幾張紙、塑膠片還有DIY，北商大歐陽芳泉研發「輕教材」搞懂AR是什麼！

社群上的有趣濾鏡、轉角遇到的那隻寶可夢、出國時拿起手機對準外文菜單，即時翻譯文字像變魔法……生活在「滑時代」，許多人都曾使用過「擴增實境（Augmented Reality，簡稱AR）」功能，這些科技體驗越來越自然融入社會，不過，你是否曾經想過，這些技術是怎麼做到的、它們的基礎科學原理是什麼呢？

這個問題，多數人都回答不出來，連要學習製作AR應用程式的學生也是如此。

「很多人都玩過AR，但真要他說出『AR』是什麼意思，就講不出個所以然了。」臺北商業大學數位多媒體設計系副教授歐陽芳泉觀察到這個現象，決心跳脫單純「教寫程式」的框架，設計一套能讓學生真正「搞懂」技術原理，又能動手實作的AR教材。

VR、AR是什麼？怎麼學？

歐陽芳泉說：「這幾年我出書、寫教材、經營YouTube『小歐老師』，用簡單的方式介紹各種開發工具，也協助企業導入互動式虛擬實境（Virtual reality，縮寫VR）、AR應用。在這個過程中，我越來越清楚地看到一件事：很多人對VR、AR的直觀感受是『很炫』，對技術本身其實一知半解。」

歐陽芳泉2015年就開始相關研究，也是臺灣第一位撰寫VR書籍的學者，對這些技術的濃厚興趣，讓他樂於持續投入。
攝影／陳怡瑄

這個發現，讓他有了「不如自己動手做一套」的想法：設計一套完整的學習系統，讓學生從理解核心概念開始，透過動手實驗去探索，最後能創造出自己的AR作品。

歷經兩年，歐陽芳泉完成了《一次搞懂AR是什麼》，把複雜的科技，變成一個裝滿紙板、塑膠片和圖卡的「科學遊戲盒」。學生得像組模型一樣，親手打造自己的AR觀察工具，在「動手做」的過程中，自然而然就懂了那些原理。

破解AR的「現代魔法」

歐陽芳泉研發以APP為核心體驗的數位教具，內含一本紙本教科書、3D角色繪圖紙、DIY金字塔式浮空投影盒、AR遊戲牌卡，以及教學投影片、重點觀念動畫教學等線上電子資源，並分為彩繪寶、故事寶、捕捉寶、訓練寶四個學習單元。
攝影／陳怡瑄

歐陽芳泉表示，他希望教學從「解密」的角度出發，讓學生能夠親手實作「影像式」、「定位式」、「空間式」與「投影式」這四種AR技術，看穿它們的魔術手法。

「AR技術之所以難教又難學，是因為它背後揉合了光學、幾何空間、定位運算等一堆跨領域的科學原理。對初學者來說，這些概念都太抽象了。」歐陽芳泉以「投影式」舉例，像大家總覺得AR一定要戴高科技眼鏡，很難想像單靠「反射」這種簡單的物理現象，就能讓立體影像憑空出現。

教材裡有個「金字塔式浮空投影盒」。學生要自己用塑膠片拼出一個小金字塔，放在平板螢幕上。當平板播放動畫時，影像會透過金字塔的四個面反射，在金字塔中央憑空冒出一個立體角色。

過去教師在課堂上可能會如此解釋投影式AR的定義：「透過光學元件將虛擬影像疊加到現實環境的技術，常見於頭戴式顯示器或浮空投影系統……」，不過歐陽芳泉強調，學生通常無法想像「光學元件」是什麼？也無法連結「頭戴式顯示器」跟影像之間有什麼關係？更難以具體理解「AR是把虛擬物件放進你的現實世界」這類課本常見的解釋。

「不過學生做完金字塔，透過塑膠片看到浮空的小人，同時也透過透明的塑膠片，清楚看到金字塔外的教室、同學、桌子。這時候他們會自己有所思考，虛擬是疊加在現實之中的，而非取代現實的初步概念。」歐陽芳泉微笑說，許多人以為AR、VR是Google、Apple那種大公司才做得出來的東西，跟自己無關，但當他們第一次自己做出投影影像時，大家反應都嘖嘖稱奇，印象深刻。

一個平板電腦、一片PVC透明片，就可以實作「投影式AR」並教學。歐陽芳泉拿起了金字塔式浮空投影盒，組裝好後將平板放上，現場展示了動畫人物如何透過反射「憑空冒出」。
攝影／陳怡瑄

「同樣的，很多人都玩過『寶可夢GO』，那便是定位式AR的應用化遊戲。不過，老師該如何講解『GPS全球定位系統結合電子羅盤與加速度感測器，在真實世界的經緯度座標上精確投放虛擬物件』這一套理論呢？」歐陽芳泉設計的「捕捉寶」遊戲，直接把這個抽象難題變成戶外尋寶。

學生拿著平板或手機，走在校園裡，畫面上會出現一個指南針和距離提示：「目標在你左前方20公尺」。他們跟著指示走，一步一步逼近那個看不見的座標點。走到定點時，畫面一震，一隻虛擬怪獸憑空跳出——原來它就藏在司令臺前面的這個位置。

「學生走完這一趟，就會自己發現：喔，原來『定位式AR』就是讓東西鎖定在某個真實地點，你人到了，它就出現。」歐陽芳泉解釋，過去學生坐在教室裡聽GPS、座標，那些課本上的名詞；但當他們真的為了抓一隻怪獸，在校園裡走來走去，親身感受「走到這裡才有、退後一步就沒有」的經驗，抽象的經緯度數據，瞬間就變成了腳下的水泥地、眼前的樹蔭、還有那種「抓到了」的真實雀躍。

「很多學生玩完會問：『老師，那我可以把怪獸放在我家嗎？』」歐陽芳泉指出，這個問題本身就是答案：「因為學生已經理解了定位式AR的核心，就是『把東西放在我想放的真實地點』。」至於背後GPS怎麼算、座標怎麼抓，那是下一步的事。重要的是，他們先懂了「它在做什麼」。

教材套件中有四個學習單元，將複雜技術轉為實體教具。學習流程遵循原理解說、科技展示和實體體驗的順序，把複雜的科技原理具象化。
影片來源／小歐老師

從10歲到40歲都適用的教材

「我一開始的目標很清楚，就是想做一套不同年齡層都能用的教材。但我在大學教書太久了，離中小學的教學現場已經很遠。」歐陽芳泉坦言，跟廠商合作技術轉移之後，才發現一個很關鍵的問題：「我以為自己把複雜的知識變簡單了，但廠商一看就說：『你這個內容和文字，小孩根本看不懂。』」

這句話當頭棒喝，也讓他看見了盲點。歐陽芳泉說，技術轉移最大的好處，就是讓他有機會看到真實的問題，逼著他去想辦法解決，讓教材變得更完整。於是他找來專業美編重新繪圖，又邀請國小老師合作，把那些太難的文字轉譯成孩子能懂的語言，最後才做出真正符合教學現場需求的版本。

把套件教材拿到教學現場，基礎教學約12到16小時可完成，如果加上延伸創作，則可延長到32小時。歐陽芳泉陸續辦了20多場推廣活動，來參加的人從國小生、高中生、大學生，一路到國小老師都有，年齡層分布超乎想像的廣。

他說：「教材難度是可以跟著學習目標調整的。對年紀小或剛入門的學生來說，目標是體驗原理、搞懂AR在幹嘛；但對大學生或科技領域的學生來說，操作體驗雖然簡單，可是如果要他們真的運用這四種AR技術，自己發想題目、做出一個專題，那就會碰到3D建模、AR開發工具、工程設計這些東西，挑戰性瞬間就拉高了好幾級。」

回顧研發教材從無到有的過程，歐陽芳泉說自己像是經歷了一場從「研究者」變成「教材設計者」，最後跳下來當「市場開發者」的跨界考驗。
攝影／陳怡瑄

點燃興趣與好奇心

不過歐陽芳泉後續調查研究發現，學生藉由教材上課後，學習動機與自信心雖然顯著提升，但短期內「STEAM成績」（科學Science、技術Technology、工程Engineering藝術、Arts和數學Mathematics）並沒有明顯變化。

「我們的重點不是讓學生在短時間內掌握專業技能，而是讓他們對科技產生好奇心。如果要真正提升成績與能力，需要更長期、更深入的介入，比如專題導向課程或跨學科專案，持續性的學習。」他直言：「我希望能夠點燃學生的興趣，讓學生在驚訝和探索中，發現AR原來不是遙不可及的黑科技，而是能用簡單方式理解和體驗的技術。讓學生願意去靠近、去接觸AR與STEAM的世界。而如何把這份動機轉化成專業能力，正是未來值得教育者省思與努力的方向。」

除了學生，老師們也贊同歐陽芳泉的理念，要帶孩子理解，除了文字和圖像，實際操作的體驗更可以讓學生融入。歐陽芳泉分享，「開箱即用」讓備課門檻降低，能快速嵌入既有單元；而學生在「玩中做、做中學、學中用」的流程裡，會自然出現主動提問、同儕互助與自我管理，許多原本對科技較沒興趣的學生，也因為「看得到成果」，學習動機顯著提升。

歐陽芳泉強調，工具是輔助，絕對不會取代真正教育的核心，我們要培養的，不是操作某個工具的技巧，而是判斷、整合、創造的能力。
攝影／陳怡瑄

採訪撰文／李娉婷
攝影／陳怡瑄
編輯／張傑凱