基于AR技術(shù)的化學(xué)課程教學(xué)改革思考

尹紅果

(湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)院，湖南 衡陽 421005)

AR技術(shù)是波音公司的研究員湯姆·考德爾最早提出增強現(xiàn)實(AR)的概念，它的目標(biāo)主要是實現(xiàn)虛擬、真實環(huán)境對接和實時互動。本文通過分析AR技術(shù)在教育教學(xué)方面的應(yīng)用，試圖將AR技術(shù)引入化學(xué)課堂，旨在構(gòu)建可視的、立體的、互動的新型教學(xué)平臺。

一、AR技術(shù)在教育方面的應(yīng)用現(xiàn)狀

AR技術(shù)具有結(jié)合虛擬和現(xiàn)實，即時互動和3D定位三大特點，不僅為廣大教師和學(xué)生提供非常廣闊的學(xué)習(xí)環(huán)境，基于該技術(shù)的學(xué)習(xí)資源也越來越豐富，越來越普及，學(xué)習(xí)者只需要一個智能手機就可以輕松體驗。當(dāng)前AR技術(shù)在教育方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

(一)利用AR技術(shù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境是一項常規(guī)的教學(xué)工作，逼真、生動、有效的教學(xué)情境的引入，可以充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，對提升教學(xué)效果和促進(jìn)教學(xué)改革起到了相對重要的作用。目前，很多教師嘗試在課堂引入AR技術(shù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，例如，結(jié)合多年的觀察與學(xué)習(xí)經(jīng)驗，吳吟將基于AR技術(shù)的“AR情境教學(xué)”應(yīng)用在中職課堂教學(xué)，有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。馬來西亞的研究人員利用AR技術(shù)將課堂內(nèi)容制作成“魔法書”用于課堂教學(xué)，通過情境化故事這種全新的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)體驗，充分調(diào)動了學(xué)生興趣，取得了不錯的教學(xué)效果，也因此證明了基于AR技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境的教學(xué)方法在教學(xué)改革中的有效作用。

(二)利用AR技術(shù)改革教學(xué)模式

傳統(tǒng)的教學(xué)方式枯燥乏味，尤其是我國長期存在的“填鴨式”教育更是如此。這種現(xiàn)狀不僅導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不佳，精力渙散，更甚者造成了少數(shù)學(xué)生厭學(xué)、棄學(xué)等極端行為。AR技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)日趨完善，基于該技術(shù)的互動性，可視性和立體化特點，在培養(yǎng)學(xué)生興趣的同時，可以讓學(xué)生全神貫注參與學(xué)習(xí)過程，很好地彌補了傳統(tǒng)教育存在的弊端。例如，通過AR技術(shù)進(jìn)行的虛擬仿真教學(xué)模式，可以通過虛擬模仿物理過程，歷史事件，化學(xué)反應(yīng)，地理地貌、人體構(gòu)造，生理活動、天體運動等來輔助教學(xué)，極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在教學(xué)過程中身臨其境的體驗學(xué)習(xí)實踐的樂趣。

(三)利用AR技術(shù)開展實踐活動

古希臘語里，教育和游戲只有一字之差，由此說明，教育和游戲的關(guān)聯(lián)性古來有之，通過開發(fā)游戲，參與游戲我們可以受到教育，發(fā)展智能，這種方式也普遍受到大家的青睞。有研究者利用AR技術(shù)，建立了一個虛擬的主題公園，學(xué)生通過課程前后參觀、走訪博物館，將課堂中所學(xué)到的理論知識和實踐相結(jié)合，對書本上相關(guān)抽象知識、實驗、圖畫等有了更深的理解?！?11地震”后，研究者針對日本的核事故提出課題，旨在幫助支持學(xué)生深刻理解核污染等科學(xué)問題，研究假定學(xué)校位于核電站附件，在氫氣泄露事故發(fā)生時，可自行利用相關(guān)設(shè)備能收集虛擬的輻射放射值等數(shù)據(jù)，通過探究學(xué)生對原子核的認(rèn)知和對現(xiàn)實問題的情感態(tài)度都較以往有了重大的改變。

二、AR技術(shù)引入化學(xué)教學(xué)的前景

近年來，利用AR技術(shù)開發(fā)和制作的教學(xué)產(chǎn)品層出不窮，AR在教育中的應(yīng)用案例也涵蓋了多個學(xué)科領(lǐng)域。綜合化學(xué)各分支學(xué)科的課程特點，筆者認(rèn)為AR技術(shù)引入化學(xué)教學(xué)具有以下幾個方面的前景。

(一)利用AR技術(shù)可將抽象內(nèi)容立體化、可視化

化學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，強調(diào)基本概念準(zhǔn)確理解的同時也包含了很多抽象難懂的概念和物質(zhì)對象，比如化學(xué)原子、分子的組成和結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)等等。我們可以利用AR技術(shù)將化學(xué)相關(guān)內(nèi)容制作成AR教材(目前在AR領(lǐng)域稱為“魔法書”)，當(dāng)我們用移動設(shè)備(手機)APP進(jìn)行掃描時，教材里面單純的二維平面圖便會展示成各種立體逼真的3D模型，這樣的教材便于學(xué)生去理解生澀難懂的知識，學(xué)生通過感知后，對相應(yīng)知識的理解和記憶便會相當(dāng)深刻，從某種意義上來說，教師的教已于無形中轉(zhuǎn)變成了學(xué)生的學(xué)。這種教學(xué)手段滿足學(xué)生的好奇心的同時，也大大提高了學(xué)生對于化學(xué)的學(xué)習(xí)熱忱。目前，這樣的AR教材已經(jīng)在人體解剖學(xué)，人體生理學(xué)，免疫學(xué)等等領(lǐng)域得到開發(fā)，相信化學(xué)領(lǐng)域的產(chǎn)品也會越來越多。

(二)提升學(xué)生的存在感和專注度

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，這樣AR技術(shù)在化學(xué)領(lǐng)域有了更廣泛的應(yīng)用和推廣。目前，大部分高職學(xué)?；瘜W(xué)實驗室設(shè)備落后，儀器缺乏，有的甚至一個班的學(xué)生輪流公用一臺儀器，教學(xué)效果極為不佳?；瘜W(xué)領(lǐng)域的大型試驗儀器價格又相對昂貴，要建立現(xiàn)代化化學(xué)實驗室基本不可行。如果AR在真正的化學(xué)實驗室發(fā)揮作用，便可彌補這種缺陷。基于AR技術(shù)的虛擬實驗室既不會使學(xué)生缺乏真實感，還可以降低實驗室耗資成本，是一種很實用，很新穎的實驗教學(xué)手段。

三、結(jié)語

綜上所述，AR技術(shù)通過運用虛實結(jié)合的方法，讓學(xué)生體驗了與真實環(huán)境交互時相同的感受，提高虛擬教學(xué)的效果。隨著AR技術(shù)的不斷完善及教學(xué)改革的深化發(fā)展，AR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用必定更加廣泛，更加深化，從而改善教學(xué)模式、實驗條件和實習(xí)環(huán)境。