融合AR技術(shù)的移動學習模式在室內(nèi)設(shè)計教學中的應用

摘 要：增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)是一種將真實世界和虛擬世界“無縫”融合的新技術(shù)，能夠讓學習者從全新的角度去探索學習的樂趣。本研究提出一種基于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習模式，構(gòu)建了基于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習實驗演示平臺，并應用于室內(nèi)設(shè)計課程的教學中，為學習者提供全新的學習體驗，解決了室內(nèi)設(shè)計課程中，某些概念難以用傳統(tǒng)的課堂教學方式來講解的難題。通過教學過程中的操作評價與反饋調(diào)查，基于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習模式能夠讓學生進入一個新的學習維度，學生可以很容易地想象室內(nèi)設(shè)計中的空間關(guān)系，理解復雜的概念，能有效地改善學生對室內(nèi)設(shè)計的空間認知度，提高學生對室內(nèi)設(shè)計的學習興趣。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實;移動學習;空間認知;虛擬世界

0 引言

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中，已明確指出了教育的研究目標：“信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視。”隨著科學技術(shù)的發(fā)展，高科技已經(jīng)滲透到教育領(lǐng)域。然而，在室內(nèi)設(shè)計教學中依然采用傳統(tǒng)的教學方式，明顯滯后于現(xiàn)代信息化社會。Gredvig等人認為增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱 AR）技術(shù)作為新興教育技術(shù)手段之一，將對教學媒體工具的變革，對教學模式、教育方法以及教育理念等產(chǎn)生重要的影響。美國新媒體聯(lián)盟（NMC，New Media Consortium）早在2002年就曾在其主導的“地平線研究項目”中預測增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)是最有前景的教育信息化技術(shù)，并將在教育領(lǐng)域中得到廣泛應用。

1 文獻回顧

1.1 增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應用

增強現(xiàn)實（AR）是在近幾年發(fā)展起來的一種新興技術(shù)，它將計算機所形成的虛擬信息內(nèi)容疊加到現(xiàn)實中的真實場景，對真實世界進行補充，使人們在視覺、聽覺、觸覺等方面增強對真實世界的體驗，并能顯著地改善使用者與環(huán)境之間的交互關(guān)系。甚至增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)將變得更加人性化，它能夠?qū)⒊两降捏w驗引入人與人之間的交流中。因為它支持概念豐富的真實教育情景，有助于激發(fā)學生的學習興趣。[1]在教育領(lǐng)域最早運用增強現(xiàn)實技術(shù)的案例是Billinghurst在2002年制作的Magic Book（魔法書）。[2]該案例是讓兒童戴上增強現(xiàn)實眼鏡，可以看到書本上虛實結(jié)合的場景。此外，Brown和Gabbard[3]描述了個性化學習和增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的組合如何產(chǎn)生更好的學習過程。研究表明，增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)能夠以更適當?shù)姆绞綕M足每個學生的特定需求，為此他們提出了一種基于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的學習過程模型，該學習過程采用了一種稱為“生態(tài)發(fā)現(xiàn)”的增強現(xiàn)實（AR）模型，它包括一個在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)教育資源的生態(tài)學習過程，并將其作為對教育環(huán)境的補充，以激發(fā)學生的學習興趣。

總之，增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的發(fā)展為教育領(lǐng)域提供了無限的可能，從兒童教育到老年教育。研究人員和教育工作者已開始認識到增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的教學潛力。在最近的文獻回顧中，Alrashidi等人對68篇科技文獻中關(guān)于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)在教育、高等教育和成人培訓等教育用途的優(yōu)點和局限性進行了歸納，將增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)在教育領(lǐng)域中的優(yōu)勢總結(jié)為以下三點：

（1）提高了學生的學業(yè)成績：通過激發(fā)學生的學習動機，增進學生對知識點的理解，使學生的學習態(tài)度更加積極，提高了學習的滿意度。

（2）促進了教學中的互動，增強教學樂趣：通過引導學生的積極參與，培養(yǎng)學生的學習興趣，為教師與學生之間提供了合作機會，改善了學生與教師之間的合作與交流情況，增進了學生與教師之間的互動，促進了學生自我學習的熱忱。

（3）其他抽象概念的可視化：便于學生使用，通過可視化的方式對抽象概念進行直觀理解，并降低材料的成本。

1.2 移動學習與增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的融合

實際上，增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)也可以被認為是一種移動技術(shù)。為了擴大其在教育領(lǐng)域中的應用，增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)可能必須遵循移動學習（M-learning）的軌跡，成為移動學習的一個組成部分。

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，我們已經(jīng)進入數(shù)字時代的學習變革。世界各地的教育機構(gòu)正在迅速適應這些新的學習方式，移動學習（M-learning）就是這些新的學習方式之一。移動學習將成為一種不可或缺的學習模式，既擴大學習者的學習空間，也增加了學習自主性。利用增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)與移動通信技術(shù)建立自適應的移動學習環(huán)境，將為學生建立個性化學習平臺。學生將以自己的進度、興趣和能力推進學習，并通過展示一個互動層來指導學生完成學習任務和學習新內(nèi)容。因此，在移動學習中融入增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)必將使移動學習呈現(xiàn)出更加豐富多彩的內(nèi)容，提高學生的學習積極性和空間認知能力。

本研究將以室內(nèi)設(shè)計課程為例，對融合增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習模式進行探討。增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)應用于室內(nèi)設(shè)計教學中，既要有先進技術(shù)作為保障，又要有相關(guān)室內(nèi)設(shè)計課程理論作為支撐。不僅能為教學實踐的指導起到“事半功倍”的作用，還能更好地提高教育的質(zhì)量。因此，本研究通過系統(tǒng)的學習理論來指導實踐，將增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)融入室內(nèi)設(shè)計課程中，以充分發(fā)揮信息技術(shù)在教育領(lǐng)域中的功能效應。

2 增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)支持下的室內(nèi)設(shè)計課程教學方法創(chuàng)新

通過引入增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)，對傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計課程的教學方法進行創(chuàng)新，應用該技術(shù)強大的支撐平臺以及相關(guān)的資源庫等，為室內(nèi)設(shè)計課程的教學服務，提高教學的深度和廣度。此外，通過與相關(guān)資源庫的鏈接，實時地掌握與室內(nèi)設(shè)計相關(guān)的市場前沿信息，增加教學信息量，提高教學過程中的互動性和趣味性，具體在教學方法方面的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，要充分結(jié)合室內(nèi)設(shè)計課程的教學目標和教學大綱的相關(guān)要求，對目前的室內(nèi)設(shè)計相關(guān)的市場情況進行調(diào)研與分析，除了把握最新的市場動向之外，還應了解室內(nèi)設(shè)計學科的國內(nèi)外建設(shè)情況，并以此為基礎(chǔ)來選擇授課的教材及授課內(nèi)容。其次，對增強現(xiàn)實（AR）的移動學習模式進行探討，建立基于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習原型。通過利用增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)，采用移動學習理論模式，發(fā)揮增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的優(yōu)勢，把室內(nèi)設(shè)計課程建設(shè)成增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)數(shù)字化表現(xiàn)課程。為了建立基于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習模式，設(shè)計了基于項目導向的教學過程，包括教學項目的設(shè)計、教學項目制定、教學的實施與檢查、評價與成果展示四階段，如圖1所示。

2.1 教學項目設(shè)計階段，簡稱P階段（Plan）

教師根據(jù)室內(nèi)設(shè)計的教學目標和課程要求，分析學生所需的能力和知識，設(shè)計合適的室內(nèi)設(shè)計項目。學生在教學項目設(shè)計階段的活動包括三個內(nèi)容：

一是借助基于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習實驗演示平臺，了解室內(nèi)設(shè)計課程項目的要求，對項目教學任務進行分工，讓學生知道應當完成的學習任務后，可以獲得哪些室內(nèi)設(shè)計的知識點，以及達到什么樣的知識水平和實踐技能。

二是教師利用虛實結(jié)合的實驗環(huán)境展示項目結(jié)果，讓學生對項目有一個直觀的認知。

三是教師在充分考慮學生的知識及能力水平的基礎(chǔ)上，通過分組合作的學習方法把學生分組，并確定具體的完成時間進度以及成果的評價方式。

2.2 教學項目制定階段，簡稱D階段（Do）

在教學項目制定階段，學生通過自主學習和小組協(xié)作學習這兩種方式參與到室內(nèi)設(shè)計課程教學中。首先，通過自主學習進行相關(guān)的市場調(diào)研，確定項目實施目標。然后，在小組協(xié)作學習中，對市場調(diào)研進行分析，確定任務所涉及的各種要素，利用增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習實驗演示平臺進行決策，確定任務的實施階段和步驟。

2.3 教學實施與檢查階段，簡稱C階段（Check）

學生在基于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習實驗演示平臺上，按照已經(jīng)制定好了的項目任務逐步完成。教師借助基于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習實驗演示平臺，實時地對學生進行指導，學生與學生之間也可以互相交流任務完成情況。學生通過該實驗演示平臺學習室內(nèi)設(shè)計基礎(chǔ)知識，完成制定的項目學習任務，在完成任務的過程中進行知識的建構(gòu)，并最終形成室內(nèi)設(shè)計師的崗位技能。

2.4 評價與優(yōu)化階段，簡稱A階段（Ascension）

在評價階段才用線上與線下雙重考評制度。學生在基于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習實驗演示平臺上展示自己的設(shè)計成果，并接受他人的評價與建議和教師的反饋信息。學生在課堂中匯報項目成果，相互對比自己與其他同學的成果，查找不足，教學相長。

3 結(jié)語

增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的發(fā)展以及無線移動設(shè)備的普及，為教育領(lǐng)域開辟了一個全新的教學發(fā)展空間。雖然傳統(tǒng)的多媒體教學能夠快速、有效地傳遞知識，也能提供多種感官刺激來吸引學生的注意力，在一定程度上提高了教學的效率，然而對于知識表達的完整性、空間設(shè)計的相關(guān)性、師生在教學過程中的互動性，傳統(tǒng)的多媒體教學卻難以實現(xiàn)。本研究將基于增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的移動學習模式引入室內(nèi)設(shè)計課程教學中，不僅能夠?qū)W習情景置于真實和虛擬環(huán)境之間，而且還允許學生在任何空間、任何地點進行體驗式學習，使學生的學習空間得到有效的擴展，創(chuàng)造了學習走出教室的可能性，對傳統(tǒng)多媒體教學模式進行改革，為學生提供了一種全新的學習模式。

參考文獻：

[1] Chamba-Eras L，Aguilar J . Augmented Reality in a Smart Classroom—Case Study：SaCI[J]. IEEE Revista Iberoamericana de Tecnologias del Aprendizaje，2017，12（4）：165-172.

[2] Billinghurst M，Kato H . Collaborative Augmented Reality[J]. Communications of the Acm，2002，45（7）：64-70.

[3] Brown T A M，Gabbard J L . Interactive learning methods：Leveraging persoalized learning and augmented reality[C]. International Conference on Interactive Collaborative Learning.IEEE，2015.

[4] Adams B S，Cummins，Davis，et al . NMC Horizon Report：2017 Higher Education Edition[J]. Journal of Open Learning，2017.

[5] Elizabeth F G，Rebecca F，Anne A，et al . Augmented Reality and Mobile Learning[J]. International Journal of Mobile and Blended Learning，2013，5（4）：43-58.

作者簡介：程嬌華（1981—），女，福建福州人，碩士，助教，從事環(huán)境設(shè)計與技術(shù)研究。