AR技術在高職工科核心課程中應用現狀研究
——基于江西省高職院校建筑類專業(yè)學生的問卷調查

扶金萍，楊銘鍵，余德孫，黃江誠

（九江職業(yè)技術學院，江西九江 332000）

1 研究背景及意義

《教育信息化“十四五”發(fā)展規(guī)劃》指出，信息技術對教育改革和發(fā)展具有革命性影響。以信息技術推進教育公平和創(chuàng)新，構建網絡化、數字化、個性化、終身化的教育體系，是全面實現教育現代化的重要內容。近年來，隨著“互聯網+”的應用，人類已經進入智能化數字時代[1]。智慧地球、數字城市、智能生活走進人類生活。這場信息化的變革也促使教育領域發(fā)生了翻天覆地的變化[2]。從傳統(tǒng)以教師為主的板書、PPT 講授的一對多的教學模式，衍生出以學生為中心的“沉浸式”“體驗式”教學模式。而目前頗具特色的信息化技術——AR 技術（Augmented Reality）已廣泛應用于各類高校專業(yè)課程中。

AR 技術，也被稱之為混合現實，是虛擬現實技術的一個重要分支。它將原本在現實世界的一定時間、空間范圍內很難體驗到的實體信息和虛擬世界信息實現“無縫銜接”，使之形成超越現實的感官體驗[3-4]（如圖1所示）。

圖1 增強現實場視圖

在當今的建筑施工管理類課程的教學中，傳統(tǒng)空間技能的教學手段往往無法滿足工程的需要?；诖耍珹R 技術被引入教學領域，它允許人們通過添加外部信息來觀察真實世界，以提供對所看到的事物更全面、更立體的認識——來輔助空間技能學習[5-6]。

我校從前期基礎設施設備的配備、課程體系的建立、AR 技術的應用到中期的課堂教學的設計、學生的參與度反饋等方面，積累了一些經驗，也存在一些問題?；诖?，在江西省內選取幾所建筑類高職院校，收集AR 技術在專業(yè)課程中的應用情況，為后續(xù)專業(yè)課程教學和改革提供依據，為信息化技術在高職課程中的應用提供參考。

2 AR 技術應用現狀

為了解江西省高職院校建筑類專業(yè)課程AR 技術應用情況，我們課題組自2021年4月至6月，采取線上線下不記名方式，面向江西省7 所高職院校建筑類專業(yè)各年級學生開展“AR 技術在高職工科核心課程應用現狀”的調查，問卷共10 道題，包括對AR 技術的認知及課堂開展情況、目前教學的弊端、學生對專業(yè)課程的訴求等，共回收450 份有效問卷。所選院校均為省內開設建筑類專業(yè)的代表性院校，其中有一些院校開設了AR 技術應用的相關課程。圖2為各個院校樣本統(tǒng)計結果。

圖2 院校分布及樣本占比

7 所學校的統(tǒng)計數據中覆蓋省內大多數高職院校建筑類，每個院校內均有大一到大三的學生參與此次問卷，其中2021 級學生占比最大，一年級人數占48%，二年級占24%，三年級占28%，調查對象覆蓋范圍廣，具有廣泛的代表性，能夠反映省內建筑類專業(yè)課程AR技術應用情況。

3 問卷調查結果分析

3.1 傳統(tǒng)專業(yè)課程教學的現狀

調查問卷中學生普遍反映傳統(tǒng)方式的專業(yè)課程教學比較枯燥，專業(yè)教師講授課程過程中雖然也有信息化手段的應用，如網絡教學平臺，但未結合專業(yè)課程特點開展有針對性的輔助教學，學生課堂參與度不高。其主要原因是建筑類專業(yè)課程涉及具體的工程項目實施過程，從施工圖紙到工程實體，包括前期設計、中期施工和監(jiān)理、后期驗收和運營維護各個環(huán)節(jié)，是一個貫穿時間、空間、各主體的全方位、長周期的過程。而課堂教學知識點的表現形式過于單一，學生僅依靠二維平面圖紙、視頻文件、在線網絡資源難以完全理解這一復雜過程。尤其是施工圖紙的識讀、施工過程的開展等環(huán)節(jié)，借助AR 技術可讓學生“走”進建筑，身臨其境，進而能更好地理解課本上的理論知識，實現理論與實踐相統(tǒng)一。

近年來，隨著國家經濟實力的提升，建筑行業(yè)也發(fā)生了巨大的變化，涌現出了BIM 技術、裝配式施工、鋼纖維混凝土等新技術，而產業(yè)的新標準、新材料、新工藝難以與課堂同步更新，導致專業(yè)知識滯后于行業(yè)發(fā)展，從而制約學生在工作崗位上的發(fā)展，這也是學生普遍反饋知識遷移應用不足的主要原因。圖3為學生反饋傳統(tǒng)專業(yè)課程教學中存在的問題。

圖3 傳統(tǒng)專業(yè)課程教學中的問題

3.2 AR 技術的應用規(guī)模

從調查結果來看，只有極少數的學生不了解AR技術，近95%的學生都表示了解或接觸過AR 技術，這一結果與實際比較相符，隨著信息化產品在日常生活的應用，各種智能化電子產品，如手機等，都配有相應的AR 功能。然而，AR 技術在專業(yè)課程教學中并未與之匹配。通過數據統(tǒng)計可知，約有63%的學生在課堂上沒有體驗過AR 技術或VR 技術，且課堂教學使用過AR 技術的僅占11%，說明現階段AR 技術在高校建筑類專業(yè)課程的應用還沒有形成規(guī)模。

調查顯示，目前各院校專業(yè)課程的教學仍然停留在傳統(tǒng)的講授形式，教師借助PPT、板書、視頻等二維平面展示方式，傳授專業(yè)知識。學生普遍反映理論教學枯燥，抽象知識點難以理解。建筑類專業(yè)課程中的很多知識，如各類平面圖紙、施工過程、工程隱蔽部位、復雜節(jié)點等與工程實踐相關的內容，都是相對復雜的三維立體結構，傳統(tǒng)平面二維的素材對于沒有工程經驗和實踐經歷的高職學生而言，是非?；逎?。進而導致課堂教學效率不高，學生也逐漸失去專業(yè)學習的興趣，這與培養(yǎng)技能型人才的初衷是不符的。而若能夠將AR 技術應用到課堂教學，實現虛擬信息與教學資源的疊加，實現虛實結合，則可以將建筑結構及節(jié)點構造的3D 虛擬影像覆蓋在二維平面圖片上，使學生對結構整體構造一目了然。與此同時，學生還可以與模型進行實時交互，隨意旋轉和拆裝，從各個角度查看建筑結構的構造、連接等，提高課堂效率，學生的積極性和參與度也大大提高。

4 AR 技術應用存在的問題及原因分析

從調查結果來看，各大高校建筑類專業(yè)并沒有實現AR 技術規(guī)模化應用，甚至部分院校未引入AR 技術。結合調查問卷統(tǒng)計結果和我校試點過程中的經驗，提出幾個方面的問題，并分析產生問題的原因，結果如圖4所示。

圖4 現有AR 技術應用的局限性

4.1 硬件設備條件

AR 技術應用于課堂教學，首先必須配備相應的硬件設備來滿足AR 技術的展示，與此同時，在課堂教學過程中，學生使用終端設備進行“沉浸式學習”時的網絡配置要齊全。這就需要學校配備專門的教學場地，提供穩(wěn)定的網絡，配備終端設備，滿足課堂教學要求。

4.2 AR 結構體簡單

AR 技術應用的關鍵是AR 技術交互知識點的建模。目前我們應用的《建筑識圖》課程的AR 教材，配備的AR 教學素材相對比較簡單，無法滿足課堂教學需求。而要實現傳統(tǒng)教學資源與AR 資源的無縫銜接，則需要根據專業(yè)課程教學反饋的結果，挑選合適的目標對象三維建模，通過編程開發(fā)，生成基于終端設備的可執(zhí)行程序，滿足日常教學需求。

4.3 教師信息化教學能力不足

建筑類專業(yè)課程教學借助AR 技術，讓枯燥乏味的理論知識在課堂上“動”起來，改變傳統(tǒng)的教學模式，將教學中晦澀難懂的專業(yè)知識用AR 技術生動形象地展示出來，不僅提高了課堂教學的效率，而且調動了學生的積極性，使課堂氣氛更活躍。

4.4 AR 技術的可遷移性欠缺

基于項目化的專業(yè)課程教學，AR 技術應具有可遷移、可復制特性。目前AR 的應用基本上是基于某一本教材或某一門課程開發(fā)的，這也是AR 技術規(guī)?；瘧玫囊淮笞璧K。

5 改進策略

為了持續(xù)推動AR 技術在建筑類專業(yè)課程教學的應用，提出以下幾點改進策略：配備相應的硬件設備，為專業(yè)課程教學提供物質基礎；基于專業(yè)課程體系項目化教學開發(fā)一套完備的AR 技術知識庫，涵蓋建筑工程項目從設計到運營維護全過程的且傳統(tǒng)教學方法無法表達的所有知識；為相應專業(yè)課程教師提供信息化技術應用的培訓和指導；建立建筑類專業(yè)課程體系團隊，團隊成員熟悉課程體系和AR 技術知識庫，在課堂教學中，從項目化角度系統(tǒng)、全面地展示AR 知識點及其與整個項目化知識框架的關聯。