吳彥 李柯曄

摘? 要：隨著移動(dòng)技術(shù)、人工智能等新興技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)賦能教育前景廣闊。圍繞增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，AR）的技術(shù)特點(diǎn)，探索基于AR技術(shù)教學(xué)應(yīng)用的特點(diǎn)，并試圖將其運(yùn)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)史論教學(xué)實(shí)踐中。通過(guò)構(gòu)建體驗(yàn)式教學(xué)場(chǎng)景，設(shè)計(jì)探索式教學(xué)策略，建立基于互動(dòng)的教學(xué)評(píng)價(jià)體系，以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量。研究證明，有效地使用AR技術(shù)在加強(qiáng)學(xué)生理論學(xué)習(xí)與知識(shí)提升方面具有較大的教學(xué)優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù);產(chǎn)品設(shè)計(jì)史論;教學(xué)實(shí)踐

在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”教學(xué)改革的號(hào)召下，通過(guò)探索各種教學(xué)輔助工具來(lái)豐富教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化和提高課程效果與課程質(zhì)量，已成為教學(xué)改革的重要研究方向。研究者認(rèn)為，AR技術(shù)使教學(xué)信息搜索更加便捷，人機(jī)交互更加自然，與移動(dòng)學(xué)習(xí)相輔相成，集文本、圖文、視頻等多種界面交互優(yōu)勢(shì)，能夠提高學(xué)習(xí)的有效性[1]，在提升教學(xué)效率方面可以發(fā)揮積極作用[2]。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)領(lǐng)域中，AR技術(shù)在研究和實(shí)踐中多集中于產(chǎn)品造型與產(chǎn)品可視化。本文意圖將AR技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)理論教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)構(gòu)建虛實(shí)融合的教學(xué)環(huán)境，將教學(xué)對(duì)象直觀呈現(xiàn)在學(xué)習(xí)者面前，增強(qiáng)真實(shí)感與體驗(yàn)感，以提升學(xué)習(xí)者的認(rèn)知深度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

一、設(shè)計(jì)史論課程教學(xué)的內(nèi)容與特點(diǎn)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)史是產(chǎn)品設(shè)計(jì)初學(xué)者必學(xué)的專(zhuān)業(yè)課程和理論基礎(chǔ)[3]，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生了解現(xiàn)代設(shè)計(jì)變化與發(fā)展的背景，掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)以及社會(huì)環(huán)境，從而為客觀的產(chǎn)品評(píng)價(jià)奠定理論基礎(chǔ)。但是在實(shí)際的教學(xué)中，模式比較單一的理論課程與多樣的實(shí)踐課程的課堂反饋中，明顯感覺(jué)到學(xué)生的積極性有差異。對(duì)設(shè)計(jì)史論課程的不重視或者以傳統(tǒng)的歷史理論學(xué)習(xí)方式都不利于學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)的理解。很多學(xué)生在實(shí)踐后期，甚至步入工作時(shí)才開(kāi)始逐漸認(rèn)識(shí)到了設(shè)計(jì)史論的重要性。周春花認(rèn)為設(shè)計(jì)史課程最核心的意義在于，協(xié)助學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)理論的歷史框架構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生的分析綜合能力，為其設(shè)計(jì)實(shí)踐提供豐富的養(yǎng)分，促進(jìn)學(xué)生自我設(shè)計(jì)思想的形成[4]。龐莉從設(shè)計(jì)與社會(huì)的關(guān)系對(duì)設(shè)計(jì)理論課程改革進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)理論的學(xué)習(xí)還有助于培養(yǎng)學(xué)生的全局視野。對(duì)于每一位設(shè)計(jì)從業(yè)者來(lái)說(shuō)，他們的設(shè)計(jì)活動(dòng)不僅僅只是為了創(chuàng)造出商業(yè)價(jià)值，同時(shí)也參與了當(dāng)代社會(huì)文明的構(gòu)建，作為將來(lái)步入設(shè)計(jì)行業(yè)的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)者要擔(dān)負(fù)著關(guān)乎生活、藝術(shù)、環(huán)境、文化等多個(gè)層面的責(zé)任[5]。

設(shè)計(jì)史論課程針對(duì)的是本科一二年級(jí)的學(xué)生，剛剛開(kāi)始接觸設(shè)計(jì)學(xué)科，還沒(méi)有對(duì)設(shè)計(jì)學(xué)科建立整體認(rèn)識(shí)，同時(shí)，由于缺乏充分的設(shè)計(jì)實(shí)踐也無(wú)法對(duì)理論知識(shí)產(chǎn)生深刻的理解，這些均導(dǎo)致了教學(xué)質(zhì)量不容樂(lè)觀。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)史教學(xué)方式基本以時(shí)間為線(xiàn)索來(lái)講解各種流派的發(fā)展，導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)僅僅停留在對(duì)設(shè)計(jì)現(xiàn)象和設(shè)計(jì)作品的表面分析。處于被動(dòng)接受理論教學(xué)的學(xué)生們，很難對(duì)這些文字表述的內(nèi)容產(chǎn)生興趣。在設(shè)計(jì)史論教學(xué)實(shí)踐中，多數(shù)研究者從課程體系和課程內(nèi)容角度入手，提出交互式教學(xué)、反思式教學(xué)、探究式教學(xué)等教學(xué)理念。

但是人工智能時(shí)代的到來(lái)使得技術(shù)與教育的結(jié)合成為必然趨勢(shì)。如何通過(guò)技術(shù)賦能，將先進(jìn)的教學(xué)理念與技術(shù)進(jìn)行融合，改善傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)史論教學(xué)是本文探索的重點(diǎn)?；谠鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)的教學(xué)實(shí)踐已經(jīng)在很多非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中被廣泛運(yùn)用，如博物館、美術(shù)館、科技館等非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中利用AR技術(shù)講解史論知識(shí)，反饋其效果顯著。

二、基于AR技術(shù)教學(xué)應(yīng)用的特點(diǎn)

AR技術(shù)是利用現(xiàn)實(shí)世界與計(jì)算機(jī)生成數(shù)據(jù)的交疊，計(jì)算機(jī)生成的數(shù)字對(duì)象與物理世界的實(shí)時(shí)視圖混合。與VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）所不同的地方在于，VR技術(shù)借助設(shè)備使觀察者完全沉浸在人工模擬非真實(shí)世界之中，而AR技術(shù)允許使用者依然可以看到真實(shí)的世界，并可通過(guò)額外的信息與虛擬對(duì)象對(duì)其進(jìn)行豐富，更加適合教學(xué)實(shí)踐。Azuma認(rèn)為AR同時(shí)滿(mǎn)足虛擬現(xiàn)實(shí)融合、實(shí)時(shí)交互以及在3D空間中精準(zhǔn)注冊(cè)的特性系統(tǒng)[6]?；诖巳齻€(gè)特點(diǎn)總結(jié)出AR技術(shù)教學(xué)實(shí)踐具有以下特點(diǎn)：

（一）基于虛實(shí)結(jié)合視圖的可視化呈現(xiàn)

美國(guó)心理學(xué)家Spiro提出了認(rèn)知靈活理論，其認(rèn)為教學(xué)活動(dòng)應(yīng)與具體的情境相結(jié)合，將教學(xué)目標(biāo)中需要講解的概念具體到實(shí)例之中，避免過(guò)于抽象的概念講解。AR技術(shù)強(qiáng)調(diào)虛實(shí)結(jié)合，強(qiáng)化真實(shí)而非完全以虛擬空間模擬環(huán)境。AR技術(shù)的虛擬成像技術(shù)可以呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以在教室或者實(shí)驗(yàn)室，甚至任何地方觀察教學(xué)的對(duì)象，通過(guò)真實(shí)地呈現(xiàn)，方便學(xué)生觀察物質(zhì)規(guī)律，優(yōu)化教學(xué)效果。AR技術(shù)構(gòu)建具有“真實(shí)感”的教學(xué)環(huán)境，可讓學(xué)習(xí)者在設(shè)計(jì)好的教學(xué)環(huán)境中感知與真實(shí)物理世界相似或者相同的認(rèn)知體驗(yàn)。AR技術(shù)可輔助構(gòu)建的情境式教學(xué)環(huán)境對(duì)激發(fā)學(xué)生的探索發(fā)現(xiàn)意識(shí)有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

（二）基于有形表面的實(shí)時(shí)交互

AR技術(shù)的互動(dòng)性為教學(xué)方式提供了一個(gè)全新的視角。通過(guò)VR眼鏡或者移動(dòng)手機(jī)等平臺(tái)，AR提供了可供使用者自然地與現(xiàn)實(shí)交互的用戶(hù)界面，使用者通過(guò)行為或者動(dòng)作觸發(fā)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視圖，可在有形表面或者空間中操作指令。情境認(rèn)知理論中對(duì)于知識(shí)的闡述，認(rèn)為知識(shí)是具有情境性的，包含在活動(dòng)、背景以及文化產(chǎn)品之中，且在活動(dòng)、背景以及文化之中被不斷地運(yùn)用與發(fā)展。通過(guò)介入AR技術(shù)的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可利用實(shí)時(shí)操作交互以及多感官的輸入信息等多種認(rèn)知交互方式，以一種更為主動(dòng)與全身心投入的方式來(lái)處理教學(xué)內(nèi)容，從而促進(jìn)教學(xué)效果的提升。

（三）基于用戶(hù)內(nèi)容創(chuàng)作的協(xié)作能力培養(yǎng)

教學(xué)媒介的多元化發(fā)展有助于教學(xué)形式的多樣化與形象化，對(duì)AR技術(shù)來(lái)說(shuō)，其通過(guò)物理在場(chǎng)教育的補(bǔ)充，打破了傳統(tǒng)的課堂教育模式。學(xué)習(xí)者可以在學(xué)習(xí)過(guò)程中提出或搭建自己感興趣的模型和物質(zhì)，以及與他人互動(dòng)場(chǎng)景，在各種感官實(shí)時(shí)交互的前提下，學(xué)生自主獲得真實(shí)的認(rèn)知體驗(yàn)。AR技術(shù)為教育者和學(xué)習(xí)者都提供了一個(gè)允許用戶(hù)之間進(jìn)行協(xié)作和探索的平臺(tái)。研究證明，其在促進(jìn)教育范式的多樣化中，學(xué)習(xí)者從被動(dòng)的知識(shí)積累過(guò)渡到包含感知理解、探索、體驗(yàn)、自我學(xué)習(xí)和培訓(xùn)等的認(rèn)知范疇之中[7]。

三、AR技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用

（一）搭建體驗(yàn)式教學(xué)場(chǎng)景

在建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)三維建模等方式將一些經(jīng)典建筑實(shí)例導(dǎo)入AR平臺(tái)中，利用AR空間投影的方式將這些經(jīng)典的建筑展示出來(lái)，讓學(xué)生在課堂上以更加直觀的方式觀察建筑內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)。這種“真實(shí)感”的體驗(yàn)讓學(xué)生更易融入學(xué)習(xí)的氛圍，亦加深對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的記憶，更好地獲取知識(shí)[8]。設(shè)計(jì)不是無(wú)本之源。產(chǎn)品設(shè)計(jì)史論教學(xué)需要讓學(xué)生了解到一些優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及它們產(chǎn)生的原因。一個(gè)好產(chǎn)品的誕生，必定有其豐富的歷史文化傳承以及時(shí)代背景。產(chǎn)品設(shè)計(jì)風(fēng)格與產(chǎn)品的使用空間或者社會(huì)風(fēng)潮是密切相關(guān)的。利用AR技術(shù)構(gòu)建具有“真實(shí)感”的場(chǎng)景回顧是整個(gè)教學(xué)過(guò)程中最重要的一步，通過(guò)這種場(chǎng)景再現(xiàn)彌補(bǔ)傳統(tǒng)產(chǎn)品史論教學(xué)環(huán)境的不足，直觀呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生獲得感性認(rèn)知。這種體驗(yàn)式教學(xué)實(shí)踐方式可培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力，學(xué)生對(duì)產(chǎn)品的思考不再局限于某種風(fēng)格的討論之中，而是將其置于某一社會(huì)歷史情境之中去理解設(shè)計(jì)背后的動(dòng)機(jī)，只有讓學(xué)生在體驗(yàn)中真實(shí)地感受到理論的魅力和與現(xiàn)實(shí)的關(guān)聯(lián)，才能激發(fā)他們繼續(xù)探究的興趣，并可能將這種思考的過(guò)程遷移到將來(lái)的設(shè)計(jì)實(shí)踐和研究之中。

（二）設(shè)計(jì)探索式教學(xué)策略

教學(xué)策略是指為了達(dá)到某一教學(xué)目的而采用的不同教學(xué)手段。如學(xué)生可通過(guò)一款名為JigSpace的學(xué)習(xí)工具（如圖1），在空間中探索物體的虛擬3D模型，并將交互式3D模型投射在AR中，通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的拆解與分析以了解物體的內(nèi)部構(gòu)造，使學(xué)生獲得最直觀的感受。同時(shí)，在一些工程操作中，AR技術(shù)的導(dǎo)入可解決一些書(shū)面信息和說(shuō)明對(duì)工程操作帶來(lái)的困難，亦可提高相關(guān)領(lǐng)域培訓(xùn)或?qū)W習(xí)效率[9]。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)史論教學(xué)中，教師可提供一些實(shí)際的案例和思考題，運(yùn)用探索式的教學(xué)方式指導(dǎo)學(xué)生理解一些概念與原理，也包含引導(dǎo)學(xué)生們通過(guò)閱讀、實(shí)驗(yàn)、思考和討論等方式去自主探究議題。例如，在對(duì)一些優(yōu)秀產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析講解之時(shí)，學(xué)習(xí)者不僅要了解產(chǎn)品的設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)與外形之間的關(guān)系，對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材料和制作工藝等方面也要深入了解，這就需要學(xué)生有很強(qiáng)的空間想象能力，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)空間中，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入情境，學(xué)生可以在互動(dòng)和刺激的環(huán)境中理解和應(yīng)用概念，感知已有模型和人工制品或創(chuàng)建自己的模型。同時(shí)利用AR技術(shù)多用戶(hù)協(xié)作空間可以添加社交、競(jìng)爭(zhēng)或合作組件。此外，AR顯示的視圖在現(xiàn)實(shí)和已創(chuàng)建的世界之間幾乎沒(méi)有察覺(jué)的界線(xiàn)這一特點(diǎn)，提供了一種不同于完全沉浸的真實(shí)感。這種基于AR技術(shù)的探索式教學(xué)方法可調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，從而完成對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的知識(shí)構(gòu)建。

（三）建立基于互動(dòng)的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)

不同于傳統(tǒng)的平面化教學(xué)，AR技術(shù)不僅可以搭建體驗(yàn)式教學(xué)場(chǎng)景和平臺(tái)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，將被動(dòng)式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為自主探索式學(xué)習(xí)，如凱斯西儲(chǔ)大學(xué)醫(yī)學(xué)院的學(xué)生通過(guò)HoloLens在數(shù)字尸體上解剖虛擬組織輔助教學(xué)實(shí)踐（如圖2）。究其實(shí)質(zhì)，AR技術(shù)介入教學(xué)活動(dòng)之中改變了傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)中教與學(xué)之間的互動(dòng)關(guān)系。學(xué)生由外部刺激的知識(shí)被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變成知識(shí)的主動(dòng)構(gòu)建者，這種角色的轉(zhuǎn)換達(dá)到了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)所倡導(dǎo)的培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，促進(jìn)教學(xué)效果的最優(yōu)化[2]。同時(shí)教師的角色在此過(guò)程中也從直接參與者轉(zhuǎn)變?yōu)榻M織者、引導(dǎo)者，主要表現(xiàn)為協(xié)助學(xué)習(xí)者進(jìn)行體驗(yàn)活動(dòng)、引導(dǎo)學(xué)習(xí)者思考與交流、幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)行反思與總結(jié)。在此教學(xué)實(shí)踐中，不能再以傳統(tǒng)的教學(xué)質(zhì)量、評(píng)價(jià)方式來(lái)評(píng)估教學(xué)質(zhì)量。建立基于互動(dòng)的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)，需要結(jié)合教學(xué)場(chǎng)景搭建體驗(yàn)感，教學(xué)策略的設(shè)計(jì)，教與學(xué)在實(shí)踐中的互動(dòng)程度以及學(xué)生的自我學(xué)習(xí)與探索的積極性都密切相關(guān)。

四、結(jié)語(yǔ)

研究表明，AR技術(shù)所表現(xiàn)出的特性在設(shè)計(jì)史論教學(xué)活動(dòng)中具有很大的教學(xué)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)搭建體驗(yàn)式教學(xué)場(chǎng)景，運(yùn)用設(shè)計(jì)探索式教學(xué)策略以及建立可產(chǎn)生良好互動(dòng)的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的探索意識(shí)和自主學(xué)習(xí)能力?，F(xiàn)有的技術(shù)為教學(xué)實(shí)踐提供了多種多樣的選擇，每種選擇都有不同的學(xué)習(xí)潛力和特定的教學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但這些依然只是教學(xué)輔助工具，一種教學(xué)形式與手段，它可以更加直白與形象地展示教學(xué)內(nèi)容，但更深層次的探討與思考并不是技術(shù)能給予的。以此為基本原則再去思考教學(xué)改革，才能讓未來(lái)的理論教學(xué)改革發(fā)展得更有意義。

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作者簡(jiǎn)介：吳彥，華僑大學(xué)美術(shù)學(xué)院講師。研究方向：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、服務(wù)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)教育（課程設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)成效）。

李柯曄，華僑大學(xué)美術(shù)學(xué)院碩士研究生。研究方向：產(chǎn)品設(shè)計(jì)。