一種基于AR 技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)平臺的研究

張 倫，蔡立娜

（云南能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，曲靖 655000）

1 引言

當(dāng)前，微軟、谷歌等 IT 巨頭都在虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）投入了大量人力物力，VR 必將成為下一個改變?nèi)祟惿畹男录夹g(shù)之一。增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的擴展，把在現(xiàn)實世界的時間空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息，通過計算機等技術(shù)將虛擬的信息應(yīng)用到真實環(huán)境中。這種基于真實環(huán)境并由虛擬數(shù)據(jù)增強的方式，給教育人員提供了新的教育手段，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)建了一個自主探索的平臺。這種技術(shù)增強了抽象教學(xué)的互動性，增強了學(xué)習(xí)者的主動性。

2 AR 教育系統(tǒng)的功能和特點

將AR 技術(shù)與其它技術(shù)結(jié)合運用到教育等相關(guān)領(lǐng)域可分為四個方面：

2.1 教育內(nèi)容的形象化、可視化

AR 人機交互技術(shù)的特性，能將抽象、晦澀類型的知識用具體、直觀的方式展現(xiàn)。例如Ventsim 地下礦井通風(fēng)模擬系統(tǒng)，旨在仿真模擬礦井中的風(fēng)量、風(fēng)壓、瓦斯等相關(guān)參數(shù)。再結(jié)合AR 技術(shù)讓學(xué)習(xí)者猶如身在地下礦井，體驗真實的工作場景。通過AR 技術(shù)實現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的可視化效果，提高了學(xué)習(xí)者對抽象知識的感知。

2.2 虛擬環(huán)境下的體感學(xué)習(xí)

AR 系統(tǒng)在通過虛擬環(huán)境還原真實的場景，讓學(xué)習(xí)者進行體感式學(xué)習(xí)，輕松實現(xiàn)了AR 體感式學(xué)習(xí)的交互性、情境性以及定制化。

2.3 提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)主動性

AR 為學(xué)習(xí)者搭建了一個虛擬的現(xiàn)實空間來加強學(xué)生對學(xué)習(xí)的直觀認知。這種技術(shù)給學(xué)習(xí)者創(chuàng)建了一種置身于真實環(huán)境的感覺，增強了學(xué)習(xí)者的主動性。

2.4 新型教育行態(tài)的重建

作為保守行業(yè)之一的教育業(yè)也不停引入新的教學(xué)方式，例如網(wǎng)絡(luò)課程、PPT 代替?zhèn)鹘y(tǒng)板書，但實際上并沒有實質(zhì)變化。AR技術(shù)的運用將很大程度改變這一現(xiàn)狀，使得教育者可以通過建立3D、4D 空間，形成新的教育形態(tài)。

3 AR 在高職教育系統(tǒng)里的應(yīng)用研究

目前AR 廣泛地應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、航空、采礦等領(lǐng)域，而教育相關(guān)的應(yīng)用相對較少。一是AR 的軟硬件設(shè)備昂貴，二是與 AR 技術(shù)的水平發(fā)展相關(guān)。隨著AR 技術(shù)以及相關(guān)的軟硬件設(shè)備的發(fā)展，AR 技術(shù)在教育系統(tǒng)里的運用越來越廣泛。

3.1 立體式教材在高職院校中的運用

通過看書來學(xué)習(xí)抽象知識是一件很枯燥的事情，即使圖文并茂也是平面呆板的。若通過AR 技術(shù)使學(xué)習(xí)者感受到相關(guān)知識的動態(tài)畫面及聲音，將會提高學(xué)習(xí)者的興趣和注意力。讀者佩戴AR 設(shè)備觀看某個知識點時，可以看到立體抽象的物體，提高了學(xué)習(xí)者的興趣，使看書不再單調(diào)、抽象。我們可以把AR 技術(shù)運用于高職院校的教材，使學(xué)生更準確的全方位體會到教學(xué)內(nèi)容。

3.2 基于AR 技術(shù)在高職實訓(xùn)教學(xué)中的運用

AR 技術(shù)已經(jīng)在一些工程技術(shù)人員培訓(xùn)中實際應(yīng)用。將這種技術(shù)移植到各學(xué)科的實訓(xùn)教學(xué)中。比如高職教育中電氣自動化相關(guān)專業(yè)的實訓(xùn)課程，學(xué)生通過AR 技術(shù)模擬實際的現(xiàn)場操作，幫助學(xué)生快速掌握相關(guān)的知識技術(shù)點。

4 結(jié)束語

我國高職院校建設(shè)是以“培養(yǎng)高技能人才、增強社會服務(wù)能力” 為宗旨。隨著時代的發(fā)展，高職院校實訓(xùn)室的建設(shè)研究遵循著“理論研究—理論與實踐結(jié)合—基于實踐的經(jīng)驗和思路總結(jié)—基于實踐的理論升華”這樣一個模式發(fā)展。

實訓(xùn)教學(xué)是高職教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)，學(xué)生在相關(guān)專業(yè)的創(chuàng)新與實踐是衡量該專業(yè)發(fā)展的一個重要指標(biāo)。實訓(xùn)室是理論轉(zhuǎn)化為實踐的重要場所，也是學(xué)生畢業(yè)后快速融入工作崗位的橋梁。目前大部分高職院校的實訓(xùn)教學(xué)采用理論課程加實訓(xùn)課的方式，實訓(xùn)課僅僅為理論的教學(xué)進行實踐的驗證。這種實驗方法導(dǎo)致學(xué)生在整個實驗過程中被動地適應(yīng)實驗指導(dǎo)書的要求，只起到一個“裝配”實驗的作用。這種教學(xué)方式缺乏對學(xué)生認知以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

通過AR 技術(shù)運用，對高職院校的實訓(xùn)教學(xué)有以下兩個創(chuàng)新點：一是在教育資源的基礎(chǔ)上對教材方式及內(nèi)容進行挖掘，通過利用AR 技術(shù)完成現(xiàn)有教材的立體化，提高學(xué)科教育的效益。二是通過AR 技術(shù)在實訓(xùn)中運用，完善提高實訓(xùn)室的功能，把實訓(xùn)室作為創(chuàng)新教育的平臺，培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐動手能力和基本技術(shù)素養(yǎng)。通過AR 的實訓(xùn)教學(xué)使學(xué)生在掌握理論知識的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新性活動。讓AR 技術(shù)成為引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新、實踐的重要方式。