基于增強現實技術的數字課程研發與應用

基于增強現實技術的數字課程研發與應用，是我社與中國植物聯盟進行深度合作，通過現代信息技術手段實現傳統圖書與新興媒體的深度融合，并依托中國植物聯盟的眾多植物園，研發與應用適合中小學研學旅行的數字課程，同時，該課程利用二維碼、AR技術等現代信息技術手段實現了傳統圖書在傳播形態上的突破，有針對性地開發植物類的活動課程，加強研學旅行基地建設，踐行習近平總書記“創新、協調、綠色、開放、共享”的理念。

1 研究背景及意義

2016年，教育部等11部門共同發布《關于推進中小學生研學旅行的意見》，意見指出：中小學生研學旅行是由教育部門和學校有計劃地組織安排，通過集體旅行、集中食宿方式開展的研究性學習和旅行體驗相結合的校外教育活動，是學校教育和校外教育銜接的創新形式，是教育教學的重要內容，是綜合實踐育人的有效途徑。1意見頒布以來，各地積極探索組織中小學生開展研學旅行活動，部分地區取得了顯著的成效，在促進學生培育和踐行社會主義核心價值觀、推動實施素質教育、養成文明旅行習慣等方面發揮了重要作用。但隨著中小學生研學旅行活動的持續升溫，“只旅不學”“走馬觀花”等問題也開始凸顯。

與此同時，隨著互聯網運營和信息技術的發展，給傳統出版帶來了機遇與挑戰，黨和國家對出版行業提出了從傳統出版向數字出版轉型升級的時代要求，如何盤活存量資源，利用新技術、新理念，構建有特色、符合實際的運營模式，是每家教育出版社積極探索、努力發展的方向。

為此，我社與中國植物聯盟進行深度合作，發揮雙方優勢，通過基于增強現實技術的數字課程研發與應用，打造現場講解與虛擬演示為一體的數字課程，促進研學旅行和學校課程有機融合，做到立意高遠、目的明確、活動生動、學習有效，大大提升研學旅行活動的價值和意義。基于增強現實技術，可以將培養中小學生的人文素養和科學素養的培養放置于研學旅行活動中,切實落實研學旅行意見中的各項要求,使研學旅行變成一個充滿了智慧和樂趣的大課堂,不僅能為學生提供豐富的植物學知識,更會引起他們進行探究的興趣和欲望,使其變被動為主動地去接受植物園帶來的新信息和新知識,在輕松愉悅的欣賞中感受大自然的奧妙,享受科學精神的沐浴和熏陶,以科學的精神、觀念和方法去思考、去學習、去生活,并在此過程中樹立起科學的人生觀和價值觀,全面提高自身的科學素養。2

2 項目設計概述

2.1 總體架構思想

順應國家大力發展中小學生研學旅行的號召，通過與植物園合作，圍繞植物科普主題，運用增強現實技術，打造集現場講解與虛擬演示為一體的數字課程，創新校外教育模式與商業模式，促進出版產業與教育產業融合發展。

通過“基于增強現實技術的數字課程研發與應用”促進教育信息化發展和推進研學旅行教育改革，創造新的發展生態，為構建基于增強現實新技術的研學旅行教育應用創造示范。

2.2 設計原則

本項目以研學旅行教育數字課程為核心，探索研學旅行教育的需求、推廣、標準制定及應用服務等問題。具體實施原則如下：

①遵循政策原則：研學旅行受到國家和社會高度重視，國家和教育主管部門對教育發展、教育資源等都有很多規定，因此本項目從設計到實施都必須嚴格按照政府的指導方向進行，確保正確的政策方向。

②課程標準原則：教育資源的建設應緊隨教育發展的步伐，圍繞《教育部等11部門關于推進中小學生研學旅行的意見》精神，通過引入互聯網運營和基于增強現實技術，確保課程建設符合研學旅行數字課程發展要求。

③先進性原則：在借鑒國內外優秀產品的基礎上，本項目研究要充分體現出設計優勢和先進的教學理念，結合植物園實地教學實際，通過信息技術方式，開發一批育人效果突出的研學旅行活動課程。

④實用性原則：在應用方面，充分了解目前的植物園信息技術應用環境等實際情況，通過將現場講解與虛擬演示為一體的數字課程進行有機結合，提高教學效率，提升教學效果。在技術實現方面，以選擇成熟通用的技術方案，以滿足實用性為主，不片面追求新技術。

⑤可持續原則：項目設計要充分考慮各方的應用需求和操作可行性，保障項目能持續健康發展。

2.3 項目架構、流程與表現方式

2.3.1 課程研究

①基于增強現實技術的數字課程設計的研究:包括設計原則、設計模式以及活動設計等方面的研究。

②基于增強現實技術的數字課程的結構研究:包括課程內容分析、目錄結構及整體框架等方面的研究。

③基于增強現實技術的數字課程評價研究:包括評價的原則、評價的指標及評價體系等方面的研究。

④基于增強現實技術的數字課程改革研究:包括基于增強現實技術的數字課程的現狀評價、改革指導思想、改革策略等方面的研究。

⑤基于增強現實技術的數字課程方案研究:包括基于增強現實技術的數字課程理論基礎、包括課程方案的目的、方法、手段、原則等方面的研究。

2.3.2 標準建設

本項目主要標準有7套：課程體系標準、課外教學標準、資源格式標準、資源屬性標準、編審加工標準、成果評比標準、用戶權限標準。

課程體系標準：按照《教育部等11部門關于推進中小學生研學旅行的意見》的精神制定課程標準，符合中小學課外發展的特點。

課外教學標準：采用信息技術，實現現場講解與虛擬演示為一體的數字課程。資源格式標準：根據出版載體形式，分別制定資源格式標準。資源屬性標準：結合植物園案例實際應用需要，增加、細化部分內容，制定資源屬性標準。

編審加工標準：對進入出版流程的數字化資源進行編審加工標準，區別于傳統出版物形式的編審加工標準，需要研究與構建利用信息化工具的移動互聯出版內容的編審加工標準。

成果評比標準：建立用戶參與線上評比、獲得獎品等獎勵機制，以此加強用戶粘連度。

用戶權限標準：針對應用平臺各級各類不同角色，嚴格制定權限標準，保障應用平臺運行。

2.4 涉及關鍵技術

2.4.1 數字資源智能展示推送技術（AR技術）

增強現實技術，是近年來隨著虛擬現實技術的發展而產生的新技術，涉及計算機視覺、人機交互技術、計算機圖形學等多個研究領域。它為用戶提供了一個完全虛擬的環境，通過增強現實技術將虛擬的信息融入到真實世界中，實現互動體驗，具備虛實結合、即時反饋、趣味性強等特點。

2.4.2 數字資源識別技術

數字資源識別技術的關鍵是OID(Optical Identify Digital)編碼和可識別OID編碼的點讀筆。OID是二維光學辨別編碼，通過編碼的不同組合識別不同的內容。這些編碼的實際尺寸非常小，每個點通常相當于175線/英寸的5%網點的大小，通過普通四色膠印的方式將每個編碼印刷在普通紙張上，因為這些編碼的實際尺寸非常小，人的肉眼無法識別，因此，對圖書的信息不會造成任何影響。再通過設備識別印在圖書上的編碼，可以同步播放印在紙上的任何文字、圖片、數字等內容，實現無聲圖書變為有聲讀物。

3 結論

隨著信息技術發展，給傳統出版帶來了機遇與挑戰，黨和國家對出版行業提出了從傳統出版向數字出版融合發展的時代要求，如何通過盤活存量資源，利用新技術、新理念，構建有特色、可行的運營模式，是每家教育出版社積極探索、努力發展的方向，本項目正是在這種背景下孕育而生，通過構建新的發展模式，為傳統出版企業轉型升級、為企業發展探索一條可持續發展道路。

總之，“基于增強現實技術的數字課程研發與應用”無論對于國家教育信息化發展、教育改革和教學創新，還是對于傳統教育出版產業轉型探索都具有示范效應和重大的社會意義。

[1]虞永平.學前教育課程研究漫議[J].學前教育研究,1996(03):41-43.

[2]王曉燕.研學旅行的基本內涵和核心要義——《關于推進中小學生研學旅行的意見》讀解[J].中小學德育,2017(09):15-16.

[3]讀萬卷書，也要行萬里路！研學旅行納入中小學教育計劃[EB/OL].http://www.vccoo.com/v/79ri93.

【注釋】

1.教育部等11部門關于推進中小學生研學旅行的意見.http://www.gov.cn/xinwen/2016-12/19/content_5149947.htm

2.讀萬卷書，也要行萬里路！研學旅行納入中小學教育計劃.http://www.vccoo.com/v/79ri93