AR技術在高職化學課程改革中的應用前景

尹紅果

摘 要：隨著教育現代化、信息化的大力推進及科學技術的發展，增強現實（AR）等虛擬現實技術逐漸成為教學改革的新途徑，AR技術因其互動性強的特點應用前景不可估量。通過大量深入的理論探索和經驗總結，AR技術在教育教學方面已經得到實際應用并取得了良好的效果。隨著技術的革新和教育方法的跟進，AR技術與化學教育的結合必然呈現出全新的發展模式，極大的助力高職化學課程教學改革。

關鍵詞：化學課程;AR技術;教育現代化;高職

“智慧校園”已成為教育未來發展的重要形態。如何著手推進“互聯網+”等現代信息技術手段與教育的融合，推進課程教學改革，滿足學校基礎研究的需要和廣大師生對智慧教育的期待，成為教育發展道路上的新課題。本研究通過分析AR技術在教育方面的應用現狀，提出AR技術在高職化學課程教學改革中的應用前景，試圖構建基于“互聯網+”模式的智慧型化學課實驗教學平臺。

一、AR技術在教育方面的應用現狀

當前AR技術在教育教學方面的研究和應用主要包括：利用AR技術創設逼真、生動、有效的教學情境，激發學生的學習興趣。利用AR技術改革教學模式，讓學生在教學過程中身臨其境的體驗學習實踐的樂趣。利用AR技術開展實踐活動，通過探究性學習，培養學生的情感態度。AR技術的運用實例已經涵蓋教育界多個學科領域，而基于AR技術所研發和應用的教學科研產品更是豐富多彩。如何利用AR技術的實用性和廣泛性來助力化學教學的發展和改革是極有必要深入研究的問題。

二、基于AR技術的化學教育教學改革思考

通過綜合化學各分支學科的課程教學特點，筆者認為可以利用AR技術對當前化學教學研究進行以下幾個方面的初步改革，以適應高職院校現代化發展趨勢。

（一）沉浸式虛擬課堂的構建

1.課堂教學形式的改變。傳統化學教學受到諸多因素影響，存在著教學內容陳舊，方法落后，教學形式單一等多種問題，造成學生學不好，學不會，學不精。目前，化學課主要的教學方法是教師在課堂上講述，然后利用化學模型演示，學生的興趣和積極性難以激發，表現為機械學習，甚者把化學課看成了極大的負擔。利用AR技術可以將抽象內容立體化、可視化，學生參與到虛擬場景中，就像參與了一場視聽盛宴，迅速投入其中，極大的提升學生的存在感和專注度。利用基于AR（增強現實）技術的設備，學生可以真實去體驗而非僅僅去感覺知識的樂趣，并且AR設備可以使學生直接參與課堂互動，利用AR技術所構建的教學環境，從多個視角乃至360°去感知各種化學反應，以『沉浸式』和『新角度』的方式帶領學生進行一場奇妙的旅行。

2.課堂氛圍的營造。AR技術與化學的結合可以輻射到我們課題和實驗室的各個方面，因此，我們可以利用該技術制造想象無窮的課堂學習氛圍。我們可以使課堂變成實驗場地，去了解化學實驗中的具體操作規程，還可以在課堂通過互動的、多人的合作，讓學生去體驗化學反應的迅速、多變和反應實景，身臨其境的去領悟化學反應的機理和現象。化學課堂將不再局限固有的教學程式化進度，教學課堂氛圍也不再是死氣沉沉，毫無樂趣。

3.學生心理管理的加強。高職院校的學生受家庭、學校、社會和個人多因素的影響，存在著諸多的心理問題，比如茫然、焦慮、孤單，甚至是自我否定。這些心理問題也在一定程度上影響了很多學生上課的情緒，嚴重阻礙了課堂教學的有序進行。基于AR技術的相關設備的應用可能成為學生心理亞健康解決方案之一，學生通過AR設備，結合3D實物，可置身于立體化的全新世界中，通過再現異常心理場景和虛擬心理學家的陪伴，學生能夠克服內心的焦慮和恐懼，以適應所處環境。

（二）AR教材的應用

化學是一門實踐性極強的基礎學科，傳統教材主要是通過文字、圖片的形式來對化學反應原理和現象進行解析，這種方式不僅無法全面展示反應的實際情況，其內容更是枯燥無味，難以理解。我們選擇性地將化學相關內容利用AR原理制作成AR素材，通過在移動終端設備如手機、電腦下載相應APP，便可利用APP進行學習，屆時AR教材里的素材便會呈現出多種立體、逼真的3D模型，通過對模型進行旋轉、縮放等細節處理，學生便可深入理解和掌握相應知識要領。AR教材生動有趣，新穎神奇，極大的激發了學生學習的主觀能動性。目前，AR教材已在教育領域，特別是醫學方面有了廣泛應用，比如人體生理學、解剖學和免疫學等，未來AR產品將會越來越豐富。

（三）AR化學實驗室的開發

很多學生不喜歡上化學實驗課，特別是有機化學實驗課，多數實驗氣味難聞，反應時間長。如果能制造類似游戲的氛圍，充分考慮到每一個學生上課時的顧慮和感受，給學生營造良好的化學實驗環境，是廣大學生的心聲。由加拿大科技公司發起的一個互動室內項目，通過AR技術建立交互式場景，學生利用虛擬資源一改以往厭學，棄學的思想，使課堂變得活力非凡。AR技術交互系統主要是利用3D攝像機捕捉墻壁或地面上的圖像投影，并通過聲光效應與學習者交互，為學生營造了一個虛擬的學習場所，極大的激發學生的上課熱情和參與性。一旦將AR技術應用于化學實驗課，實驗課將不再受到實驗室、環境的影響，而且還可以嘗試將各類難于操作的實驗直接引入課堂，給學生帶來無窮的體驗高潮。

三、結語

綜上所述，AR技術以其互動性強，虛實結合的特點，讓學生在虛擬領域也可以體驗到與真實環境交互時相同的感受，極大的激發了學生的上課積極性和對化學課的熱情和興趣。隨著“智慧校園”的推廣及現代信息技術手段的應用，AR技術將展現出極大的生命力，不管是化學課程教學改革還是化學科研實踐，其應用前景將不可估量。

參考文獻

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