融入AR技術的混合學習模式在高職課程應用研究

劉坤

摘? 要：本文主要研究快速發(fā)展的移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，混合學習模式的改革。首先對AR技術進行研究，提出了融入AR技術的混合學習新模式，也就是選擇高職課程中合適教學內(nèi)容進行AR設計，并將AR設計教學案例利用移動互聯(lián)網(wǎng)智能終端進行個性化推送，以提高學生在線學習的積極性、主動性、創(chuàng)造性，探索新時代下互聯(lián)網(wǎng)+教育平臺教學新模式。

關鍵詞：移動互聯(lián);AR技術;混合學習模式

中圖分類號：TP319? ? ?文獻標識碼：A

Abstract：This paper mainly studies the reform of blended learning mode in the mobile Internet environment.First of all，we study the AR technology and propose a new blended learning mode integrated with AR technology，which is choosing the appropriate teaching content in higher vocational courses to carry out AR design，and AR design teaching cases use the mobile internet intelligent terminals for personalized push in order to improve students' enthusiasm，initiative and creativity in online learning，and to explore the new teaching mode of Internet + education platform in the new era.

Keywords：mobile Internet;AR technology;blended learning mode

1? ?引言（Introduction）

近年來，教育部連續(xù)頒布了《教育信息化“十三五”規(guī)劃》《職業(yè)院校數(shù)字校園建設規(guī)范》《關于進一步推進職業(yè)教育信息化發(fā)展的指導意見》等政策文件，積極推動形成了基于信息技術的新型教育教學模式和教育服務供給方式。同時互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展也給教育信息化飛速發(fā)展提供了技術保證。教育信息化已經(jīng)成為當代中國教育發(fā)展的必然趨勢。中國智慧校園建設開始普及，混合式教學模式被越來越多的高職學院認可，并積極推廣。用于教學、開放共享的數(shù)字教學資源正快速增加，正在形成與教育現(xiàn)代化發(fā)展目標相適應的教育信息化體系[1]。人工智能2.0時代的來臨，移動互聯(lián)網(wǎng)5G時代到來，為教育信息化2.0的實現(xiàn)提供保障。我們有人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)作為保障，就可以實現(xiàn)建設一個互聯(lián)網(wǎng)+教育的大平臺，構建“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下人才培養(yǎng)新模式，發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的教育服務新模式，探索新時代教育治理新模式。

本文依據(jù)信息技術發(fā)展趨勢，提出融入AR技術的基于移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下混合學習模式研究，探索信息時代下教育教學方式的改革，把AR技術融入混合學習模式教學內(nèi)容設計，使學生不僅是在線觀看微課、視頻等學習內(nèi)容，更可以融入課程案例教學活動中，更好掌握課程學習的重難點。

2? AR技術應用研究（Research on AR technology application）

過去十年，混合式學習模式備受關注，已經(jīng)改變了人們對傳統(tǒng)教育方式的認識，不再是只能接受面對面的教學，在線課程學習已經(jīng)被越來越多人認可?；旌鲜綄W習模式就是將面授和在線結合起來，使兩種學習方式互補，以達到最佳的學習效果，更合理安排分配學習時間[2]。隨著人工智能的快速發(fā)展，VR、AR技術不斷完善，虛擬現(xiàn)實作為當前最具有活力和前景的技術之一，已在教學實踐中被廣泛使用。

增強現(xiàn)實技術（AR）是虛擬現(xiàn)實領域中的一個重要分支，通過將計算機生成的虛擬物體和場景無縫嵌入到真實世界中產(chǎn)生一種特殊可視化環(huán)境，用戶可以通過帶上AR眼鏡、使用智能手機軟件等特殊設備進入該環(huán)境中進行人機交互，從而實現(xiàn)對現(xiàn)實信息的增強[3]。AR可以讓現(xiàn)實的物體場景和數(shù)字化虛擬對象很好地融為一體，有很強的真實感，三維建模工作量也大大減少，更具有明顯的技術優(yōu)勢[3]。通過將交互式3D模式、實物等投射在AR中，可以把抽象的概念和物體拆分，使得學習者更有直觀的感受，更激發(fā)學生的學習興趣，同時教師也可以讓學生一同參與AR教學內(nèi)容設計，提高學生對新技術的掌握和學習。

隨著5G網(wǎng)絡到來，5G低延遲和高數(shù)據(jù)速率等特點，使得5G網(wǎng)絡功能與增強現(xiàn)實技術AR的結合，為AR增強現(xiàn)實技術應用研究提供了保證。目前在Unity上已經(jīng)可以很好地支持增強現(xiàn)實技術的實現(xiàn)，我們通過AR工具插件直接在Unity上運行AR實例，實現(xiàn)AR技術的應用。AR常用插件主要有Vuforia、Metaio、EasyAR和ARToolKit，其中Vuforia插件主要應用在移動平臺開發(fā)，而EasyAR插件可以很好的支持PC機和移動終端應用開發(fā)，目前采用EasyAR開發(fā)的AR案例也較為多。我們選取合適教學內(nèi)容采用這種方式進行AR教學案例設計，為了方便同學們在移動終端進行學習，本文案例中混合式教學內(nèi)容設計采用Vuforia插件開發(fā)，這樣設計的教學內(nèi)容可以很好地在Android和ios上推廣。

3 融入AR技術移動互聯(lián)混合式學習模式研究（Research on the mixed learning mode of mobile interconnection Integrated with AR technology）

3.1? ?基于移動互聯(lián)AR教學方法設計與研究

AR技術主要是將虛擬世界的信息、圖片應用到真實世界，與真實世界的物體進行疊加顯示到同一個畫面或者空間，同時存在，讓人們感受不到虛擬和現(xiàn)實的區(qū)別。我們可以利用AR技術去擴展自己的真實世界，直接看到真實世界所看不到的虛擬物體或信息，AR技術有很強的互動，而不是簡單的立體展示。當前移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)速的大大提升為AR技術開發(fā)的實例在智能手機等終端的應用提供了保證。

AR源于真實世界，但是更能夠將動態(tài)的、背景專門化的信息加載在用戶的視覺效果。由于AR能直接帶給用戶身臨其境的感受，因此我們把這個技術作為一種新的教學媒體會對高校教學方式改革帶來深遠的影響。傳統(tǒng)的PPT教學都是基于二維靜態(tài)畫面，學生在學習過程中感到枯燥乏味，缺少互動性，主要還是教師講、學生聽與練，學生處于較為被動學習方式中。而如果采用增強現(xiàn)實技術可以改變這種教學方法，在建筑設計、工業(yè)設計、室內(nèi)裝潢設計等專業(yè)學習上，通過增強現(xiàn)實技術可以將設計者的創(chuàng)意快速、準確、逼真的融合現(xiàn)實場景中，讓用戶在設計階段能對最終產(chǎn)品有直觀的感受。

在網(wǎng)絡設備維護維修、網(wǎng)絡故障排除這類教學課程中，因為同學們沒有實際的工作經(jīng)驗對于故障的分析排查缺乏經(jīng)驗，如果利用AR增強顯示技術結合實際工作環(huán)境，可以精準的教同學們拆裝零部件等需要真實設備才能完成的教學內(nèi)容，能夠教沒有任何經(jīng)驗的新手學習完設備的維修，這也可以大大降低教學成本。因此將AR技術融入教學中的教學方式變革，未來在教學領域應用也會越來越廣泛。

AR教學方法設計，可以先從學生的學習情況，已有的理論和技能知識基礎來設計教學內(nèi)容、教學目標、教學場景，特別是通過虛擬現(xiàn)實技術真實再現(xiàn)企業(yè)工作過程及操作方法，最終目的讓學生通過自主學習探索，獲得與企業(yè)真實環(huán)境相同的操作技能和經(jīng)驗。教師所設計的AR教學案例，再通過智能終端推送給學生方便學生高效學習，融入AR技術教學方式如圖1所示。

3.2? ?基于AR虛擬教學內(nèi)容設計與研究

傳統(tǒng)課堂教學還是以教師為中心，教學資源主要還是以圖片、PPT、視頻、音頻等為主，缺少和學生之間真正的互動，教學內(nèi)容、教學情景給同學留下印象不深刻，極大降低學生參與性，停留在理論層面學習，學生很快就會遺忘[4]?；贏R的教學內(nèi)容和教學方法的設計與傳統(tǒng)課堂教學、在線課程、翻轉課堂不同。我們通過將虛擬元素加到真實環(huán)境中，引導學生進入到虛擬學習情境中來，逐漸進到學習環(huán)境中。在AR虛擬教學內(nèi)容設計中，學生通過三維顯示、虛實合成、人機交互等關鍵技術，與教學場景、情境交互，來理解教學內(nèi)容，掌握教學中的知識和技能點。

現(xiàn)以課程《網(wǎng)絡攻防與實踐》為例，說明基于AR技術教學內(nèi)容設計過程。首先選取適合采用AR技術展示的教學內(nèi)容，這里我們選取網(wǎng)絡協(xié)議安全分析作為AR設計內(nèi)容，因為網(wǎng)絡協(xié)議工作原理比較抽象、理論，同學們不好理解，但同時網(wǎng)絡協(xié)議分析是我們掌握網(wǎng)絡故障、網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)發(fā)送和接收重要內(nèi)容，將此部分教學內(nèi)容轉變?yōu)樘摂M仿真學習案例如表1所示。

環(huán)境協(xié)議數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送 雙向交互 通過AR技術，將理與實踐結合傳統(tǒng)課堂教學中，學習者主要進行被動學習記憶，參與教學活動有限，多數(shù)學習者都是停留在理論層面理解和簡單的操作練習。增強現(xiàn)實技術實現(xiàn)仿真教學后，學習者對學習內(nèi)容感知性強，借助虛擬和現(xiàn)實結合，給同學們更直觀感性認識，讓同學們參與其中。通過教學系統(tǒng)3D模型虛擬仿真場景，讓學生者沉浸其中，對學習內(nèi)容理解更透徹，增加實踐技能。

基于AR的教學內(nèi)容設計需要考慮如何突出學生主體地位，讓學生通過真實體驗學習。通過三維虛擬數(shù)字內(nèi)容傳遞知識，掌握技能，實時交互加深學生對學習內(nèi)容理解和記憶。下面以ARP協(xié)議分析為例設計虛擬教學案例。普通教學活動中教師通過圖2講解ARP查詢和應答過程。

采用虛擬教學情景后，將虛擬設備如交換機、計算機添加到智能設備中構成虛擬教學場景，三臺計算機之間可以通過學生操作發(fā)送ARP數(shù)據(jù)包、接收ARP數(shù)據(jù)包，這個過程中學生可以清楚看到每臺計算機室如何進行ARP請求和應該，以及每個數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)結構和內(nèi)容，比起老師在PPT上面講解，這樣的場景同學們更容易理解ARP協(xié)議，掌握ARP請求和應答數(shù)據(jù)包結構，能夠收到更好的教學效果。

3.3? ?融入AR技術移動互聯(lián)混合式教學模式研究

混合式學習就是要把傳統(tǒng)學習方式的優(yōu)勢和網(wǎng)絡化學習的優(yōu)勢結合起來，既要發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又要充分體現(xiàn)學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性混合式學習課程是介于傳統(tǒng)教室課堂和在線學習的，以富有計劃性、教學方法上有價值的方式，對網(wǎng)絡與傳統(tǒng)的面對面課堂教學進行整合的課程[5]。

隨著人工智能技術的發(fā)展，AR技術的實現(xiàn)也變成可能，并且在越來越多的領域應用。利用AR設計教學內(nèi)容已經(jīng)變成可能。針對高職主要培養(yǎng)技能型高素質人才的需求，多數(shù)課程教學內(nèi)容上主要是培養(yǎng)學生的操作技能，利用AR技術可以將故障維護、工業(yè)設計、智能設計等課程中的重難點開發(fā)成教學內(nèi)容，利用智能終端如智能手機進行學習，不僅可以真實再現(xiàn)企業(yè)實際場工作場景，也能最大限度激發(fā)學生學習興趣。

移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，為實現(xiàn)智能終端AR內(nèi)容推送提供了網(wǎng)絡保障。需要針對學習者的移動學習與認知習慣，盡量模擬有利于知識獲取、探究式學習、協(xié)作式學習的學習環(huán)境。課程開發(fā)在Unity平臺上利用虛擬現(xiàn)實編程語言如虛擬現(xiàn)實建模語言VRML、三維圖像標記語言X3D，以及C++等實現(xiàn)課程內(nèi)容設計制作3D效果，然后選擇適合在Android平臺運行的程序打包成APK，再發(fā)送到手機上進行安裝使用，也可以打包成exe在計算機上安裝使用。

AR技術有效地利用信息技術，整合資源，改善教育過程，引領并幫助學生的全面發(fā)展。將AR技術融入混合式學習模式中，構建一個基于移動互聯(lián)環(huán)境下的混合式學習平臺，對現(xiàn)有高職課程教學模式進行改革，探索信息時代下，智能技術、移動互聯(lián)技術對高職教學的變革，探索新時代下互聯(lián)網(wǎng)+教育平臺的構建，其應用模式結構框架圖如圖3所示。

融入AR技術移動互聯(lián)混合式學習模式首先選擇課程內(nèi)容，對于課堂上難講同學們難理解的抽象問題，以及課堂上不具備實施條件很難實現(xiàn)的操作，我們把這部分內(nèi)容采用AR設計。確定好教學內(nèi)容后，采用AR技術開發(fā)軟件對課程內(nèi)容進行開發(fā)，將開發(fā)好的AR內(nèi)容以微信公眾號、手機APP等多種形式進行推送。學生再根據(jù)自己實際情況選擇學習，教師可以與同學共同完成AR內(nèi)容設計，在制作的過程中不僅教師信息技術水平可以得到提高，學生的動手能力、課程內(nèi)容理解、新知識新技術掌握也同時得到很大提高。因此，融入AR技術的移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下混合學習模式更適合當下學生的發(fā)展，信息時代技術發(fā)展，既能夠將課程內(nèi)容生動展示出來，又能夠讓學生利用碎片化時間學習，還能讓學生也參與進來一起學習新技術開發(fā)設計，積極探索移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，教學新方法新技術，探索高職人才培養(yǎng)新模式。

4? ?結論（Conclusion）

運用AR技術向學生展示教學內(nèi)容，對學科知識能夠形象生動且直觀地分析與描述，是課堂教學活動中直觀性教學模式的具體運用，AR技術所提供的教學信息具有較強的新穎性，而且具有信息內(nèi)容多樣性，能夠充分地刺激學生的感官體驗，從而吸引學生的注意力，不斷提高學生的學習興趣，激發(fā)學生對于知識的渴求欲望。

隨著時代進步，信息技術的飛速發(fā)展，教育教學的方法和手段必然也要進行改革。本文針對如何在移動互聯(lián)環(huán)境下實施混合式學習教學的問題，從教學內(nèi)容選取，采用AR技術再現(xiàn)教學內(nèi)容，以及使用智能終端對教學內(nèi)容進行推送等方面給出了整體設計方案。下一步工作可以選擇一門課程，進行具體教學內(nèi)容選擇、AR內(nèi)容設計、內(nèi)容推送等方面進行實施。

參考文獻（References）

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