基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的幼兒認(rèn)知教學(xué)環(huán)境研究

吳冬花，鄧麗娜

（1.甘肅省秦安縣第一幼兒園，甘肅秦安741600；2.西北師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州730070）

一、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)環(huán)境構(gòu)建

（一）教學(xué)模式說明

認(rèn)識動(dòng)物是幼兒生命教育的重要組成部分，《兩棲動(dòng)物的秘密》AR應(yīng)用面向幼兒園日常教學(xué)，適用于中大班幼兒。在設(shè)計(jì)應(yīng)用之前首先對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)查研究，確認(rèn)了認(rèn)識兩棲動(dòng)物是中班教學(xué)大綱的內(nèi)容[1]；其次對試點(diǎn)幼兒園的教學(xué)環(huán)境做了調(diào)查，日常的教學(xué)活動(dòng)是以PC端為載體的多媒體教學(xué)。本文開發(fā)的AR應(yīng)用包括4種兩棲動(dòng)物（青蛙、蛇、鱷魚、烏龜）的3D模型、立體聲畫與虛擬場景，使用時(shí)無須安裝程序，直接打開應(yīng)用便可以投影到移動(dòng)設(shè)備和打印標(biāo)記的任何地方。

（二）虛實(shí)融合方法

計(jì)算機(jī)通過識別自然圖像將虛擬教學(xué)資源虛擬疊加在真實(shí)場景中。自然圖像紋理越豐富，計(jì)算機(jī)越容易識別相關(guān)圖像。為了激發(fā)幼兒學(xué)習(xí)興趣，包含自然圖像的印刷品被設(shè)計(jì)成了符合幼兒喜好與大小的折頁，如下圖（a）。在確定自然圖像被計(jì)算機(jī)識別后，利用游戲引擎整合計(jì)算機(jī)視覺插件，將包含教學(xué)內(nèi)容、三維模型、音頻資源和視頻資源的教學(xué)資源疊加在相應(yīng)的真實(shí)場景中。

（三）沉浸感教學(xué)場景搭建

綜上所述，《兩棲動(dòng)物的秘密》AR應(yīng)用程序分為8個(gè)不同的場景，其中包含了4種兩棲動(dòng)物，分別為青蛙、蛇、鱷魚和烏龜，每個(gè)動(dòng)物對應(yīng)兩個(gè)場景：3D動(dòng)物模型與動(dòng)畫短片，可以通過識別不同的標(biāo)記來切換場景。為了使模型看起來栩栩如生，使用了紋理材質(zhì)貼圖增加質(zhì)感；為了讓幼兒進(jìn)一步了解動(dòng)物的習(xí)性與特征，設(shè)計(jì)了生動(dòng)有趣的動(dòng)畫短片，展示兩棲動(dòng)物的生存環(huán)境，并在3D場景中加入了同步音頻，如蛙鳴等。如圖（b）（c）為部分虛實(shí)融合教學(xué)場景。

二、認(rèn)知教學(xué)實(shí)驗(yàn)

為了檢驗(yàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持幼兒了解特殊動(dòng)物的認(rèn)知效果，以主題活動(dòng)“兩棲動(dòng)物的秘密”為例，做了完整的教學(xué)設(shè)計(jì)。該活動(dòng)讓幼兒通過AR應(yīng)用直接觀察4種兩棲動(dòng)物并引導(dǎo)幼兒講出動(dòng)物外形特征外，還通過動(dòng)畫短片了解兩棲動(dòng)物的生存環(huán)境和生活習(xí)性且能進(jìn)行故事的復(fù)述。在以往的教學(xué)活動(dòng)中，教師利用PPT課件進(jìn)行演示和講解，為了考察增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持幼兒認(rèn)識特殊動(dòng)物的教學(xué)效果是不是更好，本研究采用準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究法，控制變量為“教學(xué)環(huán)境”，實(shí)驗(yàn)組采用AR應(yīng)用環(huán)境教學(xué)，對照組采用PPT環(huán)境教學(xué)，多媒體內(nèi)容完全一致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用AR應(yīng)用環(huán)境教學(xué)優(yōu)于PPT環(huán)境教學(xué)。

三、認(rèn)知教學(xué)環(huán)境評測

（一）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用對幼兒情感態(tài)度的影響

為了了解幼兒對AR應(yīng)用的態(tài)度，實(shí)驗(yàn)收集了實(shí)驗(yàn)組幼兒（23人）的體驗(yàn)反饋：幼兒均認(rèn)為“拿折頁‘變出’小動(dòng)物，非常好玩”；“相比于以前的課更喜歡今天這樣的”；對于“為什么喜歡今天的課”，有9名幼兒是因?yàn)椤敖裉斓恼n很有趣”，7名幼兒是因?yàn)椤昂苌衿妗保?名幼兒是因?yàn)椤拔易兂隽藙?dòng)物”，2名幼兒是因?yàn)椤靶?dòng)物很逼真，但不會(huì)咬人”。因此，可以得出《兩棲動(dòng)物的秘密》AR應(yīng)用很好地激發(fā)了幼兒的興趣，使幼兒更加喜愛課堂；新奇的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠成功地吸引幼兒的注意力，使幼兒沉浸其中；良好的交互體驗(yàn)幫助幼兒與周圍環(huán)境建立聯(lián)系，獲得有趣的自我體驗(yàn)與滿足感。不僅如此，通過錄像觀察，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組的課堂氛圍較對照組明顯熱烈，幼兒注意力普遍集中。可以認(rèn)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用對幼兒情感態(tài)度方面的影響是積極的。

（二）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用對教師發(fā)展的影響

在感知有用性調(diào)查中，引入了TAM技術(shù)接受模型[2]，90%的教師認(rèn)為“逼真立體的3D動(dòng)物吸引了幼兒的眼球”；70%的教師認(rèn)為“畫面的可操作性增強(qiáng)了幼兒參與教學(xué)的欲望”；60%的教師認(rèn)為“對新技術(shù)的好奇吸引幼兒進(jìn)行探索”；40%的教師認(rèn)為“AR環(huán)境使幼兒沉浸其中與小動(dòng)物們積極互動(dòng)”。可見，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提高幼兒注意力、激發(fā)幼兒興趣、培養(yǎng)幼兒觀察力與交往能力等，是教學(xué)過程中的有效手段。

問卷結(jié)果顯示，90%的教師認(rèn)為AR應(yīng)用的人機(jī)交互界面操作簡單，體驗(yàn)良好；80%的教師認(rèn)為應(yīng)用操作沒有難度，教師和幼兒都只需要簡單的指導(dǎo)和練習(xí)就能掌握操作要領(lǐng)；60%的教師認(rèn)為應(yīng)該多讓幼兒參與交互，在交互中獲得體驗(yàn)滿足對提高教學(xué)效果卓有成效。

綜上所述，本文中的《兩棲動(dòng)物的秘密》AR教學(xué)應(yīng)用對于改善幼兒認(rèn)知能力、培養(yǎng)幼兒情感、幫助教師發(fā)展都有著積極的作用和顯著的效果，因此可以認(rèn)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用輔助幼兒教學(xué)是有效可行的。

虛實(shí)融合教學(xué)資源場景