虛實(shí)融合的物理實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

段 延，倪 晨，吳天剛，方 愷，張 睿

（同濟(jì)大學(xué) 物理科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092）

一、引言

當(dāng)今社會(huì)，全球正經(jīng)歷以信息、能源、材料、生物工程和空間技術(shù)等新技術(shù)為主導(dǎo)的科技革命。實(shí)驗(yàn)作為開(kāi)展科學(xué)研究的重要手段，在新技術(shù)革命中發(fā)揮重要的先導(dǎo)作用。我國(guó)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中明確指出要大力建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)中心，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。在互聯(lián)網(wǎng)+教育的教學(xué)改革背景下，如何運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為載體，創(chuàng)建教學(xué)內(nèi)容豐富、適合自主學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，已逐漸成為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵問(wèn)題。

近些年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等創(chuàng)新技術(shù)的涌現(xiàn)，為教育創(chuàng)新，尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。地平線報(bào)告（2016）高等教育版指出:自帶設(shè)備及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)在未來(lái)的2～3年內(nèi)將會(huì)在高等教育中占據(jù)突出的位置。移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（MAR）是指在iOS、Android等智能終端利用寬帶移動(dòng)通信技術(shù)，移動(dòng)定位與狀態(tài)感知技術(shù)、多媒體技術(shù)等為基礎(chǔ)的増強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，具有虛實(shí)結(jié)合，三維注冊(cè)，實(shí)時(shí)互動(dòng)性的特點(diǎn)[1][2]。研究發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)使學(xué)習(xí)信息的搜索更加便捷，交互更加自然，與移動(dòng)學(xué)習(xí)相輔相成，集文本、圖文、視頻等多媒體的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)習(xí)有效性[3][4]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可構(gòu)建虛實(shí)融合的物理實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)環(huán)境，把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呈現(xiàn)在學(xué)習(xí)者眼前，揭示關(guān)鍵，化解難點(diǎn)，增強(qiáng)體驗(yàn)者的真實(shí)性，提高學(xué)習(xí)者信息搜索的效率及實(shí)驗(yàn)儀器的認(rèn)知深度，從多角度多方面學(xué)習(xí)知識(shí)，提升認(rèn)知層面，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)教學(xué)效果的提升。

二、設(shè)計(jì)原則

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解和科學(xué)態(tài)度的形成，并且希望通過(guò)各種物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察能力、靈活的思維能力和嫻熟的動(dòng)手能力，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)[5]。物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過(guò)程一般包括：確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理，熟悉實(shí)驗(yàn)儀器，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，數(shù)據(jù)記錄，計(jì)算與分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中，情境、資源、認(rèn)知工具、支架和學(xué)生構(gòu)成了虛實(shí)融合的物理實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)環(huán)境的穩(wěn)定要素，也構(gòu)成了其基本框架[6]。框架如圖1所示，根據(jù)學(xué)生們的學(xué)習(xí)目標(biāo)，疊加具有時(shí)效性、互動(dòng)性、內(nèi)容豐富性的虛擬資源，如實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)儀器的注意事項(xiàng)，以及實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用拓展等。學(xué)生自然的進(jìn)入最佳的情緒體驗(yàn)當(dāng)中，促進(jìn)學(xué)習(xí)者知識(shí)技能和經(jīng)驗(yàn)之間的連接。自主學(xué)習(xí)環(huán)境模型中的目標(biāo)性支架幫助學(xué)生明確自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?wèn)題性支架引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)規(guī)劃，以及工具性支架則幫助學(xué)生更好的完成實(shí)驗(yàn)步驟。環(huán)境中的三維模型展示、注意事項(xiàng)、應(yīng)用拓展等構(gòu)成了語(yǔ)義組織、信息獲取、知識(shí)建構(gòu)等認(rèn)知工具，擴(kuò)充學(xué)生的思維過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、思維能力、解決問(wèn)題和創(chuàng)新的能力。設(shè)計(jì)依據(jù)以下教學(xué)理論。

1.情境性

圖1 物理實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)環(huán)境框架

情境認(rèn)知理論的代表人物Brown、Collins與Duguid[7]認(rèn)為：知識(shí)是具有情境性的，是活動(dòng)、背景和文化產(chǎn)品的一部分，在活動(dòng)、情境以及文化中不斷被運(yùn)用和發(fā)展。情境感知學(xué)習(xí)的最大特點(diǎn)是能夠從學(xué)習(xí)者的周圍收集環(huán)境信息以及工具設(shè)備信息,并為學(xué)習(xí)者提供與之相關(guān)的學(xué)習(xí)活動(dòng)和內(nèi)容。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)類學(xué)習(xí)環(huán)境營(yíng)造一種基于真實(shí)的混合自主環(huán)境，其虛實(shí)結(jié)合，三維沉浸的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，全面的理解實(shí)驗(yàn)原理，靈活的探索教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)和規(guī)律。學(xué)生由外部刺激的被動(dòng)接受者和知識(shí)的灌輸對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w、知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)一貫倡導(dǎo)的培養(yǎng)學(xué)生自主性、創(chuàng)新性的教學(xué)，促進(jìn)教學(xué)效果的最優(yōu)化。

2.移動(dòng)性

認(rèn)知靈活性理論是由美國(guó)心理學(xué)家Spiro提出的，強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中要避免抽象的概念講解，而應(yīng)將概念具體到一定的實(shí)例中，與具體情境聯(lián)系起來(lái)[8]。該理論繼承了建構(gòu)主義關(guān)于學(xué)習(xí)的基本觀點(diǎn)，并為移動(dòng)學(xué)習(xí)提供了理論基礎(chǔ)。在物理實(shí)驗(yàn)中，創(chuàng)建一個(gè)虛實(shí)融合的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者可以把概念與具體情境聯(lián)系起來(lái)，引導(dǎo)他們建構(gòu)新的理解，從多個(gè)角度理解概念。學(xué)習(xí)者不受時(shí)空限制觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解實(shí)驗(yàn)原理，與實(shí)驗(yàn)環(huán)境或設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，達(dá)到了自由自在、隨時(shí)隨地進(jìn)行不同目的、不同方式的學(xué)習(xí)。

3.交互性

美國(guó)視聽(tīng)教育家戴爾1946年寫(xiě)了一本書(shū) 《視聽(tīng)教學(xué)法》，其中提出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)路徑包括做的經(jīng)驗(yàn)，觀察的經(jīng)驗(yàn)，抽象的經(jīng)驗(yàn)三個(gè)層次，是“具體經(jīng)驗(yàn)”——“抽象經(jīng)驗(yàn)”的經(jīng)驗(yàn)之塔[9]。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)自主學(xué)習(xí)環(huán)境因其虛實(shí)結(jié)合、三維沉浸和實(shí)時(shí)交互的特點(diǎn)，對(duì)抽象的科學(xué)原理或科學(xué)過(guò)程有機(jī)地融合在同一場(chǎng)景，從而達(dá)到“經(jīng)驗(yàn)之塔”三個(gè)層次經(jīng)驗(yàn)的交融，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自身偏好自主選擇，實(shí)現(xiàn)自身學(xué)習(xí)效果最優(yōu)化[10]。如圖2所示，是自主學(xué)習(xí)環(huán)境模型與經(jīng)驗(yàn)之塔的融合體現(xiàn)。通過(guò)對(duì)模型屬性的交互，學(xué)習(xí)者獲得“做的經(jīng)驗(yàn)”，三維沉浸的優(yōu)勢(shì)讓學(xué)習(xí)者獲得“觀察的經(jīng)驗(yàn)”，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)中某些抽象概念，原理，或科學(xué)過(guò)程的可視化展現(xiàn)，獲得“抽象的經(jīng)驗(yàn)”，促進(jìn)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的深度參與，促進(jìn)教學(xué)效果的實(shí)現(xiàn)。

圖2 程序與經(jīng)驗(yàn)之塔融合

三、實(shí)現(xiàn)過(guò)程

虛實(shí)融合的物理實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建主要分為四個(gè)階段。如圖3所示。第一階段為需求分析。分析學(xué)習(xí)環(huán)境的功能，收集所需素材，配置底層編譯環(huán)境。第二階段為設(shè)計(jì)階段，規(guī)劃環(huán)境整體布局，設(shè)計(jì)素材呈現(xiàn)，AR功能實(shí)現(xiàn)及交互方式。第三階段為開(kāi)發(fā)階段。制作三維模型，配置環(huán)境變量，編寫(xiě)交互代碼。第四階段是調(diào)試與發(fā)布。經(jīng)調(diào)試修改，發(fā)布到Android平臺(tái)。

圖3 總體設(shè)計(jì)流程

1.開(kāi)發(fā)工具

我們所用到的開(kāi)發(fā)工具如下：①Autodesk 3ds Max 2017，由Autodesk公司開(kāi)發(fā)的三維動(dòng)畫(huà)渲染和制作軟件，提供了迄今為止功能最強(qiáng)大、種類最豐富的工具集。我們利用其制作物理實(shí)驗(yàn)儀器三維仿真模型。②EasyAR SDK，是全平臺(tái)AR引擎，支持PC和移動(dòng)設(shè)備等多個(gè)平臺(tái)，不會(huì)顯示水印，也沒(méi)有識(shí)別次數(shù)限制，支持基于硬解碼的視頻（包括透明視頻和流媒體）的播放，支持二維碼識(shí)別，支持多目標(biāo)同時(shí)跟蹤。EasyAR SDK for U-nity3D（unitypackage）允許用戶在Unity 3D開(kāi)發(fā)環(huán)境中快速開(kāi)發(fā)出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用,簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)過(guò)程。③Unity 3D，最初創(chuàng)建于丹麥的Unity Technologies公司，能較好地支持主流三維建模軟件如Maya、3DsMax等，支持PC、Mac、iOS、Android等幾乎所有的平臺(tái)，移植便捷，3D圖形性能出眾。在手機(jī)平臺(tái)，Unity幾乎成為3D游戲開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)工具[11]。

2.開(kāi)發(fā)過(guò)程

我們把制作的三維仿真模型保存為FBX格式，F(xiàn)BX文件可以作為多個(gè)軟件的中間格式，跨平臺(tái)，包含材質(zhì)、動(dòng)畫(huà)、燈光等，方便在Unity3D中二次開(kāi)發(fā)。在U-nity3D開(kāi)發(fā)平臺(tái)中，配置Android SDK和NDK，以及Java JDK，搭建Android平臺(tái)開(kāi)發(fā)環(huán)境。導(dǎo)入EasyAR SDK，配置增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)環(huán)境。仿真模型的交互，虛實(shí)場(chǎng)景的呈現(xiàn)，以及模型的二次開(kāi)發(fā)都在Unity3D中實(shí)現(xiàn)，最終設(shè)置Bundle Identifier，整合在Android平臺(tái)上。例如我們把螺線管的三維仿真模型導(dǎo)入到Unity3D中，設(shè)置其長(zhǎng)度匝數(shù)等基本參數(shù)，根據(jù)畢奧薩伐爾定律：

通過(guò)Unit3D畫(huà)線插件Vectrosity編寫(xiě)new Vector-Line語(yǔ)句畫(huà)出螺線管的磁感線，如圖4所示，通過(guò)把電流的值賦給slider.value達(dá)到滑動(dòng)條改變電流參數(shù)控制磁感線的效果。通過(guò)把目標(biāo)圖片導(dǎo)入到ImageTarget目錄下，綁定EasyImageTargetBehaviour腳本，并在json文件中編寫(xiě)相應(yīng)代碼實(shí)現(xiàn)匹配過(guò)程。調(diào)用GUI.Button和unity3D中UI功能實(shí)現(xiàn)界面的優(yōu)化和場(chǎng)景的轉(zhuǎn)換。利用Application.OpenURL實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的鏈接，Application.platform調(diào)用Android的返回退出鍵以及觸屏縮放功能。

圖4 通電螺線管磁場(chǎng)開(kāi)發(fā)

3.效果實(shí)現(xiàn)

在虛實(shí)融合的自主學(xué)習(xí)環(huán)境下，物理學(xué)習(xí)過(guò)程如下圖5和圖6所示。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，學(xué)生利用智能手機(jī)或者平板電腦的攝像頭掃描實(shí)驗(yàn)各儀器元件，一經(jīng)匹配即可進(jìn)入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境。當(dāng)掃描到實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)，預(yù)設(shè)的物理三維模型自動(dòng)疊加在儀器視圖上?？梢詭椭鷮W(xué)生理解相關(guān)理論模型。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生進(jìn)入關(guān)鍵步驟或操作重要儀器時(shí)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)彈出“注意事項(xiàng)”標(biāo)簽，顯示實(shí)驗(yàn)參數(shù)的范圍以及相應(yīng)的注意事項(xiàng)，給與學(xué)生們實(shí)時(shí)提醒，避免毀壞實(shí)驗(yàn)元件。人機(jī)交互方式便捷，學(xué)生們通過(guò)輸入變量觀察實(shí)驗(yàn)效果，也可通過(guò)放大縮小旋轉(zhuǎn)操作多角度進(jìn)行觀察。自主學(xué)習(xí)環(huán)境包含有豐富的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生們可以觀看實(shí)驗(yàn)視頻，瀏覽講義，實(shí)驗(yàn)自測(cè)等，按需選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生也可以掃教材上的相關(guān)原理圖，進(jìn)入自主學(xué)習(xí)環(huán)境。

圖5 自主學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)過(guò)程

圖6 實(shí)踐效果圖

四、實(shí)踐應(yīng)用評(píng)價(jià)

我們隨機(jī)抽取了20名學(xué)生對(duì)虛實(shí)融合的自主學(xué)習(xí)環(huán)境下的物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程滿意度進(jìn)行了調(diào)查，問(wèn)卷采用李克特量表設(shè)計(jì)，共有6個(gè)選項(xiàng)，從非常滿意到非常不滿意，分值對(duì)應(yīng)由高到低排列[12][13]。問(wèn)卷調(diào)查包括內(nèi)容有效性，結(jié)構(gòu)的接受度以及體驗(yàn)的滿意度三個(gè)方面的內(nèi)容[14]。內(nèi)容有效性反應(yīng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境提供的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是否滿意，結(jié)構(gòu)接受性顯示學(xué)生對(duì)虛實(shí)融合表現(xiàn)形式的態(tài)度，體驗(yàn)滿意度則反應(yīng)學(xué)生對(duì)這一學(xué)習(xí)環(huán)境的滿意程度。依據(jù)簡(jiǎn)明性、邏輯性、明確性等原則，根據(jù)不同的調(diào)查目的，我們?cè)O(shè)計(jì)了不同的題目，利用均值表現(xiàn)學(xué)生對(duì)虛實(shí)融合的物理實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)環(huán)境的平均意向或態(tài)度。問(wèn)卷的Cronbacha α信度系數(shù)為0.904,這表明調(diào)查結(jié)果可靠。另外我們隨機(jī)訪談了8位學(xué)生，整個(gè)過(guò)程中，我們隨時(shí)觀察和記錄學(xué)生的表現(xiàn)。

1.問(wèn)卷分析

如表1是對(duì)結(jié)構(gòu)的描述性統(tǒng)計(jì)，“我會(huì)將這個(gè)程序介紹給我的同學(xué)”均值最高（M=5.30），而“我喜歡這個(gè)程序的顏色”均值最低（M=4.95）。此結(jié)果表明，學(xué)生對(duì)程序的接受度較高，愿意介紹給其他人，而其內(nèi)部的顏色需要稍作修改，盡可能的讓學(xué)生的注意力都集中在內(nèi)容的呈現(xiàn)上，更好的完成物理實(shí)驗(yàn)。

表1 接受性統(tǒng)計(jì)

如表2是對(duì)程序內(nèi)容的描述性統(tǒng)計(jì)，在這個(gè)表中，平均得分皆在5分以上，這表明絕大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為程序中的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)相關(guān)，有助于他們理解物理概念，對(duì)他們完成實(shí)驗(yàn)有很大的幫助。

表2 內(nèi)容的有效性統(tǒng)計(jì)

如表3是對(duì)滿意度的描述性統(tǒng)計(jì)，在這個(gè)表中，“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)讓物理實(shí)驗(yàn)變得更有趣”和“我希望更多的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)苓\(yùn)用到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)”得分均為5.80，表明學(xué)生對(duì)在物理實(shí)驗(yàn)中引入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)有很大的熱情，并且大部分學(xué)生認(rèn)為程序開(kāi)拓了他們的思維空間和想象力，增加了實(shí)驗(yàn)的興趣，表明他們的滿意度達(dá)到了預(yù)期的效果。

表3 滿意度統(tǒng)計(jì)

2.訪談分析

訪談分析可獲得完全的訪談數(shù)據(jù)，問(wèn)句內(nèi)容較有彈性，又可隨時(shí)補(bǔ)充和反問(wèn)，有助于深入了解問(wèn)題。研究表明，僅5個(gè)用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)約80%的產(chǎn)品可用性問(wèn)題（Virzi 1992和 Nielsen J,1992）[15][16]，10個(gè)參與者可以找到 82%到85%的可用性問(wèn)題。我們隨機(jī)訪談了8位學(xué)生，并觀察和記錄學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的表現(xiàn)。。從學(xué)生的記憶，期望和動(dòng)機(jī)，行為，意義，情感5個(gè)方面設(shè)計(jì)了訪談的5個(gè)問(wèn)題，如下所示：

（1）這個(gè)程序令人印象深刻的地方是什么？（記憶）

（2）您對(duì)這個(gè)程序的進(jìn)一步期望是什么？（期望和動(dòng)機(jī)）

（3）程序使用靈活嗎？（行為）

（4）你覺(jué)得這個(gè)程序?qū)δ阕畲蟮膸椭鞘裁?？（意義）

（5）請(qǐng)描述你的整體感覺(jué)，一些關(guān)鍵字就可以了（情感）

訪談結(jié)果表明，學(xué)生們認(rèn)為這個(gè)程序提高了他們的學(xué)習(xí)興趣,使他們更方便地搜索信息。他們認(rèn)為磁線增加空間感,注意事項(xiàng)幫助他們更好地完成實(shí)驗(yàn)步驟。在情感方面,學(xué)生很有成就感,因?yàn)檫@個(gè)程序很簡(jiǎn)單,操作方便。他們也希望其他實(shí)驗(yàn)可以加入這個(gè)模型中。但他們也提出了一些建議，比如界面需要美化，實(shí)物的匹配度沒(méi)有圖片的匹配度高等。

學(xué)生們通過(guò)自帶設(shè)備的方式，將實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題在虛實(shí)融合的自主學(xué)習(xí)環(huán)境中解決，從而達(dá)到形象、生動(dòng)、高效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。訪談得出的結(jié)果和問(wèn)卷的結(jié)果都符合我們的期望值，而且學(xué)生提供寶貴的建議和數(shù)據(jù)對(duì)我們進(jìn)一步完善我們的模型有很大的幫助。

五、總結(jié)與展望

實(shí)踐表明，在移動(dòng)學(xué)習(xí)中加入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)建一個(gè)符合情境的，富有成效的，愉悅的和互動(dòng)式的虛實(shí)融合的物理實(shí)驗(yàn)自主環(huán)境，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高認(rèn)知水平，達(dá)到培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實(shí)踐能力的目的。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主實(shí)驗(yàn)、自主創(chuàng)新能力為目標(biāo)的自主實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境將日趨完善，逐漸形成互聯(lián)網(wǎng)+教育背景下的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和卓越人才培養(yǎng)的有效途徑。

[1]Azuma R T.A survey of augmented reality[M].MIT Press,1997.

[2]Azuma R,Baillot Y,Behringer R,et al.Recent Advances in Augmented Reality[J].IEEE Computer Graphics&Applications,2001,21(6):34-47.

[3]Chi-Chih Yu,Lieu-Hen Chen,Shun-Chin Hsu.An Edutainment System on the Converged Mobile Phone to PromoteTraditional Culture-Using Chinese Chess as an Example[J].IEEE Multidisciplinary Engineering Education Magazine,2010,(3):1-9.

[4]Uluyol C,Agca R K.Integrating mobile multimedia into textbooks:2D barcodes[J].Computers&Education,2012,59(4):1192-1198.

[5]陶洪.物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)論[M].南寧:廣西教育出版社,1996:1-2.

[6]張娜.基于網(wǎng)絡(luò)的大學(xué)生自主學(xué)習(xí)環(huán)境的建構(gòu)研究[D].南京：南京航空航天大學(xué),2006.

[7]Brown J S,Collins A,Duguid P.Situated Cognition and the Culture of Learning[J].Educational Researcher,1989,18(1):32-42.

[8]王建華,李晶,張瓏.移動(dòng)學(xué)習(xí)理論與實(shí)踐[M].北京:科學(xué)出版社,2009:50.

[9]張燕,翔朱赟,董東.從“經(jīng)驗(yàn)之塔”理論看增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)媒體優(yōu)勢(shì)研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2012(5):22-25.

[10]陳向東,張茜.基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的教學(xué)演示[J].中國(guó)電化教育,2012(9):102-106.

[11]金璽曾.Unity3D手機(jī)游戲開(kāi)發(fā)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2013:1.

[12]Chu H C,Hwang G J,Tsai C C.A knowledge engineering approach to developing mindtools for contextaware ubiquitous learning[J].Computers&Education,2010,54(1):289-297.

[13]Chu H C,Hwang G J,Tsai C C,et al.A twotier test approach to developing location-aware mobile learning systems for natural science courses[J].Computers&Education,2010,55(4):1618-1627.

[14]Cai S,Wang X,Chiang F K.A case study of Augmented Reality simulation system application in a chemistry course[J].Computers in Human Behavior,2014,37(37):31-40.

[15]Nielsen J.Usability Engineering[M].New York:Academic Press,1993.

[16]Virzi R A.Refining the test phase of usability evaluation:how many subjects is enough?[M].Human Factors&Ergonomics Society,Inc.1992.