增強現(xiàn)實技術(shù)在高職院校教學中的應(yīng)用研究

郭飛雁

摘 要： 針對當前高職院校在教學中存在的問題，在增強現(xiàn)實技術(shù)的內(nèi)涵上進行深入分析，探討增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于高職院校教學中的可行性。結(jié)合增強現(xiàn)實技術(shù)的特點， 通過教學情景創(chuàng)設(shè)及情境體驗，搭建增強現(xiàn)實技術(shù)教學環(huán)境，并選用Vuforia（一款面向移動智能終端的增強現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)平臺）動態(tài)呈現(xiàn)增強現(xiàn)實技術(shù)教學資源，采用非線性復(fù)合模式教學法對傳統(tǒng)教學模式進行改革，最終達到預(yù)期教學效果，為信息化教學提供了一種新途徑。

關(guān)鍵詞： 增強現(xiàn)實技術(shù)； 高職院校； 教學； 信息化教學

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）07-91-02

Research on the application of AR technology in teaching of higher vocational colleges

Guo Feiyan

（Hunan Electric Vocational and Technical College Department of Economic Management， Xiangtan， Hunan 410000， China）

Abstract： In view of the problems existing in the teaching of higher vocational colleges， this paper analyzes the connotation of AR（augmented reality）technology， and discusses the feasibility of application of AR technology in higher vocational colleges. According to the characteristics of AR technology， through the teaching situation creation and experience， the AR teaching environment is built， Vuforia （an AR development platform for mobile intelligent terminal） is used to dynamically present the teaching resources of AR technology， and the nonlinear composite mode teaching method is used to reform the traditional teaching mode. The expected teaching effect is eventually obtained， which provides a new approach to the information-based teaching.

Key words： AR； higher vocational college； teaching； information-based teaching

0 引言

目前，我國對增強現(xiàn)實技術(shù)的研究日趨成熟，增強現(xiàn)實技術(shù)在文物復(fù)原、會議展覽、娛樂、醫(yī)學、軍事、教育等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。在教育領(lǐng)域，增強現(xiàn)實技術(shù)能為學習者提供虛擬學習環(huán)境，對于促進教育發(fā)展，發(fā)展學生興趣具有明顯優(yōu)勢，在教學情景創(chuàng)設(shè)，學習模式創(chuàng)新，互動課件設(shè)計，拓展學習空間，開展課外活動等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

高職院校畢業(yè)生就業(yè)問題受到社會關(guān)注，一邊是對技術(shù)技能型人才的大量需求，一邊是大量高職畢業(yè)生就業(yè)率低，高職院校培養(yǎng)出來的學生與社會要求脫節(jié)。高職教育重在培養(yǎng)動手能力。培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)/技能型人才最重要的途徑就是實踐教學。我們在教學過程中，借助于增強現(xiàn)實技術(shù)，以學生實踐操作能力為目標，對高職院校的實踐教學進行深入的改革研究。

1 增強現(xiàn)實技術(shù)教學應(yīng)用概述

增強現(xiàn)實技術(shù)，是一種新興技術(shù)，簡稱AR，它是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展起來的一個典型交叉學科，它集顯示技術(shù)、交互技術(shù)、多種傳感技術(shù)和計算機圖形與多媒體技術(shù)于一身，具有虛擬技術(shù)所不具備的虛實結(jié)合、實時交互、三維注冊等特征。

增強現(xiàn)實技術(shù)在高校教學中有許多應(yīng)用。沈克（2010）[1]，基于增強現(xiàn)實的大學計算機基礎(chǔ)課程教學研究，討論了增強現(xiàn)實技術(shù)在大學計算機基礎(chǔ)教學中應(yīng)用的可行性。張連峰（2012）[2]，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的高職院校實踐教學基地構(gòu)建，提出了構(gòu)建虛實結(jié)合校內(nèi)實踐教學基地的基本思路。陳錦錫（2015）[3]在高職院校船機電專業(yè)教學過程中，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計開發(fā)虛擬訓練系統(tǒng)，滿足高職院校船機電士官專業(yè)教學訓練需求。

國外研究人員對于增強現(xiàn)實技術(shù)教學應(yīng)用研究大部分集中在教學的某一方面，例如教學場景的創(chuàng)造、教學實驗的模擬、課間活動、課外閱讀等方面。Hsiao和Chang[4]開發(fā)了一個增強現(xiàn)實的天氣系統(tǒng) Weather observers，可以幫助學習者學習地理學科中關(guān)于大氣系統(tǒng)的知識。Santos，Lübke，Taketomi， Yamamoto，Rodrigo，Sandor和Kato[5]將AR技術(shù)融入詞匯教學程序中，學習者通過掃描實景可以獲得相關(guān)的詞匯進行學習。Nd，Ryffel，Magnenat，Phane，Marra，Nitti，Kapa-dia，Noris，Mitchell和Gross[6]運用AR技術(shù)對故事進行整合，開發(fā)了可讓學習者自主講故事創(chuàng)造情節(jié)的交互式圖書。

綜上所述，AR技術(shù)教學應(yīng)用主要是在教學情境的創(chuàng)設(shè)、教學實驗的模擬、教學活動的組織這幾個方面。對AR技術(shù)教學應(yīng)用的研究大部分只給出了應(yīng)用模式或理論方法，而對于實際應(yīng)用方面的研究還很少。

2 增強現(xiàn)實技術(shù)在高職院校教學中的應(yīng)用

2.1 AR教學環(huán)境的搭建

增強現(xiàn)實技術(shù)在高職院校教學中的應(yīng)用，首先是教學環(huán)境的搭建，其主要體現(xiàn)在知識表達的方式、交互界面的設(shè)計及方式上。圖1描述了AR實踐教學環(huán)境的搭建過程。通過增強現(xiàn)實技術(shù)，對老師即將教授的實踐技能要點和情境進行表征與模擬，根據(jù)教學的需要設(shè)計教學情景，構(gòu)成一種真實的情景來對學生進行相關(guān)知識或技能的教學，從而讓學生得到情境體驗，獲得新知。

2.2 AR教學資源的呈現(xiàn)

增強現(xiàn)實技術(shù)教學資源是不斷變化和更新的，它會隨著時間和空間的變化而變化，隨著學習者的興趣和學習偏好而變化。因此，我們要對學習者興趣偏好進行識別、動態(tài)地跟蹤地理位置，采用實時變化的方式來呈現(xiàn)AR教學資源。

圖2描述了AR教學資源的呈現(xiàn)過程。通過Vuforia （一款面向移動智能終端的AR開發(fā)平臺）在實踐教學真實環(huán)境中設(shè)置教學情景標志物（Marker），再通過移動終端攝像頭捕獲真實場景，Vuforia會對教學情景標志物進行跟蹤，監(jiān)控場景視頻中的每一幀圖像，并搜索與教學情景標志物（Marker）匹配的圖形標志，尋找到Marker標志以后，通過衛(wèi)星定位技術(shù)，獲取移動終端攝像頭位置，將AR場景所設(shè)置的內(nèi)容渲染到Marker所在的地理位置，從而將AR教學場景在真實教學場景中展現(xiàn)，并通過移動終端展示出來。

[虛擬教學場景渲染在真實教學場景中][教學情景Marker][虛擬教學場景][移動終端攝像頭][Vuforia AR軟件][移動終端

展示]

2.3 AR教學模式改革

在當今信息時代，新生代的高職院校學生，對于電子產(chǎn)品有著極度偏愛和依賴性，偏向主動而非被動，偏向非線性地處理信息。因此，在AR教學模式上，可采用非線性復(fù)合模式教學法。

非線性復(fù)合教學模式，如圖3所示，首先以教師為主導(dǎo)，分析學生特點，制定學習案例，并準備AR教學資源，同時創(chuàng)設(shè)AR教學情境，搭建AR教學環(huán)境；其次以學生為中心，讓學生通過AR教學環(huán)境，獲得AR教學資源，進入非線性學習模式中，構(gòu)建出各種不同的學習解決方案；最后師生共同進行學習成果的展示和點評，從而達到教學目的，學生獲得技能。

[教師] [分析學生、制定案例、準備教學資源][學生] [教師和學生] [創(chuàng)設(shè)AR教學情境、搭建AR教學環(huán)境][進入教學情境、獲得教學資源、準備教學資源][進入非線性學習模式、構(gòu)建學習解決方案][學習成果展示及點評][達到教學目的、學生獲得技能]

3 結(jié)束語

增強現(xiàn)實技術(shù)作為一種新興技術(shù)，有著巨大的生命力。本文在增強現(xiàn)實技術(shù)的基礎(chǔ)上，對高職院校的教學展開了應(yīng)用研究，通過AR教學情景創(chuàng)設(shè)及情境體驗，搭建增強現(xiàn)實技術(shù)教學環(huán)境，選用Vuforia AR開發(fā)平臺工具動態(tài)呈現(xiàn)增強現(xiàn)實技術(shù)教學資源，采用非線性復(fù)合模式教學法對傳統(tǒng)教學模式進行改革，最終達到預(yù)期的教學效果。下一步將圍繞如何更好地創(chuàng)設(shè)更為接近現(xiàn)實的AR教學場景，并選用更為合適的AR開發(fā)平臺來動態(tài)地展示各種形式的AR教學資源，以更好地實施非線性復(fù)合模式教學法，提升學習效果。

參考文獻（References）：

[1] 沈克.基于增強現(xiàn)實的大學計算機基礎(chǔ)課程教學研究[J].電

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[3] 陳錦錫.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職院校船機電專業(yè)教學中的應(yīng)用

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[4] Hsiao H. S.， Chang C. S.. Weather observers： a

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[5] Santos M. E. C.L. Bke A. I. W， Taketomi T.， et al.

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