以增强实境技术加强学习-数字化校园创意与实践大赛项目报告19P

《以增强实境技术加强学习-数字化校园创意与实践大赛项目报告19P》由会员分享，可在线阅读，更多相关《以增强实境技术加强学习-数字化校园创意与实践大赛项目报告19P（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 第二届全国中小学和中职学校 数字化校园创意与实践大赛 项目 简介 增強 實境 (Augment Reality)這項技術將現實世界與虛擬世界即時結合，產生 沉浸式的新鮮與趣味感，令人耳目一新並留下深刻的印象。在國外， 增強 實境已經應用在產品行銷、電影推廣等等。是次教案引入這種技術以增強小朋友學習興趣。 作品題目 :以 增強 實境 技術加強學習效能 院校 : 港澳信義會小學 參賽老師 : 程志祥 完成日期 : 31-5-2012 1 以 增强 实境 技术加强学习效能 增强 实境简介 自 1998年来当时的教育部门在商讨课程改革时，就将信息科技教育列为四大关键项目，并且重点在于 正确、安全和有

2、效地利用科技，搜集、分析、研究及整合与运用信息，提升学习效能 。 增强 实境 是在 1960年后期，美国科学家 Ivan Sutherland与其同事，建构了一个具有机械式追踪的 3D头载式 显 示设备，藉此穿载设备，将计算机所 产 生的影像和现实环境一起投影在屏幕上。 技术发 展至今，要建构这方面的应用可以透过 Dr. Hirokazu Kato所开发的 ARToolkit ，因为它是一个以 C+的链接库，所以比较复 杂 ，而另一人 Saqoosh则将 ARToolkit 移植至Flartoolkit并开放为 GNU给有志人士使用 。 而本 人是次活动，则使用 Inglobe 开发的简易工具

3、来制作效果非凡的 增强 实境 学习套件。 而以 增强 实境 科技用于教学上有以下的好处 : 1. 互动性 : 可让小朋友轻易地操作，而这种视觉和听觉的刺激，使他们感觉新奇，从而提升学习动机。 2. 知觉的回馈 : 以 3D实时呈 现于小朋友眼前，让小朋友整体浸入于现实环境与虚拟世界所组合而成的空间。 3. 空间的关连性 : 小朋友能容易地辨认出各虚拟对象、真实对象和环境的空间关系。 4. 学习的新奇感 : 以 增强 实境 的新奇方式将知识呈现于小朋友眼前，这多媒体带给小朋友学习乐趣及引发出学习动机。 2 另外， Google的 Sketchup也支持 Inglobe的 ARPlugin可让小朋

4、友轻易地自行制作立体模型并输出 增强 实境 的档案，所以是次另一活动为教授小朋友使用 Google的 Sketchup来制作增强 实境 模型 。 研究搞要 : 本研究以学习 者 为中心，发展一套 AR立体图形学习系统 结 合教学，增加学习者之间的互动进而达成课程的目标，教师亦可从旁指导和补充。 研究对象为本校两名教师及 56名六年级学生，并采取观察法与访谈收集相关资料。 经质性研究分析后得知， AR立体图形学习系统 能协助学习者吸收知识课程知识，并有助提升学习者之兴趣与成效。 学习者们表示，透过小组合作的方式进行学习，能够有效地帮助吸收课程内容与思考。 另一方面，教学者表示学习 者 透过 边娱

5、乐、边学习的方式，将更愿意花时间厘清立体图 之相关概念。 在应用信息科技学习中，很多研 究均提出趣味和游戏在 学习上的看法。 当学习者享受学习的过程时，他们会学得更好。 而一些研究则归纳了六个游戏高度激发动机的特质，当中包括 : 1. 奇幻性 2. 规则 /目标 3. 感官刺激 4. 挑战性 5. 神秘性 6. 控制权 由于以上特质，信息科技已广泛被应用在各教学领域之中，透过以 AR立体图形学习系统 的方式进行学习，结合趣味化的多媒体呈现方式吸引学习者的为点，引发学习者对于课程的兴趣，并尝试提升其学习成效。 而配合 合 作 学习模式中的 共同学习 模式，当中小组主要是由 4-5位学习者组成异质

6、团队共同研习相同的学习材料，合力完成共同目标 ，以增进之间分享团体努力的成 果，使学习者更加专注学习的行为 。 3 目标 : 1. 透过以 增强 实境 科技激发小朋友学习动机。 2. 透过教授小朋友使用 Google Sketchup 自行制作并输出 增强 实境 模型。 3. 制作一系列与数学和科学有关的套件，如立体图形、面积、人体及动物模型等等 ，并于网上发布 ，使更多小朋友有机会接触这新颖的学习模式。 对象 : 1. 第一阶段以本校四至六年级学生为对象。 2. 第二阶段将所有软件存放于网上让全港小朋友使用。 活动内容 : 教学活动一 题目 : 以 增强 实境 科技教授不同的立体图形 4 本

7、活动以 增强 实境 技术，将现实与虚拟结合起来，小朋友只需手持特定的图案于网络摄录机 (Webcam)前，便能将对应的立体图案呈现出来，当转动图案时，该立体图形会相应地转动起来 。 如上图 ， 小朋友需观察该立体图形的特质，如顶及棱的数量，从而推论出计算顶和棱的 数量的方法。 本活动的创新点在于使用新技术于教学上，首先使用 3D立体编辑软件制作所需的立体图形 : 增強 實境 技術處理後 5 再配合计算机编程，将图案与不同的立体图形链接起来 : 而在认知行为心理学中表明，不同的感观对人类学习新事物非常重要，而 以 增强 实境 技术呈现的立体 图形对小朋友的学习方式改变了，让他们学得快乐、学得有效

8、。 本活动的难点在于开发教学套件， 因这种新科技在香港少人熟悉，以致开发时遇上不同困难，最终于各网上讨论区与各地的开发者互 相沟 通以解决开发初期的难题。 正如以上所提， 只需使用一般家用的网络摄录机 (Webcam)，而在网上下载我们预先制作好的档案并安装于计算机内便可使用。 另外，我们也编写了教案及教学工作纸。 而因应不同计算机的效能有所不同，在使用早期 增强 实境 技术的档案时有时会出现 当机 问题，但只需将计算机重新启动便可解决问题。 另外，因应 当机 问题，我 们找到了一个新的技术 ARPlugin从而改善这方面的问题。 6 在教学过程中，从观察发现小朋友有着浓厚的兴趣，对呈现于眼前

9、的虚拟图像的特性吸收非常快，并因互动性强，他们能从不同角度观察立体图形，学生能容易地数算出立体图形的 顶和棱 的 数量， 从中建构出属于自己的知识。 7 这技术另一好处是低成本及易于网上分享，我们只需将所需档案放于网上让学生下载，他们只需 网络摄录机 (Webcam)便能在家进行学习。 此活动可应用于其他教学范畴如生物科、化学科等 : 8 教学活动二 题目 : 以 Google Sketchup自行制作 增强 实境 的立体图形 Google Sketchup是一个网上免费软件，学生可于以下网址下载 : http:/ 再于以下网址下载 增强 实境 ARPlugin的试用版 : http:/ 安装

10、完毕后，我们先教授学生如何使用 Google Sketchup来制作一些简单的立体图形 (详见附件二 )，再引导学生如 何修改成为一些较复杂的立体图形。 最后学生可使用 增强 实境 ARPlugin的试用版展现自己制作的立体图形。 9 学生作品 : 10教学活动 三 题目 : 以 人脸辨识 技术 增强 实境 的 软件学习 活动以最新的 增强 实境 技术 (Face Detection)进行活动，小朋友不再需要使用特定的图案。 他们只需于附有网络摄录机的卓上计算机内开启档案，然后将脸孔于网络摄录机上展示，便能启动不同的立体图形 (如卡通兔、卡通猴子等等 )呈现于眼前。 他们需学习这些卡通的英文字

11、词。 11 12资料汇整与 分析 针对受访者而设计 问题类型，归纳并将数据分类再作总结，重点如下 : 1. AR教学环境设备简单 -增强 实境 技术只需要一台计算机及网络摄录机，就能够达到寓教于乐之教学目标，学习者能够实际地操作来体验，并融入教学参与学习活动。 2. AR教学活动 新颖 -增强 实境 寓学习于游乐中，容易给引学习者的目光和好奇心，对于 六年级学生来说，藉由活动的方式和系统进行互动，并结合合作学习模式中的 共同学习 模式在学习上是有帮助的，且能使其更愿意投入参与课程。 3. AR教学活动时间不足 使用 增强 实境 于教学中虽可提供学习者一互动学习 模式。 但实际上教学者将这课件运

12、用到课程上时，恐无法于一节课内完成，需要更多时间带领学习者讨论他们所推论得出的成果。 4. AR教学易受光线和系统敏感度的影响 -增强 实境 这技术需配合一些 列出的 Marker，展示于网 络摄录 机前， 有时亦会受到光线的影响，而降低计算机系统的感应能力，导致学习和使用的意愿下降。 回顾 / 反思 增强 实境 实为一新技术以助小朋友学习，其好处在于结合了虚拟与现实环境，让小朋友有一个全新的体验。 而 增强 实境 此技术可应用于 多个科目，如数学科、生物科、化学科等等。 从小朋友于教学活动一当中的 表现，我肯定这种新技术能增强小朋友对学 习的兴趣，有助他们寻求知识。 这是身为教学工作者乐意看

13、见，因只需提高小朋友的学习动机，他们便会进行自我学习，从而养成终身学习的态度。 而低成本为使用 增强 实境 技术教学的另一诱因。 而 增强 实境 这技术能加入立体动画，以致小朋友能更了解不同科学原理，其实这技术已引进至一些公司以作培训员工之用，如宝马车厂训练维修技术员等。 132010-2011年度下学期 增 强 实境 活动工作纸一 使用所提供的图案找出以下数据。 立体图形的名称 有多少个圆球 ? 有多少枝棒 ? _角柱体 _个圆球 _枝棒 _个圆球 _枝棒 _个圆球 _枝棒 14你们能写出柱体的角的数量与圆球及棒的关系吗 ? _ _ 152010-2011年度下学期 增 强 实 境 活动 教

14、学流程 1. 引起动机 : -简介何谓 增 强 实境 技术 -简介如何使用各工具 5分钟 2. 进入活动 : -示范如何使用 增 强 实境 档案 -学生自行尝试并填写工作纸一 -学生尝试找出计算不同柱体的顶和棱的数量 20分钟 3. 总结及回馈 : -让学生讲出他们自己的发现 -适当地回馈他们的发现 5分钟 16计算机科 Google Sketchup制作长方体 1. 选取计算机桌面 上的小图示来开启 Google Sketchup。 2. 你会看见以下画面。 3. 选取 矩形 工具。 4. 于编辑区画出一个矩形。 175. 再选取 推 /拉 工具。 6. 在之前绘制的矩形上推高。 7. 制作了一个长方体，我们再用 ARPlugin以 扩增实境 观看。 188. 我们便完成了 AR的制作。