基于AR增強現(xiàn)實技術(shù)的信息科技項目式學(xué)習(xí)實踐

摘要：本文遵循“先學(xué)知識再做項目”的原則，先搭建項目支架，然后設(shè)計并構(gòu)建基于AR增強現(xiàn)實技術(shù)課程的項目學(xué)習(xí)活動流程，并結(jié)合具體的教學(xué)案例，探索基于AR增強現(xiàn)實課程的項目學(xué)習(xí)實踐策略。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實；AR；項目式學(xué)習(xí)

中圖分類號：G434"文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"論文編號：1674-2117（2025）02-0034-04

項目環(huán)境

《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強調(diào)“要積極探索新技術(shù)背景下學(xué)習(xí)環(huán)境與學(xué)習(xí)方式的變革，發(fā)揮新技術(shù)的優(yōu)勢，服務(wù)個性化的學(xué)習(xí)”。AR技術(shù)通過提供豐富的個性化學(xué)習(xí)資源和環(huán)境，可以適應(yīng)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，有力地推進(jìn)個性化學(xué)習(xí)的發(fā)展。

筆者所在學(xué)校借力“區(qū)教改三年行動”，積極構(gòu)建“智慧學(xué)習(xí)課堂校本范式”，相繼開設(shè)了創(chuàng)意AR與3D設(shè)計等各類科技創(chuàng)新型課程，其中，“小天才創(chuàng)意AR”課程項目是在創(chuàng)意AR與3D設(shè)計社團(tuán)課程基礎(chǔ)上的進(jìn)一步拓展，是在不給教師和學(xué)生穿戴或綁定額外硬件設(shè)備的前提下，讓學(xué)生通過AR工程項目進(jìn)行作品的創(chuàng)作，為學(xué)生提供沉浸互動體驗，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)。

項目支架

在本項目中，教師遵循“先學(xué)知識再做項目”的原則，先在社團(tuán)課程的教學(xué)中為學(xué)生搭建支架，這是AR工程項目的腳手架，即將“前置性知識”如素材處理、AR簡介、AR體驗、AR軟件與制作等相關(guān)知識有效、合理地組織“建構(gòu)”成“信息庫”。

教師提前選出了兩個具有代表性的AR編輯器：①電腦端kivicubeAR在線編輯器（網(wǎng)址：https：//www.kivicube.com/），制作識別軟件為微信掃一掃，特點是交互強大、個性化的編輯素材和交互功能。②視網(wǎng)么AR在線編輯器（網(wǎng)址：https：//retinar.cn/），制作識別軟件為手機端App視網(wǎng)么AR，特點是模板素材豐富、特效風(fēng)格多樣。

在進(jìn)行項目式學(xué)習(xí)之前，可以運用實際案例，分課時對這兩個AR在線編輯器平臺進(jìn)行講授，讓學(xué)生在實際場景中體驗觀看AR的方法及制作流程。

項目設(shè)計

AR技術(shù)應(yīng)用開發(fā)是本項目的最終目標(biāo)，教師應(yīng)事先做好項目式學(xué)習(xí)的整體課程框架設(shè)計，其中包括嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捻椖考軜?gòu)和實施流程，具體如下。

1.真實情境

以真實世界中的情境為錨點，讓學(xué)生在真實情境和問題中探尋“需要知道的”知識。例如，①AR+游戲?！澳贸鲆苿咏K端掃一掃正前方的物體，驚喜在等著你哦！借助AR平臺中的特效模板，我們可以和史前動物恐龍來一個合影。”②AR+春晚?！斑€記得網(wǎng)上熱議不斷的2024春晚西安分會場節(jié)目《山河詩長安》嗎？李白仿佛從書中穿梭而來，這個李白‘很真實’，但‘真實’的背后，其實是AR合成動畫的功勞！”

2.學(xué)生需求

AR技術(shù)能夠更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，學(xué)生通過沉浸式的學(xué)習(xí)體驗以及個性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，能夠加深對知識的理解和記憶?，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和動手能力。

3.小組合作

創(chuàng)作AR作品內(nèi)容周期長，學(xué)生需要進(jìn)行小組合作，學(xué)會向他人表達(dá)自己的想法，學(xué)會一起想辦法解決項目中遇到的困難，學(xué)會理解合作學(xué)習(xí)中的規(guī)則，學(xué)會解決同伴交往中的沖突與矛盾。

4.建立聯(lián)系

運用AR在線編輯器工具采集識別圖，整合圖形圖像、視頻、音頻、3D動畫交互模型等AR素材，根據(jù)目標(biāo)選擇工具重組與設(shè)計，運用各種數(shù)字化學(xué)習(xí)資源和工具促進(jìn)問題解決，在跨學(xué)科的知識整合中重構(gòu)學(xué)生的理解。

5.個性化表達(dá)

項目成果結(jié)果表現(xiàn)形式包括：①AR編輯工具APP；②AR識別圖、元空間碼；③項目方案書；④項目成果作品解說視頻；⑤線下設(shè)計物料。

項目實施

結(jié)合項目式學(xué)習(xí)活動設(shè)計，筆者構(gòu)建了基于AR課程的項目式學(xué)習(xí)活動流程，具體表現(xiàn)為設(shè)計一個創(chuàng)作AR作品的項目流程時間線，讓學(xué)生明確待解決、待制作的問題清單，并根據(jù)此流程達(dá)成具體的項目目標(biāo)，如圖1所示。

1.定主題設(shè)構(gòu)思

定主題設(shè)構(gòu)思是AR工程作品的基礎(chǔ)。學(xué)生通過小組合作（每個小組6人），確定本小組的作品主題。

活動場景1：“向日葵”小組——“AR漢堡包——趣味學(xué)單詞”項目。

“向日葵”小組將主題確定為“學(xué)科中的AR應(yīng)用”維度，A同學(xué)建議將AR技術(shù)與語文學(xué)科結(jié)合，選取中國傳統(tǒng)文化做成AR作品。B同學(xué)建議將AR技術(shù)與美術(shù)中的繪畫作品結(jié)合，讓學(xué)生感受AR立體繪畫的魅力。C同學(xué)建議將AR技術(shù)與英語學(xué)單詞結(jié)合……教師指導(dǎo)學(xué)生分析“是否有能力進(jìn)行項目資源的制作”“哪個想法更有新意”“項目切入點會不會太大”等，學(xué)生經(jīng)過排查、篩選、論證，將本小組作品主題確定為“英語學(xué)科中的AR”，將作品名稱確定為“AR漢堡包——趣味學(xué)單詞”。

2.明分工做資源

明分工做資源是AR工程項目的重點，是學(xué)生已有知識經(jīng)驗建構(gòu)、建立聯(lián)系的階段，圖片（包含識別圖）、模型、音頻、視頻是組成一個創(chuàng)意AR工程最重要的作品元素，學(xué)生要將這些素材聯(lián)系起來綜合運用，進(jìn)行創(chuàng)意化的整合與重組。分組時盡量做到組間均衡，各取所長。

活動場景2：“智慧無限”小組項目方案分工表。

場景描述：“智慧無限”小組共6人，根據(jù)“AR技術(shù)學(xué)科應(yīng)用”主題，小組成員分成了“資源收集小隊”“創(chuàng)意開發(fā)小隊”“技術(shù)支持小隊”。

項目名稱：AR帶你讀繪本故事之后羿射日。

團(tuán)隊成員：a、b、c、d、e、f。

項目資源團(tuán)隊分工如下表所示。

3.思算法理邏輯

思算法理邏輯是AR工程項目的難點。一個AR工程作品完成的關(guān)鍵就是理清作品的算法邏輯，該環(huán)節(jié)考驗學(xué)生問題解決的抽象思維、邏輯思維、編程思想，需要教師的強化和引導(dǎo)。具體呈現(xiàn)形式為教師提供可視化支架工具，進(jìn)行AR工程作品的可視化組織。筆者將教學(xué)活動分解如下：①將AR作品場景結(jié)構(gòu)用自然語言描述形式進(jìn)行初步算法設(shè)計（文本思維）；②將自然語言描述的“算法設(shè)計”轉(zhuǎn)變?yōu)榱鞒虉D（算法思維）。

活動場景3：“勇往直前”小組算法設(shè)計和流程圖。

項目名稱：“太陽系八大行星”AR互動科普。

（1）算法設(shè)計：文本思維

掃描AR作品識別圖，當(dāng)場景開始，顯示UI界面“返回”按鈕及4個模塊圖片，即太陽系模型、太陽系科普視頻、太陽系科普網(wǎng)站、八大行星簡介，同時，其他圖片、視頻控制觸發(fā)條件功能設(shè)置為停止；當(dāng)觸發(fā)條件“八大行星簡介”被點擊，會出現(xiàn)太陽系的八個大行星模型和圖片介紹；當(dāng)觸發(fā)條件“太陽系視頻”被單擊，則“太陽系講解”視頻“重復(fù)播放”；當(dāng)觸發(fā)條件“太陽系模型”被單擊，則帶有交互功能的太陽系實時運動3D演示動態(tài)模型出現(xiàn)，同時，“音頻控制”模塊功能設(shè)置“播放”玄幻背景音樂；當(dāng)觸發(fā)條件“太陽系模型”被單擊，則會打開“太陽系互動科普”網(wǎng)站，通過手勢互動，移動縮放瀏覽。

（2）關(guān)鍵流程圖實現(xiàn)：算法思維（如下頁圖2）

4.項目迭代重優(yōu)化

項目迭代重優(yōu)化是AR工程的關(guān)鍵。教師組織各組成員進(jìn)行項目的迭代優(yōu)化以及階段性總結(jié)，由項目1.0到項目2.0甚至項目3.0，作品制作的背后需要不斷修改、反復(fù)優(yōu)化，最終呈現(xiàn)完整作品。

活動場景4：“雛鷹飛翔”小組作品優(yōu)化記錄（部分）。

項目名稱：AR識別——i人和e人。

項目設(shè)計：我們對顏色的喜歡，可以反映出你是一個具有什么性格的人，因為對色彩的喜歡和性格有很大的關(guān)系。所以，我們小組以“性格色彩測試”為主題，展開素材創(chuàng)作，想和大家一起用AR測一測性格。

項目迭代：從作品考慮的新穎度而言，為什么不在色彩辨性格中加入“i人和e人性格測試”呢？由“色彩—性格”到“色彩—性格—i人和e人”，在準(zhǔn)備素材時將WPS演示中的“形狀”制作的9種顏色方格作為背景，直接改為相同大小的i人和e人對應(yīng)解釋文字，在創(chuàng)作過程中運用AR技術(shù)，通過Kivicube平臺在線制作AR場景結(jié)構(gòu)。

5.作品發(fā)布云分享

作品發(fā)布云分享是AR工程作品的亮點。項目式學(xué)習(xí)最終要形成公開的有質(zhì)量的成果，為了讓更多的人看到作品，可以使用二維碼美化工具，優(yōu)化元空間碼或者識別圖的樣式，以便適用于更多使用場景，如立牌、海報、校園文化墻、書籍扉頁等，引導(dǎo)更多的用戶使用觀看AR內(nèi)容。

活動場景5：“翱翔藍(lán)天”小組產(chǎn)品發(fā)布。

項目名稱：非遺探尋|AR“絨花”。

問題描述：在自己的畫作“絨花”中疊加AR技術(shù)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)在使用手機拍照采集紙質(zhì)作品作為識別圖時，隨意拍攝視角可能反光或者變形，通常無法獲得可用識別圖，在作品發(fā)布作為線下物料時，如何獲取或者采集可用的AR識別圖呢？

解決方法：上傳的識別圖最好使用原始圖片，使用手機拍照采集注意放平、正視拍攝，減少透視，想要好的識別圖效果可以使用數(shù)字設(shè)備中的掃描文稿功能。

項目思考

1.項目式學(xué)習(xí)中的AR課程——重在體驗

本課程重在讓學(xué)生感受和體驗AR技術(shù)的魅力，AR工程項目的內(nèi)容是開放的，指向各種“可能性”，學(xué)生在項目式學(xué)習(xí)中可以體驗AR情境下的世界。

2.項目式學(xué)習(xí)中的AR課程——重在啟發(fā)

教師要鼓勵學(xué)生在項目解決的過程中像工程師一樣，去分解、思考、解決問題。為充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，教師可引導(dǎo)學(xué)生觀看歷年AR作品創(chuàng)作獲獎作品、AR編輯器平臺資源庫，引導(dǎo)學(xué)生在讀過的書、日常生活經(jīng)歷、觀看過的影視作品紀(jì)錄片等中尋找思路，啟發(fā)思考。

3.項目式學(xué)習(xí)中的AR課程——重在整合

學(xué)生通過項目式學(xué)習(xí)的方式，可以開展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動，使用多樣化的數(shù)字化工具和技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)作，在整合中完成對知識的動態(tài)建構(gòu)。

4.項目式學(xué)習(xí)中的AR課程——重在創(chuàng)造

小學(xué)生正處于充滿想象力和創(chuàng)造力的年齡，AR作品開放式的內(nèi)容讓他們可以盡情發(fā)揮自己的想象力，進(jìn)行創(chuàng)造性的思考，主動積極地獲取知識和技能，在將想象變成現(xiàn)實的過程中，感受技術(shù)的力量。

結(jié)語

以上是筆者在一線教學(xué)中基于AR增強現(xiàn)實技術(shù)的項目式學(xué)習(xí)課程的一點“小步嘗試”。未來，如何利用好AR技術(shù)為教育教學(xué)服務(wù)將是筆者繼續(xù)探索和研究的課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]張悅穎，夏雪梅.跨學(xué)科的項目化學(xué)習(xí)：“4+1”課程實踐手冊[M].北京：教育科學(xué)出版社，2018.

[3]董琳雪.核心素養(yǎng)下高中通用技術(shù)課程跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)模式構(gòu)建與實踐——以“智能時鐘”創(chuàng)意設(shè)計為例[J].中國信息技術(shù)教育，2023（19）：72-76.

作者簡介：楊小勤，一級教師。