具体地说，就是采用计算机技术生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验[5]。

虚拟现实（VR）具有3I特性，即沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)、构想性(Imagination)，是一个学科高度综合交叉的科学技术领域。VR将会与AI(人工智能)技术及其他相关领域技术结合，使其特征由3I成为4IE，即VR系统还具有智能(Intelligent)和自我演进演化(Evolution)特征[6]。头盔式虚拟现实（VR）设备如图2所示，用手机扫描







































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