增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)查
——以天津市5所職業(yè)院校為例

賀 熙 張旻旸 王 錦 侯星晨 倪曉昌

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，天津 300222；2.山西師范大學(xué)，山西 臨汾 041000）

一、研究背景

21世紀(jì)以來，伴隨著信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，各類新興技術(shù)如雨后春筍般萌發(fā)，并蓬勃發(fā)展。而如何利用這些技術(shù)更好地促進(jìn)職業(yè)教育變革，一直都是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域中的應(yīng)用也不例外。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augment?ed realty，簡(jiǎn)稱AR）技術(shù)，能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)生成的數(shù)字信息更直觀地附加到使用者所處的真實(shí)環(huán)境當(dāng)中，在增強(qiáng)使用者對(duì)于現(xiàn)實(shí)環(huán)境感知體驗(yàn)的同時(shí)，也為人類與外在世界的溝通提供全新交互解決方案。職業(yè)技術(shù)教育旨在培養(yǎng)兼具專業(yè)能力、創(chuàng)新能力、鉆研精神、務(wù)實(shí)精神的“應(yīng)用型人才”與“專業(yè)型人才”，這就使得職業(yè)技術(shù)教育必須通過一種比傳統(tǒng)形態(tài)的教育更加直觀，更加實(shí)景化的教學(xué)方式來進(jìn)行人才的培養(yǎng)。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)正是滿足這一需求的絕佳解決方案。事實(shí)上，隨著2015年教育部《職業(yè)院校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范》發(fā)布，不少職業(yè)院校已經(jīng)將AR教學(xué)作為數(shù)字校園建設(shè)的一環(huán)，開展了關(guān)于AR環(huán)境構(gòu)建與教學(xué)實(shí)施的各種嘗試。在這些嘗試中究竟存在哪些問題，怎樣才能促進(jìn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與職業(yè)技術(shù)教育更好地深度融合，是我們亟需探討的問題。天津市作為我國(guó)職業(yè)教育的先驅(qū)、國(guó)家職業(yè)教育改革創(chuàng)新示范區(qū)，對(duì)全國(guó)的職業(yè)教育發(fā)展具有指導(dǎo)意義。因此，本研究對(duì)天津市2 所中職學(xué)校、3 所高職院校的14 個(gè)班的639 名學(xué)生進(jìn)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用情況的調(diào)查，并對(duì)學(xué)生和教師代表進(jìn)行訪談，探析AR技術(shù)在職業(yè)技術(shù)教育中推廣應(yīng)用所遇到的問題，并為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職教領(lǐng)域的推廣提供建議和對(duì)策。

二、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域應(yīng)用的研究主要集中在理論研究和應(yīng)用開發(fā)兩個(gè)方向。

以馬欣悅、喬興媚、魏民和張敬齋等人為代表的研究者，在理論層面對(duì)AR技術(shù)的定義、分類以及AR技術(shù)與職業(yè)教育的契合點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并對(duì)AR技術(shù)在職教領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀開展了一定程度的調(diào)查，分析了當(dāng)前應(yīng)用現(xiàn)狀和存在的不足，并提出相應(yīng)的解決策略。其中，魏民在《在職業(yè)教育應(yīng)用視角下的VR/AR技術(shù)》一文中，將AR技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用方向劃分為單純利用計(jì)算機(jī)屏幕畫面增強(qiáng)仿真技術(shù)、加入可穿戴傳感器計(jì)算機(jī)屏幕增強(qiáng)仿真技術(shù)、加入專用傳感器屏幕仿真技術(shù)、實(shí)時(shí)加入真實(shí)視頻畫面增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)幾個(gè)類別。這對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用拓展、突破職業(yè)教育中實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)效果難題，都具有非常重要的意義。張敬齋提出構(gòu)建基于“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)”的高職院教學(xué)資源庫的設(shè)想，探討了基于“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)”的教學(xué)資源庫的建設(shè)意義、軟硬件建設(shè)，并設(shè)計(jì)了教學(xué)資源庫設(shè)計(jì)方案，為職業(yè)院校教學(xué)資源庫建設(shè)提供了參考。

以江自昊、盧麗君、劉嘉等人為代表的研究者結(jié)合職業(yè)院校學(xué)生的特點(diǎn)，在中高職機(jī)械、電子、汽車、自動(dòng)化、物流、醫(yī)療等多個(gè)專業(yè)方向設(shè)計(jì)了AR技術(shù)配套的教學(xué)模式和硬件環(huán)境，并開發(fā)了相應(yīng)的軟件。江自昊在《基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的學(xué)具的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)——以“雙絞線制作學(xué)具”為例》一文中，介紹了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)具的原理和實(shí)現(xiàn)步驟，包括硬件的選擇與改造、軟件的開發(fā)等環(huán)節(jié)，并展示學(xué)具的特性及功能，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果，該學(xué)具可以將一些較難表達(dá)的理論知識(shí)、較復(fù)雜的操作知識(shí)通過3D 動(dòng)畫在實(shí)物上演示，可以改善相應(yīng)的教學(xué)問題。

三、研究設(shè)計(jì)

1.研究對(duì)象

問卷調(diào)查對(duì)象：天津市2 所中職學(xué)校，3 所高職院校，14 個(gè)班，共639 名學(xué)生，其中男生413名、女生226名。

訪談對(duì)象：中高職院校教師共12 名，其中中職學(xué)校3名，高職院校9名。

2.研究方法

（1）問卷調(diào)查

問卷是調(diào)查研究方法中用來收集數(shù)據(jù)的一種工具，是用于測(cè)量一系列變量的狀態(tài)及其相互關(guān)系的工具。本問卷共20小題（如表1所示），包括10 道單項(xiàng)選擇題和10 道多項(xiàng)選擇題。首先對(duì)中高職學(xué)生的移動(dòng)電子設(shè)備使用情況進(jìn)行調(diào)查，隨后對(duì)受訪學(xué)生的AR 認(rèn)知情況，在AR 技術(shù)學(xué)習(xí)過程中的使用情況和態(tài)度意愿進(jìn)行了調(diào)查。態(tài)度維度調(diào)查題目采用李克特五級(jí)量表，從興趣、在學(xué)習(xí)中使用AR技術(shù)的意愿和提升學(xué)習(xí)效果預(yù)期三個(gè)方面對(duì)學(xué)生AR使用意愿進(jìn)行了評(píng)估。

表1 調(diào)查問卷結(jié)構(gòu)

（2）訪談

訪談法是通過調(diào)查者與被調(diào)查者之間一問一答的方式獲取資料的調(diào)查方法。為進(jìn)一步明晰可能影響增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職教領(lǐng)域應(yīng)用的影響因素，本研究在使用問卷調(diào)查的同時(shí)對(duì)部分學(xué)生和教師進(jìn)行訪談。

四、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論

1.問卷數(shù)據(jù)及結(jié)論

本研究共發(fā)放問卷672 份，收回問卷664 份，其中有效問卷639 份，有效回收率為95.09%。運(yùn)用SPSS 軟件計(jì)算該問卷的卡朗巴赫α 系數(shù)為0.876，表明問卷信度較高。

（1）設(shè)備擁有情況

數(shù)據(jù)表明，639名學(xué)生中，有97.50%的學(xué)生擁有智能手機(jī)，60.56%的學(xué)生擁有筆記本電腦，37.87%的學(xué)生擁有平板電腦，擁有Kindle 等電子閱讀器的學(xué)生較少，只占12.83%，還有0.41%的學(xué)生沒有持有任何移動(dòng)電子設(shè)備。從調(diào)查結(jié)果中可以得知，97.5%的學(xué)生均持有智能手機(jī)，半數(shù)以上的學(xué)生擁有不止一種可以支持AR教學(xué)的電子設(shè)備，受訪職業(yè)院校具備開展AR教學(xué)的基本硬件條件。

（2）設(shè)備使用情況

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近一半的學(xué)生每日使用移動(dòng)設(shè)備的時(shí)長(zhǎng)為4-6小時(shí)（如表2所示），選擇4小時(shí)以上的累積百分比達(dá)到78.72%；從用途來看，職校學(xué)生可以熟練地使用移動(dòng)設(shè)備聊天、看視頻、聽音樂、查閱資料等（如圖1所示）；同時(shí)，超過九成的學(xué)生使用過移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件（如背單詞軟件等）。這些數(shù)據(jù)表明，職校學(xué)生有豐富的空余時(shí)間，并且已經(jīng)把移動(dòng)電子設(shè)備的使用融入了平時(shí)的學(xué)習(xí)和生活，他們具備一定的移動(dòng)學(xué)習(xí)能力和基本信息素養(yǎng)。

表2 移動(dòng)設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)

圖1 移動(dòng)設(shè)備用途

在接受調(diào)查的639名學(xué)生中，83.10%的同學(xué)聽說過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，然而僅有38.50%的學(xué)生使用過該技術(shù)。在學(xué)習(xí)中使用過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的僅有18人，只占總?cè)藬?shù)的2.82%。雖然受訪院校基本滿足了進(jìn)行AR學(xué)習(xí)的硬件條件，但是整體應(yīng)用基礎(chǔ)較差，對(duì)大多數(shù)學(xué)生而言AR技術(shù)尚且屬于一項(xiàng)比較陌生的技術(shù)。

從問卷的數(shù)據(jù)分析結(jié)果得知，學(xué)生對(duì)AR學(xué)習(xí)態(tài)度的均值為3.85，表明學(xué)生表現(xiàn)出了較高的學(xué)習(xí)興趣。其中，“你對(duì)AR 技術(shù)感興趣嗎”和“你愿意應(yīng)用AR技術(shù)來學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)嗎”這兩個(gè)題目的得分比其他題目都高，均值分別達(dá)到了4.08 和3.92，說明職校學(xué)生對(duì)于將AR 技術(shù)應(yīng)用到學(xué)習(xí)中的意愿比較強(qiáng)烈。而得分最低的題目為“你認(rèn)為AR 學(xué)習(xí)能提升你的學(xué)習(xí)體驗(yàn)嗎”，均值僅有3.55，表明學(xué)生對(duì)AR學(xué)習(xí)的效果上還有所懷疑，原因可能在于學(xué)生對(duì)AR接觸過少，還不能形成清晰的認(rèn)識(shí)。

通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前中高職院校中，移動(dòng)電子設(shè)備普及程度較高，已基本具備了開展AR教學(xué)的硬件條件，學(xué)生整體的信息素養(yǎng)較高，對(duì)AR 技術(shù)有一定程度的了解，對(duì)使用AR 技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)展現(xiàn)出了較高的意愿和興趣，但是實(shí)際參與過AR學(xué)習(xí)的學(xué)生很少。針對(duì)這一現(xiàn)象，筆者對(duì)部分學(xué)生代表以及12名中高職教師進(jìn)行訪談。

2.訪談結(jié)論

（1）學(xué)生層面

在訪談中，所有教師均提到中高職院校學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣。他們指出，中高職院校的學(xué)生由于過往學(xué)習(xí)經(jīng)歷的影響，在學(xué)習(xí)習(xí)慣上與普通中學(xué)與本科生之間差距較大，學(xué)習(xí)過程中極易出現(xiàn)注意力不集中，課堂紀(jì)律混亂等問題。在使用手機(jī)等電子設(shè)備進(jìn)行AR教學(xué)的過程中，學(xué)生會(huì)進(jìn)行與課堂無關(guān)的活動(dòng)，AR 教學(xué)的效果不僅沒有達(dá)到，反而還不如傳統(tǒng)的教學(xué)方式更容易控制課堂，久而久之，教師們也就放棄了利用AR進(jìn)行教學(xué)的方式。

其次，學(xué)生們大多沒有操作過AR 學(xué)習(xí)軟件，這很有可能會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生大量認(rèn)知負(fù)荷，使學(xué)生將更多地精力花費(fèi)在熟悉軟件操作上，或是將注意力全部集中于軟件本身而非所學(xué)知識(shí)上面。

（2）教師層面

多數(shù)教師認(rèn)為，在課堂中加入AR技術(shù)，打破了傳統(tǒng)授課模式，由以往的教師主導(dǎo)模式轉(zhuǎn)化為以學(xué)生自主探究為主的新型課堂模式，加大了教師課堂管理的難度。同時(shí)AR技術(shù)屬于較高難度的技術(shù)，教師要想學(xué)會(huì)使用AR 設(shè)備，將AR 技術(shù)與課堂相結(jié)合，直至?xí)灾髟O(shè)計(jì)AR課件，需要教師掌握與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能相關(guān)知識(shí)以及教育心理學(xué)等多門課程，并需要大量的時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)以及課件制作。這些工作可能與教師自身專業(yè)跨度較大，增加了教師的工作負(fù)擔(dān)。

（3）教學(xué)資源方面

目前，AR 在職業(yè)教育領(lǐng)域的教育資源十分稀缺，許多科目都沒有配套的教材、學(xué)習(xí)平臺(tái)，導(dǎo)致AR教學(xué)無法開展。一些科目盡管有少量教學(xué)資源，但無論是界面設(shè)計(jì)還是功能應(yīng)用上都存在許多漏洞，經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)不兼容、報(bào)錯(cuò)、閃退等情況。軟件設(shè)計(jì)流于形式浮于表面，與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)性不大，無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)效果。且多為單節(jié)課的AR教材，沒有形成體系，無法支撐整個(gè)課程的教學(xué)任務(wù)。

（4）成本方面

雖然擁有智能手機(jī)就已經(jīng)可以開展AR 教學(xué)，但是要開展更深層次的工程實(shí)訓(xùn)課程則需要專業(yè)的AR 實(shí)訓(xùn)室和專門的AR 實(shí)訓(xùn)課程開發(fā)。然而在調(diào)查的過程中發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)AR課程的成本過高，一門課一學(xué)期的成本高達(dá)幾十萬元，且構(gòu)建AR實(shí)訓(xùn)室，需要購(gòu)置大量平板面腦、AR 眼鏡、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備，這些設(shè)備又需要專業(yè)人員管理維護(hù)。要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、多學(xué)科的AR 教學(xué)，需要大量資金，憑借學(xué)校自身的力量很難承擔(dān)。

五、建議和對(duì)策

1.建立試點(diǎn)，開發(fā)AR相關(guān)“通識(shí)課程”

通過調(diào)查的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，廣大中高職院校學(xué)生的AR認(rèn)知水平普遍較低，較高的認(rèn)知負(fù)荷成為阻礙他們使用AR技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的重要因素。在現(xiàn)代多元化的社會(huì)中，通識(shí)教育旨在為受教育者提供通行于不同人群之間的知識(shí)和價(jià)值觀。在技術(shù)爆炸的當(dāng)今社會(huì)，數(shù)字素養(yǎng)已經(jīng)成為人們生存所必須具備的能力，開發(fā)AR相關(guān)“通識(shí)課程”的目的是能夠使學(xué)生更加全面的了解AR技術(shù)，通過輕松愉快的AR 游戲等活動(dòng)，提高學(xué)生的AR 學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中不僅提高了對(duì)于AR技術(shù)的認(rèn)知度，更培養(yǎng)了他們的數(shù)字素養(yǎng)。通過以示范學(xué)校為中心、逐步向優(yōu)勢(shì)院校推廣，并帶動(dòng)普通院校一同發(fā)展的方式，以點(diǎn)到線，連線成面，將成功的成果推廣到各個(gè)中高職院校。

2.轉(zhuǎn)變觀念，全面提升教師AR應(yīng)用能力

首先是從觀念上引導(dǎo)中高職院校教師接受AR教學(xué)。傳統(tǒng)職業(yè)院校往往采用以教師為中心的授課形式，學(xué)生在課堂上的參與和互動(dòng)不夠頻繁，不利于其很好地理解和掌握知識(shí)技能。AR 技術(shù)所構(gòu)筑的學(xué)習(xí)環(huán)境推動(dòng)了“教師中心”向“學(xué)生中心”的轉(zhuǎn)變，在AR環(huán)境下進(jìn)行的PBL教學(xué)，以學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作為主、教師更多起到的是引導(dǎo)作用，這使得教師在課堂引導(dǎo)以及學(xué)生紀(jì)律等方面面臨了更大的挑戰(zhàn)。同時(shí)，由于AR技術(shù)是新興技術(shù)，需要教師掌握多門知識(shí)技能，增重了教師的工作負(fù)擔(dān)。這樣，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)職業(yè)教育應(yīng)用的試行階段，聽到了很多教師不愿配合的聲音。因此，轉(zhuǎn)變教師觀念，讓其接受并樂于踐行“AR 技術(shù)進(jìn)課堂”活動(dòng)就顯得尤為重要。

其次應(yīng)定期組織職業(yè)院校教師參與AR技能培訓(xùn)，使教師與時(shí)俱進(jìn)地掌握最新AR操作技巧。當(dāng)課堂上突發(fā)設(shè)備故障后，教師可以冷靜沉著地正確處理，防止發(fā)生課堂失控、癱瘓現(xiàn)象。開展AR教學(xué)的相關(guān)教研活動(dòng)，組織本校老師依據(jù)實(shí)際狀況自主設(shè)計(jì)研發(fā)適宜本校學(xué)生的“校本課程”，達(dá)到更佳的教學(xué)效果。

3.增加投入，兼顧硬件配備與軟件開發(fā)

目前在我國(guó)中高職技術(shù)教育中AR技術(shù)無法大力開展應(yīng)用的主要阻力來源于硬件環(huán)境匱乏和教學(xué)資源的稀缺。雖然智能手機(jī)等移動(dòng)電子設(shè)備能夠在一定程度上彌補(bǔ)硬件環(huán)境不足的問題，但是職業(yè)教育科目眾多、涉及各行各業(yè)，要完成復(fù)雜的工程實(shí)訓(xùn)操作必須擁有專業(yè)的AR 實(shí)驗(yàn)室支撐。專門的智能學(xué)習(xí)終端，只能進(jìn)行與教學(xué)有關(guān)的操作，杜絕了中高職院校學(xué)生在AR學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行與課堂無關(guān)活動(dòng)的可能。同時(shí)，專門的電子設(shè)備，也可以避免由于設(shè)備型號(hào)多樣而造成的系統(tǒng)不兼容、報(bào)錯(cuò)、閃退等現(xiàn)象。因此要從根本上推進(jìn)AR教學(xué)的實(shí)施，就必須提供資金保障增加硬件環(huán)境建設(shè)的投入。

此外，與硬件環(huán)境相對(duì)應(yīng)的是軟件資源的開發(fā)，在教學(xué)設(shè)計(jì)中要符合學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)、遵循教育學(xué)規(guī)律、不違背教學(xué)活動(dòng)的基本原則；注意“度”的控制，不因平臺(tái)操作復(fù)雜繁瑣而產(chǎn)生較大的認(rèn)知負(fù)荷，也防止學(xué)生將大多注意力集中到軟件的外在形式上，產(chǎn)生“注意力隧道”效應(yīng)，不利于對(duì)知識(shí)技能本身的學(xué)習(xí)與掌握。

4.政策引導(dǎo)，促進(jìn)校企合作

當(dāng)前從事AR開發(fā)的相關(guān)企業(yè)與各中高職院校之間關(guān)系疏離的主要原因是，學(xué)校缺乏資金支持，無力購(gòu)買各種軟硬件資源，而企業(yè)因?yàn)槿狈麧?rùn)，放棄與AR相關(guān)教育資源的開發(fā)，轉(zhuǎn)而將精力投入利潤(rùn)更加豐厚的AR游戲中去。因此，打造一條堅(jiān)實(shí)的校企合作紐帶勢(shì)在必行。政府部門應(yīng)當(dāng)制定相關(guān)政策與補(bǔ)貼措施，號(hào)召和鼓勵(lì)更多的企業(yè)參與到職教相關(guān)AR資源的開發(fā)中去。各中高職院校同樣應(yīng)當(dāng)響應(yīng)政策，成為職業(yè)技術(shù)教育教學(xué)模式創(chuàng)新的源頭活水，將AR技術(shù)在教學(xué)過程中應(yīng)用的問題反饋給企業(yè)，從而形成政策引導(dǎo)下的AR 教育應(yīng)用良性迭代循環(huán)，不斷完善軟硬件資源與教學(xué)模式的有機(jī)結(jié)合。

與此同時(shí)，校企之間應(yīng)該在政策框架內(nèi)簽訂相關(guān)的合作協(xié)議，一方面讓企業(yè)承擔(dān)更多的教師培訓(xùn)工作，為教師提供專業(yè)培訓(xùn)內(nèi)容，增添營(yíng)收項(xiàng)目，提升企業(yè)的參與積極性；另一方面，中高職院校向企業(yè)輸送優(yōu)秀的專項(xiàng)人才。通過“政，企，?！钡挠袡C(jī)結(jié)合，構(gòu)筑軟硬件開發(fā)、教師培訓(xùn)，人才輸送為一體的“AR 技術(shù)——職業(yè)教育”生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。

六、結(jié)語

盡管我國(guó)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用尚處于起步階段，在職業(yè)教育中的應(yīng)用尚未普及。但通過院校開展AR 相關(guān)通識(shí)課程、提升教師AR 應(yīng)用能力、加大校園AR硬件配置和軟件開發(fā)力度、通過校企合作構(gòu)建“AR 技術(shù)——職業(yè)教育”生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，從學(xué)生、教師、教學(xué)資源、成本控制等方向一同發(fā)力，促進(jìn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與職業(yè)教育的深度融合，將會(huì)使我國(guó)職業(yè)教育信息化邁上一個(gè)新的臺(tái)階，從而培養(yǎng)出更多更好的高端技能型人才。