AR技術在中學生物校本教材制作中的應用

趙慧佳

摘 要：中學生物教師正在研究采用信息技術把校園的植物轉化為有效的課程資源，筆者在編著校園校本教材的過程中，借助增強現實技術來幫助學生辨識花草樹木、進行生物知識講述等，進而培養學生的生物學習興趣和熱愛自然情懷。本文首先介紹了校本課程開發的設計與實施，然后重點論述了校本課程以AR技術為載體的開發過程，最后總結了AR技術在校本教材編寫中的作用。

關鍵詞：增強現實 校本教材 中學生物

引言

AR（Augmented Reality）技術，也稱增強現實技術，屬于虛擬現實技術的分支。AR技術的原理是實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像的技術，其目標是可以讓虛擬信息展示在真實的環境背景中。AR技術提供了很好的方式來展示學習內容，用相對更貼切的交互方式為學習者搭建一個自主探索的空間，使其在教育領域具有很大的發展空間。[1]

一、《校園植物圖集》校本課程開發的設計與實施

1.設計理念

本文遵照“探究性學習”的教學理念，采用增強現實技術，開發以科普型性、研究型學習為基礎的校本課程，有利于鍛煉學生的創新思維，提高學生運用信息技術的能力，也有利于整合學校優勢教育資源。

2.課程目標

掌握校園植物分類的基本過程和一般方法；學會使用簡單的圖像軟件制作AR模型和AR視頻；在校本課程開發的實踐中，提高學生觀察能力、分析和歸納，建立人與自然和諧發展的生態觀，激發小組探究的學習的熱情，提升團隊合作意識。

3.課程內容

根據學校植物的特點，校本課程以研究性學習的形式進行校園植物分類，其中AR內容包括：簡單介紹校園內綠化植物進行分類及命名，重點介紹植物的生物學知識，編制校園植物名錄；掌握識別圖-AR內容制作等相關應用軟件的實踐操作。

4.《校園植物圖集》校本課程開發的實施

實施對象：高一（一）班30名學生。高一學生學習壓力相對較小且對生物學科充滿好奇，可以將校本課程與課堂教學優勢互補，提升學生對生物學科的興趣。

實施過程：校本課程安排在高一年級的每周五下午，實施過程分為兩個部分，一是搜集與校園植物相關的文字、圖片、視頻資料；二是將搜集到的資料制作成AR內容。

成果展示：先由學生之間對校本課程的成功進行分組討論，并由老師進行總結；再利用3課時將前期搜集整理的素材上傳到視辰云服務器，制作AR內容，并與教材設計到的生物學知識點相關聯。

二、《校園植物圖集》校本課程的開發過程

1.校園植物圖片信息資料的采集與處理

（1）實地調查

老師引導學生初步認識校園內的花草樹木，掌握樹木名稱、科屬、形態、特性，對植物進行拍照，并做好記錄。

（2）查閱資料

與信息技術老師聯系，利用學生的信息課時間讓學生上網查閱資料，獲取各類樹木的相關資料（樹名、科名、習性與特點等）。

（3）核準資料

經過以上各項活動，學生對校園樹木的感性認識和理性認識有了一定的基礎。學生在老師的幫助下，小組分工核準，使搜集的資料更全面、更完整、更準確。集中、收集所有學生的資料，對資料進行全面整理、篩選、分類。

（4）制作識別圖和AR內容

對拍攝的植物照片進行Photoshop處理，制作成像素為900*900的識別圖。引導學生利用視辰AR制作平臺制作AR內容，涵蓋樹名、學名、科名、英文名、習性與特點等。

2.AR技術在《校園植物圖集》中的應用

通過AR技術，學生通過下載視+APP，可以感受到所學知識點的三維模型，還有基于視頻的聲音、圖像、動作展示，可以大大提高學生的興趣，并且更加快捷，準確的吸收知識。視+可以展示的內容形式：視頻，3D模型，3D動畫，全景環視圖，小游戲，交互按鈕等。視+平臺主要包含兩個方面。一個是app端，主要承載瀏覽和社交的功能，一個是web端，主要承載制作的功能。這里的web端從某種意義上來說它也是增強現實的一種SDK，能夠將AR制作的門檻極度降低，學生可以不用懂得任何代碼，隨便上傳一些圖片視頻，不用3分鐘便能制作出簡單的AR應用。

老師引導學生將前期整理的植物圖片資料做成識別圖形式的植物標牌懸掛在校園植物上。學生可借助智能手機所安裝軟件的掃描功能，掃描識別圖，然后將獲取到的識別圖信息上傳到視+云服務端，云端篩選出對應的AR內容后，將結果返回到視+APP客戶端，同時呈現出AR效果。學生可以通過AR內容，了解該植物的百科知識和擴展內容，將植物的生物學知識以互動、3D、趣味性的方式展示出來。

三、AR技術在《校園植物圖集》編寫中的作用

1.提升《校園植物圖集》校本課程的趣味性

增強現實技術可以創設現實情境， 運用3D模型呈現給學生豐富多彩的、形象化的圖像內容，其新穎的學習方式和豐富多彩的學習內容極大地提升了課堂教學的趣味性。[2]。由于AR技術具有視覺、聽覺和觸覺一體化的感知效果，學生在參與編寫《校園植物圖集》的過程中，可以感受真實情境體驗、動感交互穿越所帶來的體驗。不僅極大地激發了學生的學習動機，更給學生提供了大量親身觀察、操作以及合作學習的機會，促進了學生的認知加工過程及知識建構過程。

2.幫助教師講解和學生理解課本知識

AR內容作為教師教學和學生學習之間的媒體，用于知識的呈現與過程的演示，輔助教師更好地完成教學任務。[3]在傳統的校本課程編寫過程中，知識的傳輸主要通過文字、圖片、聲音、動畫和視頻的形式呈現。遇到比較復雜的情況，比如生物課的單子葉植物與雙子葉植物子葉數目、花瓣數目、營養器官上的區別，教師用語言很難把這些知識點表達得非常清晰。而采用AR技術組織教學，三維立體效果的呈現可以彌補這樣的缺憾，能夠把知識立體化，把難以想象的東西直接以三維形式呈現出來，讓學生直觀感受到文字所表達不出來的知識。

3.為學生自主學習提供了豐富條件

除了運用于校本教材編寫，增強現實教學資源存在形式多種多樣，根據采用的設備不同，可以將教學資源保存在網絡運營平臺、移動設備和紙質圖書里，學生可以在不同的地方采用不同的設備調用增強現實教學資源進行隨時隨地的自主學習。教師也可以從繁重的重復性講解中解脫出來，有針對性地為學生答疑解惑，有助于傳統教學方式的變革。[4]

參考文獻

[1]曹新宇；運用數字化技術創新職業教育教材編寫[J]；《科技與出版》，2015（6）：57-59

[2]于丹，齊明艷，增強現實技術在教育教學中的應用研究[J]，《軟件導刊：教育技術》，2015，14 （12）：86-88

[3]張洪波，增強現實技術在教學中的應用研究[D]，河南大學，2012

[4]雷靜，增強現實技術在教學中的應用[J]，《中國教育技術裝備》，2011 （35） ：7-8endprint