基于分布式认知的儿童增强现实编程环境的研究

基本信息
批准号:61872363
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:王丹力
学科分类:
依托单位:中国科学院自动化研究所
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李耀东,岳康,张晨阳,金乔,邓小舟,宋亚光
关键词:
儿童编程合作学习评估分布式认知实物增强现实
结项摘要

Programming is an effective way to help children to learn computational thinking skill, which is very important for them at the early age. Based on the theory of distributed cognition, this project researches child-friendly tangible programming techniques, cooperative learning and augmented reality (AR) technology. We strive to provide children with an easy-to-learn and easy-to-use programming environment, to help them understand basic programming concepts and develop their computational thinking abilities. The project focuses on the following aspects: research distributed cognition theory and summarize cooperative learning principles which offer a guidance in developing the software environment (including cooperative programming) for children; studying distributed cognition theory based physical interaction and augmented reality technologies and constructing the physical interaction model; developing tangible augmented reality programming system and providing easy-to-learn user interfaces (programming environment); researching on physiological parameters based children experiment evaluation methodology, making evaluations based on programming system prototype in order to assess its validity; the children-oriented physical AR programming prototype system will fill in the gap in the domestic market(field) of children augmented reality programming software and offer a much more efficient mode for novice to learn programming. Meanwhile, the project is also meaningful and valuable to promote the research and application of tangible interaction techniques for children.

从小培养儿童计算思维能力是非常重要的,学习编程是培养计算思维能力的有效途径。本项目在探索分布式认知理论的基础上,研究适合儿童的实物编程技术、合作学习技术和实物增强现实技术,力图为儿童提供易学易用的编程环境,帮助儿童学习计算机基本知识,培养其中 计算思维能力。项目主要从以下几方面开展工作:分析研究分布式认知和合作学习理论,利用分布式认知成果提供有效的设计原则,来指导的儿童编程环境(包括合作编程)的设计;研究基于分布式认知理论的实物交互技术和增强现实技术,构建实物交互模型;研发儿童增强现实编程环境,提供一种简单易学的编程环境;研究基于生理参数的儿童体验评估方法,对编程原型进行评估,来验证编程系统的有效性。面向儿童的实物增强现实编程原型系统将填补国内儿童增强现实编程软件的空白,还将为新手学习编程提供一种有效的模式。同时,本项目的研究对促进我国儿童交互技术和教育软件研发有重要的意义和价值。

项目摘要

随着互联网时代的到来,培养儿童计算思维的能力至关重要,而学习编程是培养儿童计算思维能力的有效途径。本项目立足于实物编程技术,结合分布式理论以及合作学习理论探究适合儿童的编程模式,研究儿童实物编程技术和实物增强现实技术,力图为儿童提供易学易用富有趣味性的编程环境,帮助其学习计算机基本知识并培养计算思维能力。项目主要从以下几个方面开展工作:研究分布式认知理论、合作学习理论,提炼基于上述理论的儿童编程系统设计原则;研究基于以实物为主的交互技术和增强现实技术,为编程系统设计提供支撑;设计基于增强现实的儿童实物编程语言,研究编程意图理解算法,开发多款儿童实物编程原型系统;研究基于生理信号的用户体验评估方法,探索基于深度学习的用户状态分析和建模方法,并对编程系统进行用户评估。本项目圆满完成了项目的指标,完成学术论文共计15篇,其中SCI检索论文8篇(包括JCR1区论文3篇,JCR2区论文1篇,JCR3区论文2篇,JCR4区论文2篇),EI检索论文7篇;提交专利申请9篇,授权发明专利4项;完成软件著作3篇。基于增强现实的儿童编程系统是当前提高实物编程趣味性与可操作性的重要途经,是目前研究儿童实物编程应用的重要方向。本项目的研究对促进我国儿童软件技术研究和实物编程应用发展有重要的意义和价值,更为培养儿童的计算思维能力和合作精神提供了可行的途径。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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