AR技術(shù)的應(yīng)用對中學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)的推動和幫助

王一淋

（西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)，西安 710072）

現(xiàn)今，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，中學(xué)生學(xué)習(xí)對更加直觀、可體驗(yàn)、互動更強(qiáng)的現(xiàn)代技術(shù)的需求日益增強(qiáng)。AR技術(shù)以其獨(dú)具的應(yīng)用和特點(diǎn)，受到中學(xué)教師和學(xué)生的廣泛關(guān)注和普遍興趣。其應(yīng)用推廣對解決諸多的技術(shù)性及學(xué)術(shù)性難題作出積極的探索貢獻(xiàn)，中學(xué)階段的基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)同樣也受到信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的實(shí)際影響。為更好的運(yùn)用信息化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢，依照中學(xué)生個(gè)性學(xué)習(xí)特點(diǎn)和理論實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的需要，將AR技術(shù)引入中學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)方面尤為必要，是推動中學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)發(fā)展及解決中學(xué)知識學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動聯(lián)系不足問題的有效途徑。

1 AR技術(shù)應(yīng)用在中學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)方面的應(yīng)用概念

（1）信息化學(xué)習(xí)。它是指通過網(wǎng)絡(luò)信息途徑實(shí)現(xiàn)對課堂中所學(xué)知識內(nèi)容的深入分析與應(yīng)用，采用信息化輔助手段提高學(xué)習(xí)效率。傳統(tǒng)的信息化學(xué)習(xí)主要采用計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)及其它信號網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備等輔助設(shè)備，雖能夠基本滿足中學(xué)階段的學(xué)習(xí)的部分需求，但難以彌補(bǔ)信息化學(xué)習(xí)體驗(yàn)性不強(qiáng)、時(shí)效性不高及效果有限等問題，對于課堂專業(yè)知識學(xué)習(xí)的交互能力也有一定的實(shí)際局限性，為更好的滿足中學(xué)生的信息化學(xué)習(xí)需求，提升中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新學(xué)習(xí)意識，采用現(xiàn)代AR技術(shù)做全面的信息化學(xué)習(xí)交互勢在必行，是提高綜合性學(xué)習(xí)效益及創(chuàng)造有利信息化學(xué)習(xí)環(huán)境的重要基礎(chǔ)。

（2）AR技術(shù)應(yīng)用。AR技術(shù)基于信息化網(wǎng)絡(luò)虛擬成像技術(shù)開發(fā)，利用虛擬空間模擬及信息空間的圖像構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)環(huán)境與信息環(huán)境的有效銜接，通俗而言即是運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)圖象技術(shù)對現(xiàn)實(shí)空間圖像對深入重疊，通過對影像參數(shù)的調(diào)整，確保計(jì)算機(jī)錄入內(nèi)容與空間圖像成像內(nèi)容保持一致?，F(xiàn)階段的AR技術(shù)運(yùn)用總體而言較為成熟，在科研、軍事、醫(yī)療、娛樂及建筑等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，綜合以上技術(shù)應(yīng)用環(huán)境，AR技術(shù)在中學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)方面也必將成為現(xiàn)代中學(xué)教學(xué)技術(shù)的重要組成部分，對解決諸多的中學(xué)理論化及實(shí)踐化知識結(jié)合難題具有重要意義與價(jià)值。

2 AR技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)優(yōu)勢與中學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)的有機(jī)結(jié)合

AR技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)展出來的應(yīng)用技術(shù)，通過各類系統(tǒng)形成虛擬演示環(huán)境增強(qiáng)人們對現(xiàn)實(shí)環(huán)境的感知，能通過軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)將現(xiàn)實(shí)中的或者實(shí)驗(yàn)過程中虛擬物體、虛擬圖像和圖像指示疊加到目標(biāo)場景中，提升人們的臨場感和實(shí)際感，把現(xiàn)實(shí)環(huán)境中無法實(shí)現(xiàn)的場景通過終端或屏幕展示到人們眼前。

2.1 AR應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)

（1）虛擬與現(xiàn)實(shí)的有機(jī)結(jié)合。通過AR技術(shù)可以將現(xiàn)實(shí)操作和實(shí)驗(yàn)過程中操作的影像、圖示、指示疊加到教學(xué)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，中學(xué)生可以通過視頻終端或屏幕進(jìn)行觀看，通過傳感器將學(xué)生的操作信號輸入到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)虛擬影像、圖示、指示的移動、操作和調(diào)整，將虛擬信號和場景疊加到學(xué)習(xí)和教學(xué)的真實(shí)場景中，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)興趣。

（2）人機(jī)實(shí)時(shí)互動的特點(diǎn)優(yōu)勢。AR技術(shù)將現(xiàn)實(shí)的人與環(huán)境的互動完整映射到虛擬環(huán)境中，人機(jī)操作真實(shí)模擬了人與環(huán)境的交流，增強(qiáng)了學(xué)生的真實(shí)感、臨場感，使學(xué)生學(xué)習(xí)融入到了虛擬環(huán)境中。交互性系統(tǒng)完全淡化了實(shí)際環(huán)境中的位置，而虛擬到了整個(gè)環(huán)境中，符合人類圖像記憶的優(yōu)勢特點(diǎn)，極大的提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的效果和質(zhì)量。

2.2 AR技術(shù)的應(yīng)用在中學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)中的優(yōu)勢

（1）難點(diǎn)知識的形象化、直觀化、可視化。中學(xué)生的學(xué)習(xí)過程難點(diǎn)是文字知識的枯燥性和乏味性，記憶難度大。而中學(xué)教學(xué)課件中大量的圖像資料、實(shí)驗(yàn)操作的可視性資料都是學(xué)生感知現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)感性知識學(xué)習(xí)的良好工具。如何發(fā)揮這部分知識的學(xué)習(xí)優(yōu)勢，增強(qiáng)和加深學(xué)生的學(xué)習(xí)記憶，成為多年來提升中學(xué)生學(xué)習(xí)效果的主要研究課題。而AR技術(shù)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，使得這些問題迎刃而解。如前所述，AR技術(shù)的特點(diǎn)就可以把這些傳統(tǒng)教學(xué)中無法真實(shí)展示的現(xiàn)實(shí)場景虛擬顯示到學(xué)生面前或眼前，迎合了中學(xué)生新奇、好動、探索的心理特點(diǎn)，縮小了基礎(chǔ)理論知識和實(shí)踐操作的距離，激發(fā)了學(xué)生的主觀興趣和學(xué)習(xí)動力。

（2）學(xué)習(xí)興趣的提升和探索。如何做好中學(xué)生教學(xué)工作，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力和實(shí)踐操作能力，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是教育學(xué)科長期研究的課題之一。作為一個(gè)學(xué)生，不是機(jī)器，而是活生生的一個(gè)個(gè)體，人的記憶力、注意力和興趣都是波動變化的。學(xué)習(xí)過程不能一味的強(qiáng)壓硬灌，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣激發(fā)是關(guān)鍵。AR技術(shù)的實(shí)時(shí)交互的特點(diǎn)，通過虛擬環(huán)境提升了學(xué)生動手和操作的能力，促進(jìn)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，對學(xué)生的感知思維營造具有很強(qiáng)的促進(jìn)作用，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提升和探索。

（3）教學(xué)管理和教學(xué)方式精煉化。AR技術(shù)可以針對不同基礎(chǔ)、不同水平的學(xué)生調(diào)整參數(shù)設(shè)置，開展針對性的展示和演示，其難度和深度可以通過設(shè)置和調(diào)整來掌控，解決了中學(xué)教學(xué)中因人施教的難題，使得學(xué)生教學(xué)管理和教學(xué)模式更加簡單。部分學(xué)生在課堂上沒有領(lǐng)會貫通的知識，課后可以繼續(xù)觀看學(xué)校教學(xué)的視頻解說，概念化的知識掌握后，可以自己通過AR技術(shù)搭建的環(huán)境，進(jìn)一步操作和演示，掌握課堂學(xué)習(xí)中未領(lǐng)會的知識和內(nèi)容。

3 AR技術(shù)應(yīng)用在中學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)方面的推動與幫助

（1）基于AR技術(shù)內(nèi)容構(gòu)建信息化學(xué)習(xí)環(huán)境。AR技術(shù)終端環(huán)境適應(yīng)性較高，技術(shù)密集度控制較為容易，可適用于多種數(shù)據(jù)傳導(dǎo)環(huán)境，且受其特殊的信號傳導(dǎo)介質(zhì)影響，AR技術(shù)運(yùn)用早已形成完善的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架體系，通過計(jì)算機(jī)設(shè)備可有效控制多臺AR移動終端，視頻信息匹配度較高，基礎(chǔ)技術(shù)特點(diǎn)與現(xiàn)代信息化學(xué)習(xí)需求不謀而合。例如傳統(tǒng)的題目訓(xùn)練練習(xí)，需要首先將題目進(jìn)行解析并得出結(jié)果，將題目解析結(jié)果與答案結(jié)果對比，答案內(nèi)容的解析并不全面，僅可對題目計(jì)算結(jié)果做對比，而未能對計(jì)算過程中做全年列舉。而AR技術(shù)信息化模擬智能化水平較高，具備一定的技術(shù)測算及計(jì)算能力，將題目信息錄入AR設(shè)備可得出更為詳細(xì)的題目運(yùn)算過程，相比于傳統(tǒng)的題目訓(xùn)練能夠?yàn)橹袑W(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境。

（2）建立完善的AR技術(shù)模塊數(shù)據(jù)化學(xué)習(xí)體系。AR計(jì)算技術(shù)并非單一的軟件管理模板，需要結(jié)合硬件系統(tǒng)配置及數(shù)據(jù)信息庫配置有效的運(yùn)用于中學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)。數(shù)據(jù)信息庫建立可根據(jù)經(jīng)常出錯的題目內(nèi)容，做錯誤內(nèi)容分析，并將部分有價(jià)值的錯誤進(jìn)行深度整合，根據(jù)專業(yè)知識學(xué)習(xí)較弱的一項(xiàng)及多項(xiàng)內(nèi)容制定有針對性的學(xué)習(xí)目標(biāo)，同時(shí)可提供錯誤模板比對分析模塊，改善學(xué)習(xí)過程中題目摸不準(zhǔn)及關(guān)鍵學(xué)習(xí)知識節(jié)點(diǎn)掌握不全面的實(shí)際現(xiàn)狀。傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)環(huán)境主要依賴教師的專業(yè)化指導(dǎo)，在人為因素影響下對錯誤題目的分析常常易產(chǎn)生一定的疏漏，而AR技術(shù)則可有效的解決以上問題，確保題目錯誤分析的實(shí)際準(zhǔn)確性。

（3）AR技術(shù)影響下的學(xué)習(xí)內(nèi)容多元化呈現(xiàn)。AR技術(shù)模組內(nèi)容豐富，各個(gè)單元內(nèi)所呈現(xiàn)的信息數(shù)據(jù)各有不同，在學(xué)習(xí)方面可以按照自身學(xué)習(xí)條件及學(xué)習(xí)能力做科學(xué)選擇。早期的課堂信息化學(xué)習(xí)較為重視對基礎(chǔ)學(xué)習(xí)單元的運(yùn)用，忽視了深層學(xué)習(xí)資源的運(yùn)用，AR技術(shù)具備數(shù)據(jù)資源整合能力，在課下可將課堂中所學(xué)的內(nèi)容做更為全面的信息反饋，使信息內(nèi)容的呈現(xiàn)更符合總體創(chuàng)新學(xué)習(xí)需求。

（4）AR技術(shù)運(yùn)用對中學(xué)生學(xué)習(xí)思維的開拓。傳統(tǒng)的中學(xué)課堂學(xué)習(xí)及課下學(xué)習(xí)內(nèi)容銜接緊密，學(xué)習(xí)數(shù)量得以保障，但由于學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)較重，難以形成獨(dú)立的思考空間，學(xué)習(xí)質(zhì)量的平衡過多的依賴書本內(nèi)容。AR技術(shù)在提高學(xué)習(xí)效率的同時(shí)，能夠創(chuàng)設(shè)獨(dú)立的思考空間，不斷的開拓學(xué)習(xí)思維，破除傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式下對獨(dú)立思考學(xué)習(xí)能力的束縛，為未來階段更為深入的了解及掌握所學(xué)的知識內(nèi)容奠定堅(jiān)實(shí)的思維邏輯基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

總之，AR技術(shù)的應(yīng)用對于中學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)的推動及幫助不僅僅是理論知識學(xué)習(xí)層面，在深入知識內(nèi)涵及解決實(shí)踐知識學(xué)習(xí)難題方面，也時(shí)刻發(fā)揮積極作用，對培養(yǎng)良好的專業(yè)學(xué)習(xí)思維及獨(dú)立思考能力有一定幫助，是未來階段中學(xué)信息化學(xué)習(xí)環(huán)境體系構(gòu)建必不可少的重要輔助學(xué)習(xí)手段之一。