基于全景識別AR技術的校企共建共育教學模式的應用研究

摘要：本文探討了基于全景識別AR技術的校企共建共育教學模式在職業院校學前教育專業教學中的應用，通過案例研究，對33名大二學生進行了問卷調查和小組訪談，結果顯示，在校企共建課程基礎上開發的教學輔助軟件在感知易用性、感知有用性和感知趣味性方面均獲得高評價。研究表明，該AR技術支持的教學模式有效提高了學生的活動設計能力和創新思維，為職業教育技術應用提供了新思路。

關鍵詞：AR技術；校企共建共育；教學模式

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2025）04-0027-04

研究背景

職業院校注重培養學生的實際操作能力和創新思維能力，以滿足社會和產業的需求。但在實際的教學過程中，尤其在學前教育專業中，有一個明顯的矛盾：學生在完成學業后，其實際的幼兒園活動設計能力和創新思維并沒有達到預期的標準。這意味著，盡管他們在理論上得到了充分的培訓，但在實際應用中仍然存在明顯的不足。全景識別增強現實（Augmented Reality）技術支持下的校企共建共育教學模式的引入為解決這一問題提供了可能。

軟件設計

為了鼓勵學生進行探索和創新，進一步增強學前教育專業學生的幼兒園活動設計能力，筆者所在學校與幼兒園聯合設計幼兒園科學活動課程，并在其基礎上開發了一款名為幼兒園科學活動設計游戲化AR課程教學輔助軟件（以下簡稱“軟件”）。

1.軟件設計理論基礎及物理結構

軟件的設計以van der Heijden的技術接受模型的擴展理論為基礎，主要從感知易用性、感知有用性、感知趣味性三個維度進行設計。軟件是以電子設備的CPU控制并調動設備的攝像頭進行實物識別，其物理結構圖如下圖所示，攝像頭和傳感器采集教學實物真實圖像，傳入后臺的處理單元對其進行分析和重構，并結合攝像頭的數據分析虛擬場景和真實場景的相對位置，實現坐標系的對齊并進行虛擬場景的融合計算，系統融合后的信息會實時顯示。

2.軟件的系統框架

軟件主要有三個部分的子系統，分別是集合、數和量的概念子系統，幾何形體概念子系統，空間與時間概念子系統。學生在登錄主頁后，可以進入三個不同的子系統，結合游戲和AR技術對涉及數學部分的活動設計進行學習和練習。

3.軟件具體操作

集合、數和量的概念子系統：進入集合、數和量的概念介紹界面，點擊繼續，進入3D物體拖動游戲交互界面，在此界面，手觸顯示屏拖動圖片，拖出對應3D物體，次數不限，進行相關集合、數和量的講解與練習。屏幕3D物體過多，點擊清屏，重復進行拖動操作。點擊屏幕數字配對空間，進入數字配對操作，軟件將自動打開并調用所在設備的攝像頭；通過攝像頭和傳感器采集真實數字圖片的圖像，傳入后臺的處理單元對其進行分析和重構；隨后，通過系統的虛實場景的融合計算，將對應3D模型疊加在對應的真實數字圖片上，從而可以將真實數字圖片與3D模型數量疊加，更加生動地認識真實數字的含義。學生可以根據自己的設計，增加更多的識別類型和內容。同時，顯示屏采集外部操作信號，實現對虛實結合場景的交互操作。

幾何形體概念子系統：進入幾何形體概念介紹界面，點擊繼續，進入3D物體拖動游戲交互界面，在此界面，手觸顯示屏拖動圖片，拖出對應3D立體幾何，進行相關平面幾何圖形與立體幾何圖形的講解。點擊屏幕幾何空間，進入認識立體幾何空間操作，軟件將自動打開并調用所在設備的攝像頭；通過攝像頭和傳感器采集平面幾何圖形實物，傳入后臺的處理單元對其進行分析和重構；隨后，通過系統的虛實場景的融合計算，將對應3D幾何模型疊加在對應的真實平面幾何圖片上，從而可以將真實的平面幾何圖片與3D幾何模型疊加，更加生動地認識平面幾何與立體幾何的含義。學生可以根據自己的設計，增加更多的識別類型和內容。同時，顯示屏采集外部操作信號，實現對虛實結合場景的交互操作。

時間與空間概念子系統：進入時間與空間概念介紹界面，點擊繼續，進入3D物體拖動游戲交互界面，在此界面，手觸顯示屏拖動圖片，拖出對應3D物體，進行時間概念的講解。點擊屏幕進入教室平面圖拼圖界面，拖動圖片進行拼圖。此拼圖為真實教室對應的教室平面圖，在平面圖的四角位置上，畫有相關標記圖像（學生可自行設計，在拼圖時，可以把有標記圖像的板塊拼在不同的位置）。點擊進入空間概念，軟件將自動打開并調用所在設備的攝像頭；使用者需要在真實教室中找對應四角位置的標記圖（學生可自行設計標記圖像在真實教室中的位置，且需與拼圖中的位置相匹配）；通過攝像頭和傳感器采集對應的平面教室圖形的四角位置實物標記圖像，傳入后臺的處理單元對其進行分析和重構；隨后，通過系統的虛實場景的融合計算，將對應3D模型等疊加在對應的真實標記圖像上，從而可以游戲化地將真實空間中方位標記圖像與3D模型等多媒體素材相疊加，更加有趣且虛實結合地進行時間、空間概念的練習。同時，顯示屏采集外部操作信號，實現對虛實結合場景的交互操作。

模式應用效果

本研究采用案例研究的方法，將使用了本軟件的大二學前教育專業33名學生作為案例，采用問卷、小組訪談的方式來對數據進行收集，使用主題分析法對訪談數據進行分析，相關分析結果如下。

1.問卷評估結果

筆者對本案例中的33名大二學前教育專業的學生進行了問卷調查，使用了Hsieh等設計的技術接受度的量表，量表為7級量表，從感知易用性、感知有用性、感知趣味性三個方面對幼兒園科學活動設計AR課程教學輔助軟件的使用進行了調查，評估結果如下頁表所示。

結果顯示，參與者對該軟件的總體接受度較高，總均值為6.355。在性別方面，盡管女性參與者占絕大多數（87.9%），但這并未影響技術接受度，所有參與者的反饋均非常正面。不同成績排名的參與者對軟件的評價也沒有明顯差異，所有人都認為軟件在趣味性、易用性和有用性三個方面表現出色。總體來看，參與者普遍認為此軟件具有很高的趣味性，易于使用且對活動設計有很大幫助。

2.小組訪談結果

在問卷調查的基礎上，研究者對參與者進行了小組訪談，主要對趣味性、易用性和有用性進行了進一步的深入探究，訪談內容的主題分析結果如下。

（1）新技術的易用性受學生信息化素養的影響

在訪談中，學生指出，除了軟件設計本身的影響外，他們對AR技術的理解也是一個重要因素。由于大多數參與者此前并沒有使用AR技術進行學習的經歷，因此在使用過程中需要較長時間來適應。總體來看，學生們一致認為他們的信息化基礎對軟件的易用性感知有著顯著影響。信息化素養高的學生能夠更快速地適應和操作軟件，而缺乏相關經驗的學生則需要更多時間來適應和掌握新技術。這表明在人工智能時代，提升學生的信息化素養對促進新技術在實際操作中的有效應用至關重要。

（2）新技術的應用成為影響教學活動設計創新性的重要因素

學生在訪談中指出，軟件的使用及其中AR技術的應用對他們在教學活動設計中的創新性產生了顯著影響。AR技術為他們打開了一個全新的設計世界，使他們意識到可以以不同的方式進行教學活動設計。許多學生表示，他們腦中有許多新穎的想法，但由于對軟件和AR技術的知識了解不夠深入，不確定能否應用技術來實現。這部分訪談內容在學生提交的教學活動設計教案中得到了進一步證實。

（3）新技術的技術優勢成為感知有用性中重要的影響因素

在訪談中，學生們普遍認為這款軟件非常有用，不僅因為它能夠幫助他們理解和掌握活動設計課程的內容，還因為其所包含的AR技術特性使他們能夠在傳統活動設計的基礎上，創造出許多有趣、創新且充滿未來感的活動。學生們提到，盡管他們對新技術的了解可能還不夠深入，專業知識也相對薄弱，但AR技術帶來的全新體驗讓他們受益匪淺。他們發現，通過AR技術能夠更生動直觀地處理一些活動內容，這種技術優勢使得他們在設計活動時更加自信和靈活，能夠嘗試不同的創新方法。此外，學生們還提到，AR技術也激發了他們的創造力和探索欲望。許多學生表示，通過使用這款軟件，他們對活動設計的理解得到了深化，使他們在設計活動時能夠更好地考慮到幼兒的需求和興趣，從而設計出更加符合實際需求的活動。總的來說，學生們普遍認為，軟件中AR技術的應用極大地提升了其感知有用性，使他們在學習和設計活動時能夠更加得心應手。盡管在使用過程中仍存在一些挑戰，但新技術帶來的全新視角和方法，為他們提供了豐富的工具和資源，極大地促進了他們的學習。這表明，新技術的應用在提升學生感知有用性方面具有重要作用。

（4）新技術與游戲化融合進一步提升了感知趣味性的質量

在訪談中，學生們普遍認為，這款軟件的趣味性相比一般的游戲性教學軟件更加“高級”。他們指出，主要原因在于AR技術能夠讓傳統的活動設計變得更加豐富和充滿驚喜。傳統的游戲化教學軟件已經具備一定的趣味性，但AR技術的融合，為這種趣味性增加了更多的探索和互動元素。學生們提到，AR技術不僅使活動設計變得更加生動，還為他們提供了一個沉浸式的學習環境。在這種環境中，學生們可以通過交互式的3D模型和增強現實場景，直接參與到活動設計和實施中。這樣的體驗不僅增加了學習的趣味性，而且增強了學生的參與感和投入感。此外，學生們還表示，AR技術與游戲化教學的結合，為他們提供了更多的創作和探索空間。他們可以在環境中嘗試不同的教學方法和策略，觀察這些方法的效果，并根據反饋進行調整和改進。這種動態和互動的學習方式，使他們能夠更好地理解和掌握活動設計的核心概念和技能。總體來說，學生們認為，AR技術與游戲化教學的融合，極大地提升了軟件趣味性的質量，使他們在學習過程中能夠更加專注和投入。這種新穎的教學方式，不僅增強了他們的學習體驗，而且提高了他們的學習效率和創新能力。

結語

本研究通過全景識別AR技術支持的校企共建共育教學模式的應用，初步驗證了其在提升學前教育專業學生的幼兒園活動設計能力和創新思維方面的有效性，為職業院校在教學模式和技術應用方面提供了新的思路和參考。

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作者簡介：王丹（1989.11—），女，博士研究生，講師，研究方向為教育技術、AR技術。

本文系四川省教育信息化與大數據中心2023年度四川省教育信息技術研究一般課題“基于全景識別AR技術的校企共建共育教學模式的應用研究”（立項編號：DSJZXKT319）成果。