增強現(xiàn)實技術在高職經(jīng)管類專業(yè)課程教學中的應用

潘 婧

(蘇州市職業(yè)大學 商學院，江蘇 蘇州 215104)

2012年谷歌眼鏡的發(fā)布轟動全球，增強現(xiàn)實(augmented reality，AR)技術也逐漸為人所知。所謂“增強現(xiàn)實技術”，是指通過計算機提供的數(shù)據(jù)信息來增加使用者對現(xiàn)實世界感知的科學技術，并將計算機生成的虛擬物體場景或系統(tǒng)提示信息等內容實時疊加到真實場景中，通過虛實信息疊加，對實時的視頻圖像進行信息處理和傳輸，交互方式更加自然，從而使人對現(xiàn)實世界有更加深入的認知。其實早在20世紀九十年代，增強現(xiàn)實技術就產(chǎn)生了。這些年來，它廣泛應用于工程、娛樂、醫(yī)學、軍事訓練等眾多領域。但增強現(xiàn)實技術在高職專業(yè)課堂教學的應用案例還比較少，教學產(chǎn)品也不多見，特別是針對經(jīng)管類專業(yè)課程的教學方面。

1 研究背景

2015年教育部發(fā)布《職業(yè)院校數(shù)字校園建設規(guī)范》中提出：在云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、虛擬仿真等新一代信息技術逐步廣泛應用的新形勢下，深入推進職業(yè)院校數(shù)字校園建設。教育部又在《2017年教育信息化工作要點》中指出，以構建網(wǎng)絡化、數(shù)字化、個性化的教育體系，推進信息技術在教學中的深入應用，促進信息技術與教育教學融合發(fā)展，充分發(fā)揮教育信息化對教育現(xiàn)代化的支撐和引領作用，組織開展高校信息技術與教育教學深度融合的課程體系重構研究和實踐探索，助推教學改革。所以增強現(xiàn)實技術在高職教育的專業(yè)教學中的應用研究，成了我們當今時代下的一個新課題。

國際上開展增強現(xiàn)實技術在教育領域的研究比較早，國外學者研究表明，從學生的反饋來看，基于增強現(xiàn)實技術的教學可以更大程度地激發(fā)學生的學習興趣，增強師生間的交流與互動，引導學生多維度地思考，深化學生對知識點的理解[1]；徐媛根據(jù)增強現(xiàn)實技術所具備的特點和技術原理，為增強現(xiàn)實技術進入教育領域提供了借鑒[2]；張洪波探討了增強現(xiàn)實技術原理，設計了增強現(xiàn)實技術支持的教學模型[3]；馬欣悅、石偉平的研究從增強現(xiàn)實技術的內涵特征，找尋與職業(yè)教育的契合點，探尋職業(yè)教育改革與發(fā)展的新方向[4]。由此可以看出：當前國內高等職業(yè)教育中增強現(xiàn)實技術的應用研究相對匱乏；職教領域的增強現(xiàn)實技術研究大部分重點關注技術本身的開發(fā)，或者是增強現(xiàn)實技術對職業(yè)教育帶來的優(yōu)勢，而涉及增強現(xiàn)實技術的教學產(chǎn)品還不多見。因此，在高職院校經(jīng)管類專業(yè)課程教學中，引進增強現(xiàn)實技術很有必要。

2 增強現(xiàn)實技術的特性在高職教學方面的優(yōu)勢

2.1 高職院校教育人才培養(yǎng)的目標促使教學改革

2014年《國務院關于大力發(fā)展職業(yè)教育的決定》中明確指出，高職教育人才培養(yǎng)目標已調整為高素質技術技能人才，職業(yè)教育是以培養(yǎng)應用型人才為目標的教育，所以高職教育課程教學改革的核心之一是實現(xiàn)“理實一體化”。傳統(tǒng)的教學模式是學生“接受型”的學習模式，這更依賴于學生的接受能力，但高職院校的學生自主學習能力不足，理論基礎薄弱，缺乏學習熱情，專注度和參與度不夠，缺乏信心及相關理論背景知識，所以傳統(tǒng)的模式的教學效果不佳，學生對抽象概念的知識不易理解。但學生動手能力較強，思想活躍，需要有人激發(fā)學習熱情，所以將教學模式轉化為“體驗式”“探究型”比較好，讓學生在交互學習過程中促進其對知識點和相關概念的理解。

高等職業(yè)教育的經(jīng)管類專業(yè)，包括會計專業(yè)、財務管理專業(yè)、物流管理專業(yè)、電子商務專業(yè)等都需要了解企業(yè)概況、業(yè)務流程、崗位職能等企業(yè)管理類知識，但由于學生沒有機會到企業(yè)參觀學習，也沒有途徑了解企業(yè)真實的業(yè)務數(shù)據(jù)和流程，理論知識對高職院校的學生來說顯得深奧且枯燥，所以教學效果一直不理想，而增強現(xiàn)實技術彌補了這方面的不足。利用這一技術的企業(yè)仿真訓練提供了全新的場景化情境教學模式，構建的可視化企業(yè)實踐教學，具備實時性和交互性，使學生可以直接參與并探索所處的虛實結合的環(huán)境，把“企業(yè)”搬進了課堂，結合“崗位、流程、情境”為特征的職業(yè)能力訓練，提供基于真實情境卻超越現(xiàn)實世界的感官體驗，沉浸式體驗可以讓學生全神貫注地去完成階段性的目標任務，從而調動學生更積極主動地學習相關課程。

2.2 增強現(xiàn)實技術在課堂教學方面的應用優(yōu)勢

將增強現(xiàn)實技術虛實結合、虛實同步、交互自然的特點應用于課堂教學中，與高等職業(yè)教育教學模式相結合，創(chuàng)新職業(yè)教育教學模式，從而更好地滿足專業(yè)教學的需要。增強現(xiàn)實技術的特點在高職教育應用中的技術優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：

1) 多維度感知：除一般計算機所具有的視覺感知外，還有聽覺感知、觸覺感知、運動感知。增強現(xiàn)實技術融合虛擬和現(xiàn)實，基于現(xiàn)實但超越現(xiàn)實，將計算機生成的虛擬影像和信息疊加到真實場景中，通過全方位的感官刺激，在有限的時間與場景里，讓學生解讀信息的效率大大增強，激發(fā)了學生的學習積極性。

2) 臨場感與參與的價值感：學生在整個教學過程中作為一個角色與模擬環(huán)境進行互動，他往往能夠自主地去完成任務，強化了學生在教學活動中的主體地位。在增強現(xiàn)實教學系統(tǒng)環(huán)境下，可以讓枯燥的理論知識變得更加具象，有沉浸式的體驗及實時深入的交互操作，知識的傳播是多向的，交互也是多元的，是一種發(fā)散性思維的學習環(huán)境，在碰到困難時通過交流或尋求幫助來自己解決問題，使學生保持較高的學習熱情，從而提高了學習的效率。

3 ARE虛擬仿真教學平臺在教學中的應用

在高職經(jīng)管類的專業(yè)課程的課堂教學中，涉及的相關課程有“企業(yè)管理概論”“基礎會計”“財務業(yè)務一體化”“ERP原理與應用”“供應鏈管理”等，都要求學生掌握企業(yè)概況，了解業(yè)務流程和票據(jù)傳遞，熟悉崗位職能。但由于學生缺乏具體經(jīng)驗的支撐，在傳統(tǒng)學習中只是記住一些概念和定義，而并沒有真正理解，對一些抽象的管理類知識在企業(yè)中的運作更是很難理解。雖然多媒體教學增加了感官刺激來強化理解，但體驗感和學生的參與度不夠，難以調動學生的積極性。

3.1 ARE虛擬仿真教學平臺

ARE虛擬仿真教學平臺基于增強現(xiàn)實(AR)、虛擬現(xiàn)實(VR)技術和感知智能設備，以全新的場景化情景教學模式構建可視化的企業(yè)實踐教學。該平臺通過增強現(xiàn)實技術虛擬仿真一個制造工廠的企業(yè)實景，同時已經(jīng)預置了企業(yè)最經(jīng)典的業(yè)務數(shù)據(jù)與案例，讓學生以人機交互的方式完成生產(chǎn)、采購、銷售、庫存及財務核算等業(yè)務全過程的同時，實時認知業(yè)務對應的場景和情境，實現(xiàn)“知識+圖像、業(yè)務+情境、宏觀+微觀”的可視化教學新模式。

ARE虛擬仿真教學平臺利用人機交互、感知識別等多種技術手段，通過親自動手實踐及人機互動，以企業(yè)真實場景、管理經(jīng)營案例教學情境，以企業(yè)流程、管理報表、業(yè)務單據(jù)為教學內容，以智能感知設備、企業(yè)管理軟件等為教學工具，以企業(yè)崗位工作內容、用人標準為培養(yǎng)路徑，提供行業(yè)認知、企業(yè)運營、業(yè)務實踐、頂崗實訓等整體解決方案，構建可視化的企業(yè)實踐教學模式。

如圖1所示，學生通過虛擬和現(xiàn)實相融合構建的“企業(yè)”完成相關的任務，通過深入交互的沉浸式學習，了解企業(yè)“財務—生產(chǎn)—供應鏈”管理核心思想，掌握企業(yè)“信息流—資金流—物流與商流”的運行規(guī)律，培養(yǎng)“人財物、產(chǎn)供銷”的系統(tǒng)思維管理人才。學生在整個訓練過程中表現(xiàn)出極大的學習興趣，積極主動地和團隊成員協(xié)作完成各項任務。

圖1 增強現(xiàn)實技術設備

3.2 ARE虛擬仿真教學實施架構

3.2.1 教學形式的組織實施架構

教師和學生必須要在虛擬現(xiàn)實技術設備登錄云服務器和線下同步完成相應任務。虛擬現(xiàn)實技術設備是一臺借助增強現(xiàn)實技術和感知智能設備，虛擬仿真一個人機交互的童車生產(chǎn)企業(yè)。它主要有三部分組成：可交互的全局動態(tài)數(shù)字的下屏、可感知桌面并進行人機交互的圖形碼魔卡和可視化的多維立體空間場景的上屏。學生還需要同時在云服務器進入服務器上自己崗位隸屬的企業(yè)，進行分企業(yè)分崗位登錄，每個學生按項目進度完成任務。除此之外，還要完成線下學生手冊上的相關紙質資料、階段性考核和階段項目的總結及模擬角色運營。所以在項目訓練中，每個學生都要這三方面同時去完成任務，這就構成了三維一體的課堂教學模式。這一模式把抽象的概念具體化，既有在設備上和系統(tǒng)里的實踐操作，又有對知識點進行的總結和演練，如圖2所示。

3.2.2 教學內容的組織實施架構

ARE教學平臺是模擬一個童車制造企業(yè)場景，整個項目分5個場景化學習路徑，32個情境式團隊活動，180項攻略型流程任務，展現(xiàn)童車企業(yè)的實戰(zhàn)訓練。以6名或12名學生組建一個公司(團隊)，完整體驗企業(yè)一個月高度濃縮的業(yè)務仿真經(jīng)營，包括生產(chǎn)、采購、銷售、庫存及財務核算等企業(yè)認知、業(yè)務體驗和崗位實習任務。具體的實施操作步驟是：AR設備采集識別卡片上的信息，通過增強現(xiàn)實軟件系統(tǒng)處理信息，將真實的圖像和生成的三維物體圖像呈現(xiàn)在顯示屏幕上；不同的信息配合變換識別卡片的角度，顯示屏幕呈現(xiàn)出三維物體的不同角度，學生可以與三維物體進行互動，了解相關信息并完成相應任務；配合云端服務器的任務要求和AR設備的操作，完成相應的崗位任務。整個訓練項目設計流程如圖3所示。

圖2 ARE教學組織模式

圖3 教學內容設計流程

AR技術將在現(xiàn)實世界的一定時間、空間范圍內很難體驗到的實體信息(視覺信息、聲音道、觸覺等)，通過電腦等科學技術，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界，被我們感官所感知，從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗。在整個項目訓練中，源于企業(yè)真實的業(yè)務，還原企業(yè)真實場景，就像走入一個“全環(huán)境”的企業(yè)中，多個情境活動構成一個場景，每個情境構建一個項目環(huán)境，每個任務構成一個情境活動，每個任務對應相應的任務資源，每個學生既要履行自己的崗位職責，又要配合同企業(yè)的其他崗位學生一起完成任務。所以組內成員崗位協(xié)同運營，分工協(xié)作各司其職。ARE虛擬仿真教學實現(xiàn)了企業(yè)感知化、流程動態(tài)化，使學生真實感知企業(yè)存在，如車間、設備、倉位、原料、產(chǎn)品觸目可見、觸手可及；伴隨可視化流程來進行操作，如：產(chǎn)銷協(xié)同、協(xié)同采購、領料、生產(chǎn)、入庫、發(fā)貨、結算等流程；由此實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時可視化，如：期初數(shù)據(jù)、期末數(shù)據(jù)、物流、制度、規(guī)則、資金數(shù)據(jù)、信息數(shù)據(jù)和商流數(shù)據(jù)等。

通過增強現(xiàn)實技術與智能感知設備，為學生提供可視化、可互動的企業(yè)實景，學生邊做邊學，并且通過合作交流、及時反饋等環(huán)節(jié)確保其高效學習。達到學生能“知企業(yè)、懂管理、熟業(yè)務、會經(jīng)營、善思考”的教學目標。學生在把抽象的理論知識轉化為更具象的知識點的同時，其綜合能力得到了一定程度的鍛煉，如：基礎管理能力、業(yè)務協(xié)同能力、崗位實踐能力、綜合運營能力和全局思維能力等，為學生畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展奠定了良好基礎。

4 增強現(xiàn)實技術在高職專業(yè)教學領域應用中面臨的挑戰(zhàn)

增強現(xiàn)實技術在高職教育中的應用尚處于起步階段，如何更好地融入教育，探索建立基于增強現(xiàn)實的新型現(xiàn)代高等職業(yè)技術教學模式，還有兩個問題尚待解決。

4.1 硬件設備和研發(fā)技術

增強現(xiàn)實的硬件技術和軟件技術均有待進一步提升。增強現(xiàn)實涉及環(huán)境建模、三維交互技術、觸覺反饋技術、立體聲合成和立體顯示技術以及感知信息和模型的系統(tǒng)集成技術。AR設備和識別卡片等都有待進一步完善。目前開發(fā)的教學案例較少，涉及的專業(yè)課不多，覆蓋面不廣，以上文的ARE虛擬仿真教學平臺為例，可供學生自由選擇的參數(shù)比較少，變化不夠，只能模擬比較簡單的企業(yè)場景和流程。但是因為增強現(xiàn)實技術的開發(fā)成本很昂貴，目前在開發(fā)中使用的引擎軟件多是國外的產(chǎn)品，需要先支付版權費用，這是制約研發(fā)進度的主要原因之一，所以增強現(xiàn)實技術目前在高職教育中尚不能大規(guī)模地應用于課堂教學方面[5]。

4.2 師資方面

現(xiàn)代職業(yè)教學改革及增強現(xiàn)實技術運用的核心要素是教師，在傳統(tǒng)的教學方法中，教師會按著自己的思維邏輯進行知識的講解和傳授，在教學過程中習慣沿用自己多年來積累的直觀經(jīng)驗和教學方法。所以這種教學方法主導者是教師，學生較被動地獲取知識，學生的參與性比較少，學習的效果也不能有效反饋。應用增強現(xiàn)實技術后，課堂的整個教學組織、教學方式和教學手段都發(fā)生了變化，分小組完成階段任務，同時操作線上線下和AR設備，要根據(jù)教學要求隨時組織學生進行匯報和總結。對教師來說，整個教學模式完全不一樣了，遇到了以前沒有碰到的問題，比如對整個課堂的把控能力要增強，因為分小組分任務后，學生不再是像原來上課那樣安靜有序地坐在位置上，所以教師對課堂紀律、教學內容、教學進度的把控難度增加。還要求教師接受現(xiàn)代教學技術的培訓，會操作增強現(xiàn)實技術的設備和線上云系統(tǒng)，特別是在現(xiàn)有設備和系統(tǒng)還不夠完善、學生在操作過程中會發(fā)生很多意外的情況下，需要教師熟悉這些最先進的設備和系統(tǒng)，為保障正常教學的進程要實時解決問題。這對教師來說都是極大的挑戰(zhàn)[6]。

5 結語

雖然增強現(xiàn)實技術在專業(yè)領域的教學尚處在開發(fā)和嘗試階段，但它引人入勝的界面設計，豐富多彩的知識呈現(xiàn)和全方位深度的交互方式，參與度較高的教學表現(xiàn)力和模擬演示，使課堂教學更加立體和豐滿，可以讓高職院校學生在這樣的學習情境中進行更高效地學習。隨著增強現(xiàn)實技術開發(fā)成本的不斷降低，應用產(chǎn)品的不斷推廣，它在高職教育的專業(yè)教學中會越來越普及。