基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的新形態(tài)教材研究與實(shí)踐

摘? 要：文章采用紙質(zhì)教材、數(shù)字資源、在線課程三位一體的公共計(jì)算機(jī)新形態(tài)教材設(shè)計(jì)思路，三者建設(shè)時(shí)需統(tǒng)一設(shè)計(jì)，用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作3D微型計(jì)算機(jī)組成課件，介紹重慶旅游職業(yè)學(xué)院公共計(jì)算機(jī)新形態(tài)教材開發(fā)流程與應(yīng)用效果。實(shí)踐結(jié)果顯示：與傳統(tǒng)紙質(zhì)教材相比，公共計(jì)算機(jī)新形態(tài)教材能夠滿足學(xué)生在不同時(shí)間和空間的學(xué)習(xí)需求，學(xué)生報(bào)考全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試人數(shù)是2020年6倍，通過率超過重慶市14%，教學(xué)效果明顯。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù);新形態(tài)教材;公共計(jì)算機(jī)

中圖分類號(hào)：TP39;G434? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2021）16-0185-04

Research and Practice of New Form Teaching Materials Based on Augmented Reality Technology

ZHENG Jianjiang

（Chongqing Vocational Institute of Tourism， Chongqing? 409099， China）

Abstract： This paper adopts the design idea of public computer new form teaching materials that integrating paper teaching materials， digital resources and online courses. During the construction of the three， they need to be designed uniformly， and 3D microcomputer courseware is made with augmented reality technology. This paper introduces the development process and application effect of public computer new form teaching materials in Chongqing Vocational Institute of Tourism. The practice results show that compared with the traditional paper teaching materials， the public computer new form teaching materials can meet the learning needs of students in different time and space. The number of students applying for the national computer grade examination is six times that in 2020， and the passing rate exceeds 14% in Chongqing. The teaching effect is obvious.

Keywords： augmented reality technology; new form teaching material; public computer

0? 引? 言

2019年12月，教育部教材〔2019〕3號(hào)文件《職業(yè)院校教材管理辦法》中明確指出，要編排科學(xué)合理、梯度明晰，圖文并茂，生動(dòng)活潑、形式新穎的活頁(yè)式、工作手冊(cè)式新形態(tài)教材，為新時(shí)代職業(yè)院校教材發(fā)展指明方向，這標(biāo)志著國(guó)家對(duì)職業(yè)院校教材的重視進(jìn)入了史無前例的歷史高度。突如其來的新冠疫情改變傳統(tǒng)教育的授課方式，暴露傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的弱勢(shì)，同時(shí)也暴露出使數(shù)字資源豐富程度導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)字鴻溝越來越大。建設(shè)新形態(tài)教材是未來教材發(fā)展趨勢(shì)，特別是新冠疫情的影響，2021年EDUCAUSE 地平線報(bào)告（教學(xué)版）將高質(zhì)量在線學(xué)習(xí)定義為六項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)踐對(duì)高等教育產(chǎn)生巨大影響。

新形態(tài)教材與傳統(tǒng)教材的功能是相同的，都是知識(shí)、技能、素養(yǎng)的載體，是學(xué)生和教師教學(xué)過程中最重要的材料。新形態(tài)教材是在“三教改革”背景下對(duì)教材內(nèi)容組織模式的變革，使教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)更加完善，數(shù)字資源及在線課程是對(duì)傳統(tǒng)紙質(zhì)教材內(nèi)容呈現(xiàn)方式以及功能的增補(bǔ)。

1? 新形態(tài)教材發(fā)展現(xiàn)狀

1.1? 我國(guó)新形態(tài)教材發(fā)展現(xiàn)狀

清華大學(xué)出版社以課程為中心的融合教材，基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)融合了電子教材、“互聯(lián)網(wǎng)+”教材、富媒體移動(dòng)交互教材的形態(tài)和優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字媒體等技術(shù)圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)把各種形態(tài)教材有機(jī)的組織并融合在一起?！耙哉n程為中心”的教材依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)紙質(zhì)、碎片化教學(xué)資源，依托文泉云盤為教師備課、課堂實(shí)訓(xùn)、課后練習(xí)、考試提供服務(wù)。

高等教育出版社從2012年起，依托移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、中國(guó)大學(xué)慕課平臺(tái)、微課堂等優(yōu)質(zhì)資源，在新形態(tài)教材建設(shè)中進(jìn)行各種形式的創(chuàng)新，其主要形式有二維碼、A book平臺(tái)、MOOC平臺(tái)、微信電子書、在線測(cè)試等。

1.2? 公共計(jì)算機(jī)教材現(xiàn)狀

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、多媒體等技術(shù)的發(fā)展，公共計(jì)算機(jī)教材呈現(xiàn)的形式打破傳統(tǒng)的紙質(zhì)局限，發(fā)展成與電子教材、微課教材、在線課程等多種數(shù)字資源相結(jié)合的新形態(tài)教材。其中，翟萍、張魏華等編著的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（第5版）》，眭碧霞主編的《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)任務(wù)化教程（Windows 10+Office 2016）》等教材幾經(jīng)修訂，反復(fù)錘煉，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)公共計(jì)算機(jī)課程教材的經(jīng)典教材。當(dāng)當(dāng)自營(yíng)以“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”為關(guān)鍵字搜索圖書共19 021件，以“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 微課”為關(guān)鍵字搜索圖書共306件，以“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”為關(guān)鍵字搜索圖書只有1件。

《高等職業(yè)教育?？菩畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2021版本）》的頒布，以及全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試大綱的更新，這些教材已經(jīng)不能滿足高職高專學(xué)生需求。一是操作系統(tǒng)和辦公軟件全部更新到Windows 10和Office 2016;二是原有教材沒有體現(xiàn)育人元素，如在信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化創(chuàng)新與發(fā)展、信息社會(huì)責(zé)任較缺乏;三是紙質(zhì)教材和數(shù)字資源獨(dú)立建設(shè);四是教材重點(diǎn)不同，有采用二維碼技術(shù)進(jìn)行微課設(shè)計(jì)，有以在線課程作為新形態(tài)的一種表現(xiàn)形式，但無涉及新技術(shù)AR的計(jì)算機(jī)教材，無將二維碼技術(shù)和在線合課程相結(jié)合的教材。

2? 公共計(jì)算機(jī)新形態(tài)教材設(shè)計(jì)思路

新形態(tài)教材在內(nèi)容組織模式以職業(yè)能力為單元，按照職業(yè)能力遞進(jìn)原則進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)，遞進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)為全國(guó)計(jì)算機(jī)一級(jí)、二級(jí)考試和專升本考試，這從根本上改變傳統(tǒng)教材面面俱到平鋪直敘帶來的無重點(diǎn)難點(diǎn)、不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性等問題。通過教材內(nèi)容及其組織邏輯，確保學(xué)生課程學(xué)習(xí)完成后處理獲得知識(shí)、技能和信息素養(yǎng)外，其具備全國(guó)計(jì)算機(jī)一級(jí)（計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)及MS Office應(yīng)用）能力，在此基礎(chǔ)上可擴(kuò)展到二級(jí)（MS Office高級(jí)應(yīng)用與設(shè)計(jì)）考試，在大三時(shí)能將該能力擴(kuò)展到專升本計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)考試中。

2.1? 設(shè)計(jì)一致性

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)分析確定教材組織模式和教材內(nèi)容選擇，根據(jù)學(xué)生和教師需求分析構(gòu)成教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)和教材呈現(xiàn)方式設(shè)計(jì)，最終落腳在建設(shè)紙質(zhì)教材、數(shù)字配套資源和在線課程三位一體的新形態(tài)教材。

2.2? 設(shè)計(jì)互補(bǔ)性

通過數(shù)字配套資源的建設(shè)，并在相關(guān)平臺(tái)開設(shè)在線課程，啟發(fā)學(xué)生在課堂以外的時(shí)間和空間獲得更多的知識(shí)、技能和信息素養(yǎng)，通過圖片、視頻、交互等新穎的數(shù)字資源激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性，與紙質(zhì)教材形成互補(bǔ)。數(shù)字資源建設(shè)后可隨時(shí)更新以解決紙質(zhì)教材建設(shè)后更新較困難問題。在數(shù)字資源建設(shè)中通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作3D課件，增強(qiáng)教材可讀性。

根據(jù)公共計(jì)算機(jī)新形態(tài)教材設(shè)計(jì)思路，開發(fā)流程主要分為紙質(zhì)教材編寫、數(shù)字課程資源制作和AR開發(fā)三個(gè)部分。對(duì)三個(gè)部分同時(shí)設(shè)計(jì)、整體規(guī)劃，如將課程思政與計(jì)算機(jī)教學(xué)內(nèi)容同時(shí)規(guī)劃設(shè)計(jì)，如圖1所示。

新形態(tài)教材設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化的思想，將公共計(jì)算機(jī)劃分為7個(gè)模塊，每個(gè)模塊以能力為基本單位，組織形式為：工作任務(wù)—職業(yè)能力，如在模塊4中其設(shè)計(jì)如表1所示。

3? 公共計(jì)算機(jī)新形態(tài)教材的開發(fā)流程

3.1? 紙質(zhì)教材編寫

在實(shí)操技能相關(guān)處布置二維碼，學(xué)生利用手機(jī)微信掃描二維碼即可查看視頻，如圖2所示。在有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)案例處圖片有AR標(biāo)識(shí)，手機(jī)安裝APP掃描該圖片360度無死角了解計(jì)算機(jī)硬件組成部分，在交互部分可掌握計(jì)算機(jī)硬件組裝，如圖3所示。

3.2? 數(shù)字資源建設(shè)

新冠疫情期間“停課不停學(xué)”將數(shù)字資源建設(shè)推向一個(gè)新的高度，在未來在線課程仍是高等教育發(fā)展的趨勢(shì)。公共計(jì)算機(jī)新形態(tài)教材建設(shè)應(yīng)根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)與需求對(duì)數(shù)字資源進(jìn)行建設(shè)。數(shù)字資源主要包括微課視頻、PPT、試題庫(kù)、案例等。教材中的視頻依托清華大學(xué)出版社云泉平臺(tái)，使用二維碼對(duì)視頻進(jìn)行鏈接;在線課程學(xué)習(xí)依托超星學(xué)銀在線，網(wǎng)址https：//www.xueyinonline.com/detail/217595684，如圖4所示。學(xué)銀在線支持教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、學(xué)生考試、評(píng)卷、學(xué)習(xí)過程記錄等功能，鏈接資源根據(jù)新技術(shù)、新規(guī)范等隨時(shí)更新。

3.3? 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)

在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)部分通過Vuforia和Unity 3D這兩個(gè)軟件來說實(shí)現(xiàn)圖像跟蹤和畫面呈現(xiàn)。制作AR標(biāo)識(shí)是按照跟蹤引擎的一個(gè)標(biāo)記圖形，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)APP根據(jù)這個(gè)標(biāo)記圖形分析和計(jì)算它的信息，并通過它來三維模型要顯示的位置和狀態(tài)。該AR圖形標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)原則是見圖知意，圖形不能過于簡(jiǎn)單以免識(shí)別出錯(cuò)，如圖所示為微型計(jì)算機(jī)CPU標(biāo)識(shí)的例子，因該標(biāo)識(shí)在紙質(zhì)教材中展示，故全部設(shè)計(jì)為黑白顏色，如圖5所示。

4? 應(yīng)用效果

公共計(jì)算機(jī)新形態(tài)教材于2019年10月在清華大學(xué)出版社出版，在線課程在超星學(xué)銀在線上線，在使用兩年后對(duì)重慶旅游職業(yè)學(xué)院使用教材的87個(gè)教學(xué)班級(jí)近2000名學(xué)生進(jìn)行了教材滿意度調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表2所示。從表1可以看出，學(xué)生對(duì)教材數(shù)字資源和在線課程認(rèn)可度較高，數(shù)字資源和在線課程讓學(xué)生進(jìn)行碎片化個(gè)性化學(xué)習(xí)成為可能。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)部分，滿意度不高的原因主要在于下載APP后還需在手機(jī)安裝，部分學(xué)生認(rèn)為安裝復(fù)雜。在2021年6月的全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試中體現(xiàn)較明顯，在數(shù)量上參考人數(shù)是2020年6倍，報(bào)考二級(jí)Office的人數(shù)為2020年的7倍，在質(zhì)量上一級(jí)過級(jí)率超過重慶市14個(gè)百分點(diǎn)。通過對(duì)學(xué)生和教師的調(diào)查反饋，教材還需根據(jù)信息技術(shù)的發(fā)展拓展新技術(shù)，高效辦公Python等，在線課程可增加計(jì)算機(jī)二級(jí)資源。

5? 結(jié)? 論

大數(shù)據(jù)、人工智能等新的信息技術(shù)的發(fā)展為新形態(tài)教材發(fā)展提供無限可能，5G、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展讓人們的學(xué)習(xí)方式發(fā)生較大變化，紙質(zhì)教材、數(shù)字資源、在線課程三位一體新形態(tài)公共計(jì)算機(jī)教材具有學(xué)習(xí)資源豐富、教學(xué)效果好等優(yōu)點(diǎn)。但也存在不足，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)APP在教材中要求學(xué)生在手機(jī)端安裝程序，但未考慮安裝后會(huì)不會(huì)對(duì)手機(jī)產(chǎn)生影響，如有無漏洞等，在后續(xù)建設(shè)中會(huì)考慮安全性問題;因開發(fā)周期限制此次只做了Android系統(tǒng)的APP開發(fā)僅供展示使用。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)只選取計(jì)算機(jī)硬件組成部分作為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開發(fā)案例，在后續(xù)建設(shè)中將開發(fā)更多的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)案例;公共計(jì)算機(jī)在Office部分應(yīng)用較多，學(xué)銀在線只是在線平臺(tái)而無實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，學(xué)生不能利用碎片化時(shí)間在在線平臺(tái)完成練習(xí)，在后續(xù)建設(shè)中作為重點(diǎn)之一解決。

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作者簡(jiǎn)介：鄭健江（1982.07—），女，回族，重慶黔江人，副教授，碩士，研究方向：教育信息化、課程體系研究等。