一種基于AR 技術教學系統平臺的研究

張 倫，蔡立娜

（云南能源職業技術學院，曲靖 655000）

1 引言

當前，微軟、谷歌等 IT 巨頭都在虛擬現實（Virtual Reality，VR）投入了大量人力物力，VR 必將成為下一個改變人類生活的新技術之一。增強現實（Augmented Reality，AR）是虛擬現實技術的擴展，把在現實世界的時間空間范圍內很難體驗到的實體信息，通過計算機等技術將虛擬的信息應用到真實環境中。這種基于真實環境并由虛擬數據增強的方式，給教育人員提供了新的教育手段，為學習者創建了一個自主探索的平臺。這種技術增強了抽象教學的互動性，增強了學習者的主動性。

2 AR 教育系統的功能和特點

將AR 技術與其它技術結合運用到教育等相關領域可分為四個方面：

2.1 教育內容的形象化、可視化

AR 人機交互技術的特性，能將抽象、晦澀類型的知識用具體、直觀的方式展現。例如Ventsim 地下礦井通風模擬系統，旨在仿真模擬礦井中的風量、風壓、瓦斯等相關參數。再結合AR 技術讓學習者猶如身在地下礦井，體驗真實的工作場景。通過AR 技術實現了教學內容的可視化效果，提高了學習者對抽象知識的感知。

2.2 虛擬環境下的體感學習

AR 系統在通過虛擬環境還原真實的場景，讓學習者進行體感式學習，輕松實現了AR 體感式學習的交互性、情境性以及定制化。

2.3 提高學習者的學習主動性

AR 為學習者搭建了一個虛擬的現實空間來加強學生對學習的直觀認知。這種技術給學習者創建了一種置身于真實環境的感覺，增強了學習者的主動性。

2.4 新型教育行態的重建

作為保守行業之一的教育業也不停引入新的教學方式，例如網絡課程、PPT 代替傳統板書，但實際上并沒有實質變化。AR技術的運用將很大程度改變這一現狀，使得教育者可以通過建立3D、4D 空間，形成新的教育形態。

3 AR 在高職教育系統里的應用研究

目前AR 廣泛地應用在醫學、航空、采礦等領域，而教育相關的應用相對較少。一是AR 的軟硬件設備昂貴，二是與 AR 技術的水平發展相關。隨著AR 技術以及相關的軟硬件設備的發展，AR 技術在教育系統里的運用越來越廣泛。

3.1 立體式教材在高職院校中的運用

通過看書來學習抽象知識是一件很枯燥的事情，即使圖文并茂也是平面呆板的。若通過AR 技術使學習者感受到相關知識的動態畫面及聲音，將會提高學習者的興趣和注意力。讀者佩戴AR 設備觀看某個知識點時，可以看到立體抽象的物體，提高了學習者的興趣，使看書不再單調、抽象。我們可以把AR 技術運用于高職院校的教材，使學生更準確的全方位體會到教學內容。

3.2 基于AR 技術在高職實訓教學中的運用

AR 技術已經在一些工程技術人員培訓中實際應用。將這種技術移植到各學科的實訓教學中。比如高職教育中電氣自動化相關專業的實訓課程，學生通過AR 技術模擬實際的現場操作，幫助學生快速掌握相關的知識技術點。

4 結束語

我國高職院校建設是以“培養高技能人才、增強社會服務能力” 為宗旨。隨著時代的發展，高職院校實訓室的建設研究遵循著“理論研究—理論與實踐結合—基于實踐的經驗和思路總結—基于實踐的理論升華”這樣一個模式發展。

實訓教學是高職教學中的一個重要環節，學生在相關專業的創新與實踐是衡量該專業發展的一個重要指標。實訓室是理論轉化為實踐的重要場所，也是學生畢業后快速融入工作崗位的橋梁。目前大部分高職院校的實訓教學采用理論課程加實訓課的方式，實訓課僅僅為理論的教學進行實踐的驗證。這種實驗方法導致學生在整個實驗過程中被動地適應實驗指導書的要求，只起到一個“裝配”實驗的作用。這種教學方式缺乏對學生認知以及創新能力的培養。

通過AR 技術運用，對高職院校的實訓教學有以下兩個創新點：一是在教育資源的基礎上對教材方式及內容進行挖掘，通過利用AR 技術完成現有教材的立體化，提高學科教育的效益。二是通過AR 技術在實訓中運用，完善提高實訓室的功能，把實訓室作為創新教育的平臺，培養學生綜合實踐動手能力和基本技術素養。通過AR 的實訓教學使學生在掌握理論知識的基礎上進行創新性活動。讓AR 技術成為引導學生創新、實踐的重要方式。