李軼

摘 要：借助移動(dòng)平臺(tái)將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)設(shè)計(jì)中，能在有效提高教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)特性開展相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)，從而建構(gòu)更加高效的課堂體系。本文從增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的技術(shù)思維和優(yōu)勢(shì)入手，對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用展開了討論，最后對(duì)其在教育教學(xué)中的發(fā)展趨勢(shì)做了預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）;教育;教學(xué);設(shè)計(jì);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-0069（2018）05-0028-04

一、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)概述

（一）技術(shù)思維

將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)應(yīng)用在教育教學(xué)中，能借助藝術(shù)化的手段建立相應(yīng)的教學(xué)體系和教學(xué)機(jī)制，能在一定程度上完成教學(xué)類型轉(zhuǎn)換和教學(xué)空間轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步為學(xué)生提供更加多元化的課堂，提高個(gè)性化教學(xué)的實(shí)效性。另外，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用后，能建立新媒體框架結(jié)構(gòu)，確保影像風(fēng)格和文學(xué)結(jié)構(gòu)都能呈現(xiàn)出多元化趨勢(shì)。教師在應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的過程中，主要是建構(gòu)不同視覺效果的教育教學(xué)模式，為學(xué)生營造更加真實(shí)的課堂體驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步建立有效的知識(shí)框架體系。

此外，在教育教學(xué)中應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也是差異化教育表現(xiàn)形態(tài)提高課堂教學(xué)效果的根本，能在應(yīng)用人工智能技術(shù)和三維立體技術(shù)的同時(shí)，完善教學(xué)流程和教育體系，確保學(xué)生能在互動(dòng)中獲得更多的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，真正實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)信息化的發(fā)展。

（二）優(yōu)勢(shì)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)具備較為突出的教學(xué)優(yōu)勢(shì)。

一是能為學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)空間。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立基本教學(xué)框架后，能利用差異化教學(xué)設(shè)備，有效整合教學(xué)資源，并且保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營平臺(tái)和設(shè)備運(yùn)行的完整性，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程無須受到空間和時(shí)間的限制，確保學(xué)生能隨時(shí)隨地完成相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，并且可以隨時(shí)復(fù)習(xí)，全面提升學(xué)生對(duì)于知識(shí)的內(nèi)化能力，強(qiáng)化知識(shí)鞏固和理解的程度。需要注意的是，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐步開展的進(jìn)程中，翻轉(zhuǎn)課堂、微課導(dǎo)學(xué)體系等也逐漸成為重要的課堂中的主體，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)方式的全面創(chuàng)新。[1]

二是能為學(xué)生深入踐行情境化教學(xué)。傳統(tǒng)教學(xué)的媒介一般有文字和圖片，就算是將計(jì)算技術(shù)融入課堂，也只是視頻或音頻，學(xué)生只能通過觀看進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的識(shí)記;而在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，教師能將知識(shí)點(diǎn)以三維立體的效果展示給學(xué)生，學(xué)生能直觀感受到相關(guān)情境內(nèi)容，也為后續(xù)教學(xué)工作的開展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

三是能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課堂教學(xué)中，要想保證學(xué)生有效內(nèi)化相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，就要積極制定完整的興趣教學(xué)引導(dǎo)策略。傳統(tǒng)教學(xué)中教師要對(duì)教學(xué)法予以整合，而在利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)后，學(xué)生能借助情境體驗(yàn)和動(dòng)感交互，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輔助下能感受到新穎的學(xué)習(xí)方式，生動(dòng)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景也能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

四是能完善資源的均衡管理。不同學(xué)校存在資源分配不均衡的問題，尤其是經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)或偏僻地區(qū)?；诖?，各級(jí)政府將教育均衡發(fā)展作為目標(biāo)，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為重要手段，能在一定程度上緩解資源分配不均衡問題，擴(kuò)大教育資源的共享范圍。

二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的設(shè)計(jì)

（一）敘事設(shè)計(jì)

將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在教育教學(xué)過程中，主要是借助空間知識(shí)的描述有效提高知識(shí)點(diǎn)的敘述夸張性，保證學(xué)生能在良好的學(xué)習(xí)環(huán)境中感知到相關(guān)知識(shí)。借助這種夸張的知識(shí)呈現(xiàn)方式，學(xué)生能對(duì)人物刻畫及環(huán)境氣氛有更加直觀的理解，真正內(nèi)化事物相關(guān)情節(jié)。[2]

另外，在課堂教學(xué)體系建立的過程中，要想有效判定課堂教學(xué)效果的好壞，課堂的張力和吸引力也非常關(guān)鍵，因此，教育心理學(xué)中將認(rèn)知規(guī)律和敘事教學(xué)體系結(jié)合在一起。教師要想從根本上建構(gòu)更加系統(tǒng)化的教學(xué)體系，就要打破傳統(tǒng)教學(xué)中現(xiàn)實(shí)的生活邏輯，有效應(yīng)用更加直觀且有效的表達(dá)形式為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)空間。一定程度上，發(fā)揮增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以減少信息不平衡帶來的教學(xué)難題，為學(xué)生有效填補(bǔ)知識(shí)缺陷，維護(hù)教學(xué)環(huán)節(jié)的完整性。并且，教師在打造高效課堂的過程中，借助增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)也能結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)特征以及個(gè)性特征實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的空間控制和設(shè)計(jì)，確保具體角色的形象貼合學(xué)生自身。也就是說，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)中能將不同結(jié)合元素進(jìn)行配置和重新處理，指導(dǎo)學(xué)生在獲得學(xué)習(xí)體驗(yàn)的過程中將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為自己掌握的內(nèi)容。值得一提的是，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的過程中，不同人物、情節(jié)以及環(huán)境之間能建立統(tǒng)一的協(xié)調(diào)機(jī)制，這種方式能在展示知識(shí)體系的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生在沖突中深度感受虛擬課堂的優(yōu)勢(shì)。[3]

（二）空間設(shè)計(jì)

在教學(xué)流程中應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能建立單一化教學(xué)體系，也能借助相應(yīng)的手段完成內(nèi)容和目標(biāo)的融合，真正提高教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的實(shí)效性，為后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步開展提供保障。在具體的設(shè)計(jì)中，主要涉及具體教學(xué)內(nèi)容中出現(xiàn)的活動(dòng)場(chǎng)所、時(shí)代背景以及宏觀世界結(jié)構(gòu)等，從而構(gòu)建學(xué)生只能通過想象完成的空間結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的課堂代入感。另外，教師借助增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能將整個(gè)場(chǎng)景展示給學(xué)生，確保學(xué)生能在感受具體環(huán)境因素的過程中有效判定相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)。例如，教師要想為學(xué)生提供具體的情境，只需要進(jìn)行鏡頭調(diào)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)主體場(chǎng)面調(diào)度，就能創(chuàng)設(shè)出具體的視點(diǎn)和視距，確保事物之間的關(guān)系都能更加直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，完成資源的整合，從整體把握設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。[4]

（三）形態(tài)設(shè)計(jì)

目前，我國國內(nèi)教學(xué)中應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要形式為以下幾種：第一種，淺度引用，借助增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成課程教學(xué)主要是為了顯示出技術(shù)的優(yōu)越性。第二種，中度引用，要將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)和課程相關(guān)內(nèi)容結(jié)合在一起，但是整個(gè)呈現(xiàn)方式依舊存在空間轉(zhuǎn)換的痕跡。第三種，高度引用，能保證課堂內(nèi)容和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)之間無論是內(nèi)容還是空間都能保持同步，從而有效提高內(nèi)容呈現(xiàn)的完整性。第四種，深度引用，在教學(xué)體系建立的過程中，能保障技術(shù)和課堂教學(xué)內(nèi)容的無痕轉(zhuǎn)化?；诖耍處熞胗行д辖虒W(xué)資源，確保教學(xué)流程的完整性，就要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)需求，進(jìn)行更加系統(tǒng)化的技術(shù)應(yīng)用規(guī)劃。[5]

除此之外，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)課堂任務(wù)設(shè)計(jì)體系中，要建立教師任務(wù)、團(tuán)隊(duì)任務(wù)以及學(xué)生任務(wù)。（1）教師任務(wù)，教師要在應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的過程中結(jié)合學(xué)生的基本學(xué)情，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)思維和教學(xué)結(jié)構(gòu)，在整合教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，并且要秉持創(chuàng)新的意識(shí)，將邏輯思維和形象思維結(jié)合在一起，真正提高教學(xué)效果。教師在分析教學(xué)目標(biāo)后，要確定教學(xué)的基本對(duì)象，完善教學(xué)結(jié)構(gòu)和教學(xué)心理學(xué)的應(yīng)用效果，在滿足知識(shí)點(diǎn)講解和約束的基礎(chǔ)上，深度完成知識(shí)點(diǎn)分解工作。（2）制作團(tuán)隊(duì)任務(wù)，要結(jié)合教學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且按照教學(xué)任務(wù)有效落實(shí)問題和故事之間的轉(zhuǎn)化，完善增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)編程及課程設(shè)計(jì)，真正建立互動(dòng)化空間運(yùn)行機(jī)制。（3）學(xué)生任務(wù)，學(xué)生在完成知識(shí)體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，能在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)的環(huán)境中內(nèi)化相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并且及時(shí)對(duì)空間感受給予教師相應(yīng)的反饋，以保證教師能有效結(jié)合學(xué)生的基本需求建立相應(yīng)的教學(xué)策略。[6]

三、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中具有較大的教學(xué)潛力，能在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境，并能在一定程度上完善動(dòng)感交互學(xué)習(xí)，融合不同知識(shí)重點(diǎn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助下的課堂能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生營造多元化的學(xué)習(xí)空間，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)理念和教學(xué)氛圍，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化能力，踐行教學(xué)改革的理念，提升學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)水平。[7]

（一）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在頭戴式設(shè)備中的應(yīng)用

頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備配置的是位置跟蹤器和數(shù)據(jù)手套等，主要分為移動(dòng)版的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔和分體式虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔。將其應(yīng)用在課堂中，學(xué)生能借助設(shè)備體驗(yàn)真實(shí)的感受，獲取沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，能從不同角度感受知識(shí)點(diǎn)，并且對(duì)一些情境有更加直觀的認(rèn)知。例如，將設(shè)備應(yīng)用在地理課堂中，學(xué)生戴上相應(yīng)的設(shè)備，就如同置身于銀河系中一般，近距離觀察不同行星的運(yùn)行軌跡，甚至能直觀地了解到地表形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2016年微視曾經(jīng)推出一款教學(xué)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備，此設(shè)備能實(shí)現(xiàn)一鍵操作和一鍵統(tǒng)計(jì)，為學(xué)生提供更加個(gè)性化的教學(xué)。相較于傳統(tǒng)的課堂，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)建構(gòu)的課堂體系能為學(xué)生帶來身臨其境的感受，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，創(chuàng)設(shè)更加活躍且靈活度高的課堂結(jié)構(gòu)。[8]此外，一些科技公司還設(shè)計(jì)了一些和頭戴式設(shè)備相匹配的設(shè)備，其中光學(xué)投影系統(tǒng)、耳機(jī)、麥克風(fēng)等都具有較為突出的教學(xué)價(jià)值和意義。學(xué)生甚至能擺脫電腦和手機(jī)，鍵盤也完全可以在空氣中完成操作，真正落實(shí)3D建模設(shè)計(jì)任務(wù)。

（二）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在手持式設(shè)備中的應(yīng)用

教師在課堂中應(yīng)用的手持式教學(xué)設(shè)備主要是移動(dòng)設(shè)備和APP軟件，結(jié)合相應(yīng)APP能有效完成課堂教學(xué)流程，借助手機(jī)能完善虛擬形象的有效整合，確保特殊化顯示效果有效助力學(xué)生獲取相應(yīng)的教學(xué)體驗(yàn)。一方面，使用APP和配套圖書進(jìn)行共同學(xué)習(xí)，能借助手機(jī)攝像頭掃描圖片，然后轉(zhuǎn)變?yōu)槔}狀態(tài)或者是演示效果。另一方面，使用APP對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的資源進(jìn)行處理，確保學(xué)生整個(gè)的學(xué)習(xí)過程更加真實(shí)有效，提高學(xué)生的體驗(yàn)感和沉浸感，真正優(yōu)化課堂教學(xué)效果。[9]

（三）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在桌面式設(shè)備中的應(yīng)用

應(yīng)用桌面式教學(xué)設(shè)備能為學(xué)生打造有效的教學(xué)環(huán)境，教師采取系統(tǒng)平臺(tái)創(chuàng)設(shè)的自主開發(fā)課件，能在優(yōu)化素材資源處理效果的同時(shí)，確保學(xué)生能進(jìn)一步內(nèi)化相關(guān)知識(shí)。近幾年應(yīng)用較為廣泛的桌面式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備主要是美國的zSpaceZ300，APP本身包括了集中在6款軟件中的多門基礎(chǔ)性課件，借助系統(tǒng)內(nèi)教學(xué)計(jì)劃完成教學(xué)工具的應(yīng)用，能在為學(xué)生提供教學(xué)資源的同時(shí)，確保教學(xué)流程更加有效。在平臺(tái)結(jié)構(gòu)中，學(xué)生借助眼鏡利用激光筆進(jìn)行操作，從而創(chuàng)設(shè)有效的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)效果?；蛘呤菓?yīng)用平息攝像頭，利用設(shè)備將影像直接投影在平板電腦中，有效形成裸眼3D立體的感受。[10]

四、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的發(fā)展趨勢(shì)

（一）優(yōu)化性能

為了有效提升增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用效果，教育投資公司要對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行系統(tǒng)化管理和開發(fā)，并且積極落實(shí)統(tǒng)籌性教學(xué)管理工作，在滿足技術(shù)發(fā)展需求的同時(shí)，將沉浸式、交互式、構(gòu)想式教學(xué)等模塊融合在一起，提高教學(xué)水平并為教學(xué)應(yīng)用的系統(tǒng)化升級(jí)提供保障。也即未來要想建立更加高效的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用課堂，就要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)理念，利用更加個(gè)性化的教學(xué)機(jī)制，將因材施教的教學(xué)理念和技術(shù)體系結(jié)合在一起，保證學(xué)生能在虛擬環(huán)境中完成互動(dòng)交流。[11]

（二）教學(xué)創(chuàng)新

借助增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)多元化的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)體系，保證教學(xué)結(jié)構(gòu)的完整性，教師要將數(shù)字教學(xué)內(nèi)容和虛擬教學(xué)技術(shù)結(jié)合在一起，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更加系統(tǒng)化、情境化的學(xué)習(xí)環(huán)境，有效提高學(xué)生的課堂存在感和沉浸感，完善技術(shù)體系和現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的融合，為后續(xù)交流溝通提供保障，這種教學(xué)方式能在一定程度上提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，真正培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用也能為創(chuàng)客學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好的空間，維護(hù)技術(shù)運(yùn)行機(jī)制，保證動(dòng)手操作實(shí)踐和創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作的實(shí)效性，真正提高教學(xué)技能和知識(shí)的融合效果，開展更加有效的課程教學(xué)。

在我國教育體系內(nèi)，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)是非常關(guān)鍵的內(nèi)容，教師要整合創(chuàng)新教育體系，充分發(fā)揮增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，確保創(chuàng)客教育和核心素養(yǎng)教育結(jié)構(gòu)更加有效且立體，建構(gòu)貼合我國學(xué)生實(shí)際學(xué)情的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育模型，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的全面優(yōu)化。[12]總而言之，在人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)和教育教學(xué)的融合已經(jīng)成為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)的必然選擇。

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The Design and Application of Augmented Reality Technology in Education and Teaching

LI Yi

（Library，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou，Jiangxi，China 341000）

Abstract： With the help of the mobile platform，the Augmented Reality（AR）technology can be applied to the design of education and teaching.On one hand，it can effectively improve teaching quality，and on the other hand，teaching activities can be carried out in accordance with the teaching characteristics.Thus，it can help to construct a more efficient classroom system.Starting with the technical thinking and advantages of the AR technology，this paper discusses in detail the design and application of the AR technology in education and teaching.Finally，it makes a prediction on the development trend of AR technology in future education and teaching.

Key words： Augmented Reality technology;education;teaching;design;application