李丹+馬力+官巍

摘 要：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)豐富了現(xiàn)有的信息展現(xiàn)形式，其虛實(shí)結(jié)合的特性，可用于創(chuàng)設(shè)擬真環(huán)境，加深人們對(duì)周圍環(huán)境的感知以及對(duì)知識(shí)的理解，為教學(xué)創(chuàng)新帶來新的機(jī)遇。通過文獻(xiàn)分析總結(jié)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，并說明制約增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛應(yīng)用于教育的因素。遵循增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則，結(jié)合英語(yǔ)學(xué)科自身的特點(diǎn)，構(gòu)建基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的英語(yǔ)教學(xué)新模式。該模式分別從教學(xué)環(huán)境、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)資源、教學(xué)方式、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面，在英語(yǔ)課堂教學(xué)中對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)英語(yǔ)教學(xué)改革具有重要意義。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；虛擬現(xiàn)實(shí)；英語(yǔ)教學(xué)；教學(xué)模式設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G40-057 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）15-0068-04

一、引言

信息技術(shù)的迅速發(fā)展，使數(shù)字化信息覆蓋全球變成了現(xiàn)實(shí)，信息化手段在教學(xué)中的應(yīng)用越來越成熟，技術(shù)作為推動(dòng)教育變革的催化劑引起教育領(lǐng)域?qū)W者廣泛關(guān)注。一種新型的技術(shù)手段——增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）漸入研究者的視域。如2016年《地平線報(bào)告》高等教育版，預(yù)測(cè)未來二到三年增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)將會(huì)成為廣泛采用的中期技術(shù)之一。[1]在經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)下，英語(yǔ)作為主要的國(guó)際通用語(yǔ)言之一，成為我們與世界溝通的橋梁，英語(yǔ)的重要性越來越突出。利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)創(chuàng)設(shè)的虛擬景物無(wú)縫融合于真實(shí)的英語(yǔ)課堂中，支持師生在擬真場(chǎng)景進(jìn)行真實(shí)自然的互動(dòng)。然而如何將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)有效地應(yīng)用到教學(xué)有待深入全面的研究。在分析已有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，文章從融合教學(xué)目標(biāo)、創(chuàng)設(shè)擬真教學(xué)環(huán)境、直觀的教學(xué)資源、創(chuàng)新教學(xué)模式、綜合教學(xué)評(píng)價(jià)五個(gè)方面，在英語(yǔ)課堂教學(xué)中對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過轉(zhuǎn)變知識(shí)的承載及傳授方式，改善英語(yǔ)教學(xué)現(xiàn)狀。

二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality， AR）描述的是向?qū)崟r(shí)媒體中融入虛擬內(nèi)容和數(shù)據(jù)所需的各種技術(shù)。[2][3]即在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中虛擬內(nèi)容可以無(wú)縫地整合到真實(shí)場(chǎng)景的顯示中。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）是兩種不同但緊密相連的技術(shù)。[2]虛擬現(xiàn)實(shí)中用戶完全沉浸在一個(gè)人工合成的虛擬世界并與真實(shí)的世界完全隔離。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是在真實(shí)的世界中融入虛擬內(nèi)容，虛擬元素與完全真實(shí)的元素共存，允許用戶在真實(shí)的環(huán)境中與虛擬元素互動(dòng)。與多媒體二維平面的物體展現(xiàn)相比較，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)三位立體空間的對(duì)象實(shí)體更能夠提供情境體驗(yàn)和感知體驗(yàn)，使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生身臨其境的感覺，能夠全身心地投入到當(dāng)前增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)的情境中。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)主要特點(diǎn)有三維注冊(cè)、虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互。三維注冊(cè)是指在攝像頭拍攝的真實(shí)場(chǎng)景中，選取一個(gè)標(biāo)記物作為定位基準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)算，使虛擬物體無(wú)縫融合于真實(shí)環(huán)境。虛實(shí)結(jié)合是指計(jì)算機(jī)等終端設(shè)備生成的虛擬物體與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景無(wú)縫融合，用戶可以在擬真場(chǎng)景中活動(dòng)；實(shí)時(shí)交互是指用戶可以隨時(shí)和虛擬物體進(jìn)行互動(dòng)，與虛擬物體共同完成相應(yīng)的動(dòng)作。目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在影視業(yè)得到廣泛的運(yùn)用，而隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展、網(wǎng)速的提升，計(jì)算機(jī)處理速度的增加會(huì)使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)變得越來越成熟，也勢(shì)必會(huì)在教育領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，成為技術(shù)促進(jìn)教育手段創(chuàng)新的助推器。

2.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

為了對(duì)目前國(guó)內(nèi)關(guān)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在教育中應(yīng)用研究現(xiàn)狀進(jìn)行了解，筆者閱讀了大量關(guān)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在教育中應(yīng)用的相關(guān)文獻(xiàn)，以“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”和“教學(xué)”為關(guān)鍵詞在CNKI上進(jìn)行搜索，最后得到了96篇強(qiáng)相關(guān)文獻(xiàn)，統(tǒng)計(jì)得到表1所示的結(jié)果。

從表中可以看出國(guó)內(nèi)關(guān)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中應(yīng)用的相關(guān)文獻(xiàn)不是很多，總體呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)。在2010年以前，關(guān)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中應(yīng)用的國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)非常少。2011年到2015年相關(guān)文獻(xiàn)趨于穩(wěn)定，2016年增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中的應(yīng)用被研究者高度關(guān)注。分析其主要原因可能是近年來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，以及相關(guān)產(chǎn)品在運(yùn)用中起到良好效果，使如何運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來提高教育教學(xué)效果成為研究熱點(diǎn)。其中關(guān)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)概念特征及其在各類學(xué)科綜合教學(xué)應(yīng)用的理論研究文獻(xiàn)共有43篇，說明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于學(xué)科教學(xué)可行并且具有較大的潛力。

國(guó)外有關(guān)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的主要學(xué)科領(lǐng)域有醫(yī)學(xué)、建筑、營(yíng)銷、廣告、軍事、考古、娛樂。[4]研究比較深入的國(guó)家大多是以英語(yǔ)為母語(yǔ)的國(guó)家，由于他們具備學(xué)習(xí)英語(yǔ)的真實(shí)語(yǔ)境，故而有關(guān)AR技術(shù)應(yīng)用于外語(yǔ)教學(xué)中的研究極少。但對(duì)于中國(guó)高等教育的學(xué)生，英語(yǔ)學(xué)習(xí)缺乏正式的語(yǔ)言環(huán)境，為提高學(xué)習(xí)者英語(yǔ)應(yīng)用能力，我國(guó)本土研究增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在英語(yǔ)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用意義深遠(yuǎn)。有學(xué)者研究指出，外語(yǔ)學(xué)習(xí)中創(chuàng)設(shè)的情境與實(shí)踐中真實(shí)情境的一致性越高，產(chǎn)生的學(xué)習(xí)效果越好，而在目前我國(guó)的外語(yǔ)教學(xué)實(shí)踐中，尚不具備學(xué)習(xí)者在真實(shí)社會(huì)情境學(xué)習(xí)的條件，這就需要應(yīng)用現(xiàn)代信息化技術(shù)為其提供多模態(tài)化的教學(xué)情境。[5]利用AR技術(shù)構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的英語(yǔ)口語(yǔ)情境，提供聽讀學(xué)習(xí)工具，可減輕學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)效率和實(shí)際應(yīng)用能力。

臺(tái)灣學(xué)者黃國(guó)幀等指出一些課程，如果讓學(xué)生在教室里學(xué)習(xí)，會(huì)因?yàn)槿鄙賹?duì)真實(shí)環(huán)境的探索和交互使學(xué)生難以發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境的興趣和情感。[6]興趣是最好的老師，但是在現(xiàn)有的教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)中很容易被忽視。基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)創(chuàng)設(shè)的可以看到、感受到的體驗(yàn)式教學(xué)環(huán)境能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，更能讓學(xué)生在真實(shí)的環(huán)境中學(xué)到更多的知識(shí)。Nobel Enyedy等[7]設(shè)計(jì)的LPP（Learning-Physics through Play）實(shí)驗(yàn)，為了讓學(xué)生感受不同材質(zhì)的地面上不同材質(zhì)物體的運(yùn)動(dòng)情況，教師通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)不同材質(zhì)的地面（例如木地板、玻璃板、草地等），學(xué)生則扮演不同材質(zhì)的物體（如籃球、滑板、桌子等）。如圖1所示教室的地面和學(xué)生戴的帽子使用不同的標(biāo)記，通過投影可以呈現(xiàn)出不同材質(zhì)的地面和物體，學(xué)生走在上面根據(jù)相應(yīng)的情境做出相應(yīng)的動(dòng)作。而后，教師引導(dǎo)學(xué)生探討學(xué)習(xí)活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)的問題，從而構(gòu)建相應(yīng)的物理知識(shí)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，無(wú)法讓學(xué)生身臨其境感受物理知識(shí)的奧秘。

3.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育中有以上種種好處。盡管如此，在教學(xué)中運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)仍然面臨著許多挑戰(zhàn)，主要存在的問題如表2所示。我們需要進(jìn)行深入的研究和實(shí)踐來攻克這些問題。

三、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于英語(yǔ)教學(xué)模式設(shè)計(jì)

在綜合考慮增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)與不足基礎(chǔ)上，結(jié)合英語(yǔ)學(xué)科的特點(diǎn)，筆者認(rèn)為還應(yīng)從介入技術(shù)的教學(xué)模式設(shè)計(jì)入手研究增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)英語(yǔ)教學(xué)應(yīng)用。當(dāng)然要以合理的方式應(yīng)用新技術(shù)，基于AR的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循三個(gè)原則：①AR設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)來自于課程，且同一內(nèi)容使用AR進(jìn)行教學(xué)所花費(fèi)的時(shí)間不能大于普通的教學(xué)模式所用時(shí)長(zhǎng)。②AR系統(tǒng)要足夠靈活，便于教師根據(jù)學(xué)生需求及教學(xué)內(nèi)容對(duì)AR資源進(jìn)行改編。③應(yīng)充分考慮真實(shí)環(huán)境中的約束條件。

1.融合教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)擬真教學(xué)環(huán)境和直觀學(xué)習(xí)資源

英語(yǔ)單詞及基本語(yǔ)法的識(shí)記，可利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)三維模型，如圖2所示，利用移動(dòng)終端顯示英語(yǔ)單詞對(duì)應(yīng)的擬真物體，將文字、聲音等信息內(nèi)容集于應(yīng)用中，將抽象信息與直觀信息相結(jié)合也體現(xiàn)了它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)習(xí)者更加直觀全面地理解詞匯及語(yǔ)法加深記憶。

（1）閱讀能力的培養(yǎng)。配合再造形象來學(xué)習(xí)英文文章，使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)再現(xiàn)文中的某些情境。如基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的3D書籍，通過智能手機(jī)掃描書中的一些標(biāo)記符號(hào)可以看到配合文章情境的3D圖像，學(xué)習(xí)者將自己置身于文章真實(shí)情境中，甚至能夠利用可穿戴設(shè)備產(chǎn)生觸覺體驗(yàn)并與文章中的人物互動(dòng)。通過多感官的互動(dòng)體驗(yàn)，喚起學(xué)習(xí)者對(duì)文中情節(jié)和人物的想象，學(xué)習(xí)者對(duì)英文的認(rèn)知和體會(huì)更加準(zhǔn)確，英語(yǔ)閱讀體驗(yàn)也會(huì)由枯燥乏味變得非常有趣。

（2）會(huì)話能力的培養(yǎng)。采用角色扮演輔以擬真環(huán)境或者人物，使學(xué)習(xí)者能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行英語(yǔ)會(huì)話，在情境交融的條件下掌握正確的言語(yǔ)技能。這要求軟件能夠?qū)F(xiàn)實(shí)和虛擬兩個(gè)世界的元素連接到同一個(gè)坐標(biāo)系的系統(tǒng)中，在自然情境中基于虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)者獲取信息更高效、更直接，學(xué)習(xí)變得更具情境化和真實(shí)性。（崔惠萍、傅鋼善，2014）利用擬真場(chǎng)景進(jìn)行英語(yǔ)對(duì)話示范，不僅僅是由教師講授新知識(shí)，還使學(xué)生更容易接受和應(yīng)用新知識(shí)。

2.創(chuàng)新教學(xué)模式

基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新英語(yǔ)教學(xué)模式（見圖3）中，首先學(xué)生自主進(jìn)行體驗(yàn)學(xué)習(xí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)資源庫(kù)與目前常用的多媒體學(xué)習(xí)資源庫(kù)相比最大限度增強(qiáng)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。學(xué)習(xí)者與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)資源庫(kù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容交互過程中，既可以調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣又能夠讓學(xué)習(xí)者自己發(fā)現(xiàn)在該學(xué)習(xí)模塊中還不懂的知識(shí)。并且對(duì)于存在的問題能夠利用探究式、協(xié)作式等學(xué)習(xí)方式去解決。然后教師再介入引導(dǎo)，歸納學(xué)生提出的問題，組織引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行再次學(xué)習(xí)體驗(yàn)，解決學(xué)生遺留的問題。其次要為學(xué)習(xí)者提供一定數(shù)量和質(zhì)量的生動(dòng)有趣并與課文密切配合的擴(kuò)展性聽讀材料，使學(xué)習(xí)者可根據(jù)自己的興趣愛好，獨(dú)自或者群體在擬真場(chǎng)景中開展自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)，以鞏固提高閱讀和會(huì)話能力。最后，通過實(shí)施過程性評(píng)價(jià)，驗(yàn)證教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果不斷修正教學(xué)方式，創(chuàng)設(shè)教學(xué)環(huán)境支撐信息化條件下教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，最終提煉出真正意義上符合“雙主”教學(xué)模式的英語(yǔ)教學(xué)方案。

相對(duì)于現(xiàn)有的在線教學(xué)模式，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可支持師生在同一場(chǎng)景中扮演不同角色進(jìn)行同步教學(xué)，多人協(xié)作學(xué)習(xí)，與真實(shí)面對(duì)面教學(xué)情況基本相同，教師設(shè)定學(xué)生在場(chǎng)景中的活動(dòng)和學(xué)習(xí)任務(wù)，全程控制與輔助學(xué)生完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。在基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)中學(xué)習(xí)中，通過視頻采集設(shè)備同步錄制操作者的語(yǔ)音視頻、聽讀過程，并支持錄制視頻的回放，可實(shí)現(xiàn)跨時(shí)空教學(xué)。但是該模式還存在不足之處：①學(xué)生自主體驗(yàn)學(xué)習(xí)時(shí)，由于缺少監(jiān)督指導(dǎo)可能導(dǎo)致無(wú)法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。②從教學(xué)設(shè)計(jì)的角度看，該模式只適合小班教學(xué)。基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的英語(yǔ)教學(xué)并不能完全替代傳統(tǒng)課堂教學(xué)，而是與教師講授型課堂相輔相成。

3.綜合教學(xué)評(píng)價(jià)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中學(xué)生的練習(xí)和考試均采用電子化或者角色扮演的方式進(jìn)行。學(xué)生賬號(hào)中能夠保存練習(xí)和考試的成績(jī)并以成長(zhǎng)值的形式反映出來，相應(yīng)地影響到場(chǎng)景中的任務(wù)難度，以及用戶對(duì)應(yīng)的虛擬人物動(dòng)畫效果，提高學(xué)習(xí)者體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)。構(gòu)建信息化環(huán)境下學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，首先要確定基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)平臺(tái)能夠采集到的數(shù)據(jù)，如學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、聽讀材料的大小、學(xué)習(xí)者英語(yǔ)對(duì)話參與度等；其次教師能夠借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行課堂觀察、成績(jī)分析等。利用信息技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通過對(duì)學(xué)習(xí)者課堂表現(xiàn)的觀察、報(bào)告評(píng)價(jià)、日志文件分析及標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

四、小結(jié)

傳統(tǒng)課堂因?yàn)槭艿綀?chǎng)地、紀(jì)律等的限制，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行實(shí)地學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)知識(shí)過于理論化，不利于學(xué)生將學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中。得益于智能終端性能的不斷提升，我們的教室基本都配有計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、電子白板、投影儀、攝像機(jī)等多媒體設(shè)備，不再需要特殊設(shè)備來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就能夠?qū)⒃鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教學(xué)中，使學(xué)生在擬真教學(xué)場(chǎng)景中，利用更多的感官使學(xué)習(xí)變得更加容易。未來可以依托云端，針對(duì)不同課程設(shè)計(jì)開發(fā)3D教育資源素材庫(kù) ，實(shí)現(xiàn)多感官聯(lián)結(jié)學(xué)習(xí)，促進(jìn)知識(shí)遷移。以擬真交互的體驗(yàn)潛移默化地增強(qiáng)學(xué)習(xí)者感受力，并提供開放、可交互的自由發(fā)揮的空間，把學(xué)習(xí)者由知識(shí)消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)生產(chǎn)者。

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（編輯：王天鵬）