增強現(xiàn)實技術(shù)在實踐課堂中的應(yīng)用研究

雷蕾+倪泰樂

為適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)方式的變革和社會的的需要，傳統(tǒng)教育開始向著實踐課堂，重視技術(shù)技能的方向發(fā)展。隨著新媒體互聯(lián)網(wǎng)時代的到來和增強現(xiàn)實技術(shù)的日漸成熟，AR技術(shù)通過獨特的新穎性，能夠快速的吸引學(xué)生的注意力，并在實踐教學(xué)過程中能夠高效快速地表達知識的獨特性，體驗性強成為AR運用在教學(xué)中的最大優(yōu)勢，AR在教育領(lǐng)域的使用越來越普及，實踐課堂中增強現(xiàn)實的運用必定是將來新教育形式的發(fā)展方向。

現(xiàn)如今高職課堂面臨著巨大的改革，以傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)模式的教育方法已經(jīng)不能適應(yīng)于現(xiàn)代的教育課堂，學(xué)生抱怨難學(xué)，老師抱怨學(xué)生難教，企業(yè)抱怨沒有能直接上崗的人員，通過傳統(tǒng)模式培養(yǎng)出來的學(xué)生與企業(yè)的要求不相符合，這樣的人才培養(yǎng)模式早已不能符合現(xiàn)今社會發(fā)展的需求。對此，國家教育部頒發(fā)了“16號文件——《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》”、“19號文件——《國務(wù)院關(guān)于大力發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》”確定了現(xiàn)今的教育要以“適應(yīng)技術(shù)進步和生產(chǎn)方式變革以及社會公共服務(wù)的需要，加快現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)，深化產(chǎn)教融合、校企合作，培養(yǎng)數(shù)以億計的高素質(zhì)勞動者和技術(shù)技能人才?！睘闃藴?。這就要求我們要改變傳統(tǒng)以理論學(xué)科式的教學(xué)模式，大大增加實踐課堂在傳統(tǒng)教育中所占的比例。怎樣增加實踐課堂中學(xué)生的參與度與實際動手度，讓我們的實踐課堂更加趣味化，更加與現(xiàn)今社會的高科技網(wǎng)絡(luò)相連、以交互式的方法進行教學(xué)，成為一個值得高職教師深思與探究的課題。

在實踐課堂中，要以學(xué)生為主體，老師為項目的引導(dǎo)，老師扮演的角色由原來課程中的主持者變成組織者，就像一個導(dǎo)演在編排一臺戲，真正參與表演的應(yīng)該是學(xué)生。為了使學(xué)生更能感覺到實戰(zhàn)和公司化的環(huán)境氛圍，真正做到參與項目制教學(xué)所學(xué)到的技能知識與企業(yè)的無縫接軌，大量采用虛擬現(xiàn)實的技術(shù)，模擬真實的工作環(huán)境，增加工作氛圍，提高學(xué)生對于專業(yè)知識的掌握，提高技能效率，優(yōu)化教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量的方式需要我們進一步的探索，讓AR深入課堂。

什么是增強現(xiàn)實

增強現(xiàn)實就是AR（Augmented Reality），中文翻譯為現(xiàn)實增強（擴增實境）。它是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，將計算機生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實場景中，從而實現(xiàn)對現(xiàn)實的“增強”。其實主要作用就是幫助人們把無法實現(xiàn)的環(huán)境空間在真實世界中展現(xiàn)出來。

1.增強現(xiàn)實在實踐課堂中運用的優(yōu)勢

AR技術(shù)在實踐課堂的運用中有很多優(yōu)勢，它可以通過計算機模擬技術(shù)和仿真效果將學(xué)生在實訓(xùn)室和實訓(xùn)課堂中難以完全感覺和體會到的一些實際的或虛構(gòu)的信息（聲音、味道、觸覺和視覺信息等），巧妙的疊加到現(xiàn)實環(huán)境中。

具體的優(yōu)勢如下：

節(jié)約教學(xué)設(shè)備，教資的成本。大大減少了實踐課程中教學(xué)耗材的損耗，以虛擬形式可以進行無限次的重復(fù)使用，再也不用擔(dān)心教具耗材的損耗問題；

實現(xiàn)虛實之間的有效融合。能夠?qū)⑻摂M的環(huán)境與現(xiàn)實之間直接緊密聯(lián)系起來，而且可以根據(jù)社會行業(yè)的需要，不斷更新教學(xué)虛擬環(huán)境與素材，做到與時俱進，緊跟社會發(fā)展的需求和行業(yè)相融；

能夠進行即時交互的優(yōu)勢。通過增強現(xiàn)實技術(shù)可實現(xiàn)學(xué)生、虛擬對象、周圍環(huán)境的相互融合，產(chǎn)生的交互行為逐步擴散到整個真實的環(huán)境之中，并且還可以通過互聯(lián)網(wǎng)的形式，形成各個學(xué)校與學(xué)校，學(xué)校與公司，學(xué)校與網(wǎng)絡(luò)平臺之間的交互，進行實時評價，隨時掌控學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展動態(tài)；

三維立體真實感強。這是增強現(xiàn)實技術(shù)中最顯著的特點之一，通過三維技術(shù)使得學(xué)生能夠通過操作計算機調(diào)整虛擬對象，最真實的模擬使用對象，使學(xué)生更有身臨其境的感覺。通過在虛擬現(xiàn)實中的操作，讓學(xué)生體驗到真實工作場景中專業(yè)技術(shù)的實施過程與成效。

AR技術(shù)的新穎性，能夠快速的吸引學(xué)生的注意力，并在實踐教學(xué)過程中能夠高效快速地表達知識的獨特性，體驗性強成為AR運用在教學(xué)中的最大優(yōu)勢。

2.增強現(xiàn)實在教學(xué)中運用的方向

目前AR技術(shù)廣泛地應(yīng)用在軍事、航空航海訓(xùn)練等領(lǐng)域，而涉及教育教學(xué)的應(yīng)用研究還不多。這主要是因為AR所需的軟硬件設(shè)備與目前的技術(shù)水平和特性還需很大程度的提高有關(guān)。但可以預(yù)測，隨著新媒體互聯(lián)網(wǎng)時代的到來和AR技術(shù)的日漸成熟，AR在教育領(lǐng)域的使用肯定會越來越普及。

具體運用的方向：

（1）教科書的立體化。理論課程中，看書學(xué)習(xí)對于學(xué)生來說是很枯燥單調(diào)的，即使老師通過多媒體課件圖文并茂也是平面呆板的，若通過AR技術(shù)使學(xué)生在看書的同時通過AR魔盒看到聽到相關(guān)知識的動態(tài)畫面及聲音，或者是可以進行點擊互動，使得理論知識不再枯燥單調(diào)，不再抽象，這樣既可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，增強理解和記憶，更能大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力，養(yǎng)成學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

（2）專業(yè)技能的培訓(xùn)。我們可以把增強現(xiàn)實技術(shù)運用到學(xué)科實驗教學(xué)與專業(yè)技能的練習(xí)中來。比如醫(yī)學(xué)方面的實踐操作，在AR魔盒中顯示手術(shù)基本步驟與相關(guān)的提示信息，然后逐漸減少顯示的信息量，直到學(xué)生可以不用提示，單獨完成操作，從而以實際動手為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)專業(yè)技能。

（3）網(wǎng)絡(luò)教育資源的共享。利用網(wǎng)絡(luò)平臺遠程教育手段發(fā)展高等技能型職業(yè)教育，豐富創(chuàng)建教學(xué)資源庫，使高等職業(yè)院校實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享。

（4）教育游戲的開發(fā)。以游戲的方式為學(xué)生創(chuàng)造一個寬松和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境，在啟發(fā)學(xué)生思維和培養(yǎng)能力方面發(fā)揮著重要的作用，使得學(xué)生在游戲中愉悅地學(xué)習(xí)。利用AR虛實結(jié)合實時互動且不受動作限制的特性使得此類教育游戲更加吸引學(xué)生，更能達到游戲中學(xué)知識，學(xué)知識就是輕松的娛樂的益智目的。

增強現(xiàn)實在醫(yī)療實踐課程中運用

現(xiàn)如今，AR技術(shù)可以作為實習(xí)學(xué)員外科手術(shù)的可視化和培訓(xùn)設(shè)備。AR技術(shù)可以在外科病房中的日?？梢暬蝿?wù)中發(fā)揮作用。學(xué)員可以使用裸眼，發(fā)現(xiàn)一些他們單獨在MRI或者CT中無法看到的病人生理特征。AR技術(shù)可以讓學(xué)員們同時觀察到這兩種視圖。這樣的視圖還能用于執(zhí)行一些精準操作，例如：在外科頭部手術(shù)中顯示在頭蓋骨的哪里鉆孔，或者對一個小腫瘤執(zhí)行穿刺活檢。從非侵入式傳感器得到的信息，將和病人的實體結(jié)合并顯示出來，精準的告訴學(xué)員從哪里開始他的手術(shù)。以此來模擬真實手術(shù)中的全部過程和可能會出現(xiàn)的各類突發(fā)事件。讓實習(xí)醫(yī)生在真實手術(shù)前，有了更多的真實體驗的“實戰(zhàn)經(jīng)驗”。

增強現(xiàn)實在實踐課程中的應(yīng)用展望

增強現(xiàn)實作為一種最新的電腦技術(shù)，已經(jīng)開始在各個領(lǐng)域得到應(yīng)用。盡管增強現(xiàn)實目前的實現(xiàn)還依賴于過硬的設(shè)備和設(shè)計制作技術(shù)，環(huán)境的仿真模擬上還存在著很大的進步空間，但現(xiàn)在時代的技術(shù)發(fā)展都是呈加速趨勢的，在以實戰(zhàn)技術(shù)技能培養(yǎng)為主的教育改革下，實踐課堂的高科技化必定成為時代發(fā)展的主要趨勢，增強現(xiàn)實一定在不久的將來，在教育領(lǐng)域全面應(yīng)用，做為所有專業(yè)實踐課程中的最主要的表現(xiàn)方式。