基于AR技術的化學課程教學改革思考

尹紅果

(湖南環境生物職業技術學院醫學院，湖南 衡陽 421005)

AR技術是波音公司的研究員湯姆·考德爾最早提出增強現實(AR)的概念，它的目標主要是實現虛擬、真實環境對接和實時互動。本文通過分析AR技術在教育教學方面的應用，試圖將AR技術引入化學課堂，旨在構建可視的、立體的、互動的新型教學平臺。

一、AR技術在教育方面的應用現狀

AR技術具有結合虛擬和現實，即時互動和3D定位三大特點，不僅為廣大教師和學生提供非常廣闊的學習環境，基于該技術的學習資源也越來越豐富，越來越普及，學習者只需要一個智能手機就可以輕松體驗。當前AR技術在教育方面的應用主要體現在以下幾個方面。

(一)利用AR技術創設教學情境

創設教學情境是一項常規的教學工作，逼真、生動、有效的教學情境的引入，可以充分調動學生的主觀能動性，對提升教學效果和促進教學改革起到了相對重要的作用。目前，很多教師嘗試在課堂引入AR技術創設教學情境，例如，結合多年的觀察與學習經驗，吳吟將基于AR技術的“AR情境教學”應用在中職課堂教學，有效地提高學生學習的積極性。馬來西亞的研究人員利用AR技術將課堂內容制作成“魔法書”用于課堂教學，通過情境化故事這種全新的教學方法和學習體驗，充分調動了學生興趣，取得了不錯的教學效果，也因此證明了基于AR技術創設情境的教學方法在教學改革中的有效作用。

(二)利用AR技術改革教學模式

傳統的教學方式枯燥乏味，尤其是我國長期存在的“填鴨式”教育更是如此。這種現狀不僅導致學生學習興趣不佳，精力渙散，更甚者造成了少數學生厭學、棄學等極端行為。AR技術發展至今已經日趨完善，基于該技術的互動性，可視性和立體化特點，在培養學生興趣的同時，可以讓學生全神貫注參與學習過程，很好地彌補了傳統教育存在的弊端。例如，通過AR技術進行的虛擬仿真教學模式，可以通過虛擬模仿物理過程，歷史事件，化學反應，地理地貌、人體構造，生理活動、天體運動等來輔助教學，極大地提升了學生的學習興趣，讓學生在教學過程中身臨其境的體驗學習實踐的樂趣。

(三)利用AR技術開展實踐活動

古希臘語里，教育和游戲只有一字之差，由此說明，教育和游戲的關聯性古來有之，通過開發游戲，參與游戲我們可以受到教育，發展智能，這種方式也普遍受到大家的青睞。有研究者利用AR技術，建立了一個虛擬的主題公園，學生通過課程前后參觀、走訪博物館，將課堂中所學到的理論知識和實踐相結合，對書本上相關抽象知識、實驗、圖畫等有了更深的理解。“311地震”后，研究者針對日本的核事故提出課題，旨在幫助支持學生深刻理解核污染等科學問題，研究假定學校位于核電站附件，在氫氣泄露事故發生時，可自行利用相關設備能收集虛擬的輻射放射值等數據，通過探究學生對原子核的認知和對現實問題的情感態度都較以往有了重大的改變。

二、AR技術引入化學教學的前景

近年來，利用AR技術開發和制作的教學產品層出不窮，AR在教育中的應用案例也涵蓋了多個學科領域。綜合化學各分支學科的課程特點，筆者認為AR技術引入化學教學具有以下幾個方面的前景。

(一)利用AR技術可將抽象內容立體化、可視化

化學是一門基礎學科，強調基本概念準確理解的同時也包含了很多抽象難懂的概念和物質對象，比如化學原子、分子的組成和結構，晶體結構等等。我們可以利用AR技術將化學相關內容制作成AR教材(目前在AR領域稱為“魔法書”)，當我們用移動設備(手機)APP進行掃描時，教材里面單純的二維平面圖便會展示成各種立體逼真的3D模型，這樣的教材便于學生去理解生澀難懂的知識，學生通過感知后，對相應知識的理解和記憶便會相當深刻，從某種意義上來說，教師的教已于無形中轉變成了學生的學。這種教學手段滿足學生的好奇心的同時，也大大提高了學生對于化學的學習熱忱。目前，這樣的AR教材已經在人體解剖學，人體生理學，免疫學等等領域得到開發，相信化學領域的產品也會越來越多。

(二)提升學生的存在感和專注度

化學是一門以實驗為基礎的學科，這樣AR技術在化學領域有了更廣泛的應用和推廣。目前，大部分高職學校化學實驗室設備落后，儀器缺乏，有的甚至一個班的學生輪流公用一臺儀器，教學效果極為不佳。化學領域的大型試驗儀器價格又相對昂貴，要建立現代化化學實驗室基本不可行。如果AR在真正的化學實驗室發揮作用，便可彌補這種缺陷。基于AR技術的虛擬實驗室既不會使學生缺乏真實感，還可以降低實驗室耗資成本，是一種很實用，很新穎的實驗教學手段。

三、結語

綜上所述，AR技術通過運用虛實結合的方法，讓學生體驗了與真實環境交互時相同的感受，提高虛擬教學的效果。隨著AR技術的不斷完善及教學改革的深化發展，AR技術在教學中的應用必定更加廣泛，更加深化，從而改善教學模式、實驗條件和實習環境。