增强现实技术在中小学美术教学活动中的应用

摘要：在这个数字媒体高速发展的时代，中小学美术教育应当与时俱进，将新兴技术应用到教学活动中，以更好地实现美术教育的目标。在各类新技术中，以主动构建知识为目标的增强现实技术将弥补当前采用多媒体教学系统的被动接受知识的教学方式的不足。本文论述了增强现实技术的优势和在中小学美术教学中的应用，为在美术教学活动中使用增强现实技术的教育工作者们提供了有价值的参考。

关键词：增强现实；主动构建知识；美术教学

中小学美术教学力求以活泼多样的课程内容呈现形式和教学方式来激发学生们的学习兴趣，并使这种兴趣转化成持久的情感态度。当前中小学美术教育所采用的教学材料如幻灯片、视频资料、实物等大多缺乏互动性和沉浸式体验，因此难以激发学生主动探索、研究、创造以及综合解决问题的能力。近期的研究成果表明利用增强现实技术能构建出更具吸引力的美术学习环境[1]。增强现实技术利用科技的便捷性和舒适性，为美术作品的“美”服务；利用数字化、智能化技术，完成对美术作品的重构，使其具有更强的表现力；让学生能在广泛的虚拟情境下学习美术、感悟美术、理解美术，能更好地培养学生的空间想象力和认知能力[2]。

一、当前美术教学方式

中小学美术教学的目的是着重培养学生的审美能力，提高学生的观察力、想象力、形象思维能力和创造能力。目前，我国中小学美术课堂的教学模式主要采用书面教材和多媒体教学系统来向学生讲解美术知识，这种被动接受知识的教学方式很难激发学生的想象力和创新思维，原因在于：

1.教学过程缺乏实时交互

教学过程中学生们是被动地接受知识，难以激发学习兴趣、启发学生们的思维和想象力。

2.教学内容的呈现方式单调

当前教学主要利用多媒体技术呈现图片、视频等，这些二维数字内容由于形式上的局限性难以被有效地感知。

著名美术教育家丰子恺先生说过：“想象是绘画上极其重要的一事，有形的东西，可用想象使它变形；无形的东西，也可以用想象使它有形。”为了突破当前中小学美术教学方式的局限性，本文认为可以采用具备“有形到变形，无形变有形”能力的增强现实技术以实现让学生主动构建知识的目的，最大程度地激发学生的想象力和创造力。下文将对增强现实技术和其在美术教学活动中的应用展开具体的论述。

二、增强现实技术概述

增强现实技术是一种将现实世界和虚拟世界融合的先进技术，其将在现实世界的时空范围内难以捕获的信息，通过先进的计算机技术融合到现实世界中，即现实的环境和虚拟的物件实时地合成到了同一个时空中，让虚拟世界的信息能被感知，从而实现超越现实的体验。增强现实技术不仅展现了现实世界的信息，并将虚拟世界的信息呈现出来，实现了对现实世界的信息的增强和延伸。

早期研究者认为增强现实技术需要通过头戴式设备（HMD）来实现，但发展到今天，增强现实技术的形式可以是HMD、眼镜、智能手机、电视、投影仪等等。随着技术的高速发展，增强现实设备越来越轻，成本越来越低，当下的技术已经满足了实用性要求。因此，抛开增强现实技术具体实现的物理形态，可以认为增强现实技术应具备三个特性：虚实结合、实时交互和空间定位[3]。增强现实技术正是凭借这三个关键特性在美术教学活动中发挥重要作用。

三、增强现实技术在美术教学活动中的应用

在实际的美术教学活动中，可以采用智能手机、平板电脑等手持式移动设备来实现增强现实技术的教学应用，这种方案成本低，互动性强。在多人协作的教学活动中，则可以采用空间增强现实技术。空间增强现实技术是增强现实技术的延伸，其利用投影仪创造的虚实融合的空间具有自然的视场，通过空间体感设备（例如Microsoft Kinect、Intel RealSense、Leap Motion等）实现自然的人机交互，达到沉浸式的体验效果。在需要复杂或超大空间交互的教学情境下，可以采用全息眼镜（例如Microsoft HoloLens、 Magic Leap One）来实现最佳的教学效果。美术教学利用增强现实技术为学生营造具有吸引力的自主学习环境，让学生通过交互式体验主动构建知识与技能。增强现实技术在美术教学上的优势如下：

1.教学内容的呈现形式生动有趣

增强现实可以对原有课本上的美术作品的信息进行增强和延伸，利用丰富的数字化资源，通过视觉、听觉、触觉等感官层面的感受变化进行交互，将原来抽象的内容直观、形象、有趣地展现出来，从而激发学生对美术作品的兴趣，并引导他们正确地理解作品。

2.实时交互、全面感知

增强现实技术可以将课本上二维的美术作品的照片通过三维的数字化模型展示出来，逼真地还原美术作品。例如，通过手机摄像头实时捕获课本上的雕塑图片，应用程序借助人工智能技术识别出图片对应的雕塑信息后，将雕塑作品的交互式三维数字化模型展现出来，让学生可以进一步探索。增强现实应用中的虚拟物件可以被全方位的观察和感知，并允许学生自由地改变虚拟物件，享受自主创作的乐趣。有趣的交互形式不但可以提高学生们的学习兴趣，也培养了其善于探索和创新的思维。

四、总结

增强现实技术作为新兴的辅助教学技术被应用到中小学美术教学活动中，创造了虚实结合的沉浸式、交互式学习环境。随着增强现实技术的迅速发展，将大量涌现出基于增强现实技术的教学工具和资源，能够丰富美术课堂的教学模式，更有效地培养学生的创新精神，进而不断提升教学效果。

参考文献：

[1] Daniel Michael Shapera. Exploring the Use of Augmented Reality to Support Cognitive Modeling in Art Education[D]. Arizona： ARIZONA STATE UNIVERSITY，2016

[2] 杨旺功，赵一飞.浅析基于增强现实的新空间艺术审美体验[J].北京印刷学院学报，2015，23（1）：46-48

[3] Ronald T. Azuma. A Survey of Augmented Reality[J]. Teleoperators and Virtual Environments，1997，6（4）：355-385.

[4] 杜玉红、侯守明.移动终端增强现实技术在教学中的实践研究[J].电子技术与软件工程， 2016（13）：60-60

[5] 申玉斌、蔡勇、李庆超.基于增强现实技术中虚拟物体投影的应用研究[J].微计算机应用，2008，29（5）：73-77

[6] 胡曉琛、邓冰.增强现实辅助设计在虚拟互动中的应用研究[J].创意设计源， 2015 （2）：36-41

作者简介：

徐晓丹，出生年月：1988年12月—，性别：女，民族：汉族，籍贯：重庆，当前职务：教师，当前职称：中学二级教师，学历：本科，作者单位全称：厦门外国语学校湖里分校，单位所在地：厦门市殿前长岸路1862号，单位所在地邮编：361006。