增強現實技術在實踐課堂中的應用研究

雷蕾+倪泰樂

為適應現代生產方式的變革和社會的的需要，傳統教育開始向著實踐課堂，重視技術技能的方向發展。隨著新媒體互聯網時代的到來和增強現實技術的日漸成熟，AR技術通過獨特的新穎性，能夠快速的吸引學生的注意力，并在實踐教學過程中能夠高效快速地表達知識的獨特性，體驗性強成為AR運用在教學中的最大優勢，AR在教育領域的使用越來越普及，實踐課堂中增強現實的運用必定是將來新教育形式的發展方向。

現如今高職課堂面臨著巨大的改革，以傳統的學科教學模式的教育方法已經不能適應于現代的教育課堂，學生抱怨難學，老師抱怨學生難教，企業抱怨沒有能直接上崗的人員，通過傳統模式培養出來的學生與企業的要求不相符合，這樣的人才培養模式早已不能符合現今社會發展的需求。對此，國家教育部頒發了“16號文件——《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》”、“19號文件——《國務院關于大力發展現代職業教育的決定》”確定了現今的教育要以“適應技術進步和生產方式變革以及社會公共服務的需要，加快現代職業教育體系建設，深化產教融合、校企合作，培養數以億計的高素質勞動者和技術技能人才。”為標準。這就要求我們要改變傳統以理論學科式的教學模式，大大增加實踐課堂在傳統教育中所占的比例。怎樣增加實踐課堂中學生的參與度與實際動手度，讓我們的實踐課堂更加趣味化，更加與現今社會的高科技網絡相連、以交互式的方法進行教學，成為一個值得高職教師深思與探究的課題。

在實踐課堂中，要以學生為主體，老師為項目的引導，老師扮演的角色由原來課程中的主持者變成組織者，就像一個導演在編排一臺戲，真正參與表演的應該是學生。為了使學生更能感覺到實戰和公司化的環境氛圍，真正做到參與項目制教學所學到的技能知識與企業的無縫接軌，大量采用虛擬現實的技術，模擬真實的工作環境，增加工作氛圍，提高學生對于專業知識的掌握，提高技能效率，優化教學，提高教學質量的方式需要我們進一步的探索，讓AR深入課堂。

什么是增強現實

增強現實就是AR（Augmented Reality），中文翻譯為現實增強（擴增實境）。它是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像的技術，將計算機生成的虛擬物體、場景或系統提示信息疊加到真實場景中，從而實現對現實的“增強”。其實主要作用就是幫助人們把無法實現的環境空間在真實世界中展現出來。

1.增強現實在實踐課堂中運用的優勢

AR技術在實踐課堂的運用中有很多優勢，它可以通過計算機模擬技術和仿真效果將學生在實訓室和實訓課堂中難以完全感覺和體會到的一些實際的或虛構的信息（聲音、味道、觸覺和視覺信息等），巧妙的疊加到現實環境中。

具體的優勢如下：

節約教學設備，教資的成本。大大減少了實踐課程中教學耗材的損耗，以虛擬形式可以進行無限次的重復使用，再也不用擔心教具耗材的損耗問題；

實現虛實之間的有效融合。能夠將虛擬的環境與現實之間直接緊密聯系起來，而且可以根據社會行業的需要，不斷更新教學虛擬環境與素材，做到與時俱進，緊跟社會發展的需求和行業相融；

能夠進行即時交互的優勢。通過增強現實技術可實現學生、虛擬對象、周圍環境的相互融合，產生的交互行為逐步擴散到整個真實的環境之中，并且還可以通過互聯網的形式，形成各個學校與學校，學校與公司，學校與網絡平臺之間的交互，進行實時評價，隨時掌控學生的學習發展動態；

三維立體真實感強。這是增強現實技術中最顯著的特點之一，通過三維技術使得學生能夠通過操作計算機調整虛擬對象，最真實的模擬使用對象，使學生更有身臨其境的感覺。通過在虛擬現實中的操作，讓學生體驗到真實工作場景中專業技術的實施過程與成效。

AR技術的新穎性，能夠快速的吸引學生的注意力，并在實踐教學過程中能夠高效快速地表達知識的獨特性，體驗性強成為AR運用在教學中的最大優勢。

2.增強現實在教學中運用的方向

目前AR技術廣泛地應用在軍事、航空航海訓練等領域，而涉及教育教學的應用研究還不多。這主要是因為AR所需的軟硬件設備與目前的技術水平和特性還需很大程度的提高有關。但可以預測，隨著新媒體互聯網時代的到來和AR技術的日漸成熟，AR在教育領域的使用肯定會越來越普及。

具體運用的方向：

（1）教科書的立體化。理論課程中，看書學習對于學生來說是很枯燥單調的，即使老師通過多媒體課件圖文并茂也是平面呆板的，若通過AR技術使學生在看書的同時通過AR魔盒看到聽到相關知識的動態畫面及聲音，或者是可以進行點擊互動，使得理論知識不再枯燥單調，不再抽象，這樣既可以提高學生學習效率，增強理解和記憶，更能大大提高學生的學習興趣和注意力，養成學生自主學習的能力。

（2）專業技能的培訓。我們可以把增強現實技術運用到學科實驗教學與專業技能的練習中來。比如醫學方面的實踐操作，在AR魔盒中顯示手術基本步驟與相關的提示信息，然后逐漸減少顯示的信息量，直到學生可以不用提示，單獨完成操作，從而以實際動手為基礎，學習專業技能。

（3）網絡教育資源的共享。利用網絡平臺遠程教育手段發展高等技能型職業教育，豐富創建教學資源庫，使高等職業院校實現優質教學資源的共享。

（4）教育游戲的開發。以游戲的方式為學生創造一個寬松和諧的學習環境，在啟發學生思維和培養能力方面發揮著重要的作用，使得學生在游戲中愉悅地學習。利用AR虛實結合實時互動且不受動作限制的特性使得此類教育游戲更加吸引學生，更能達到游戲中學知識，學知識就是輕松的娛樂的益智目的。

增強現實在醫療實踐課程中運用

現如今，AR技術可以作為實習學員外科手術的可視化和培訓設備。AR技術可以在外科病房中的日常可視化任務中發揮作用。學員可以使用裸眼，發現一些他們單獨在MRI或者CT中無法看到的病人生理特征。AR技術可以讓學員們同時觀察到這兩種視圖。這樣的視圖還能用于執行一些精準操作，例如：在外科頭部手術中顯示在頭蓋骨的哪里鉆孔，或者對一個小腫瘤執行穿刺活檢。從非侵入式傳感器得到的信息，將和病人的實體結合并顯示出來，精準的告訴學員從哪里開始他的手術。以此來模擬真實手術中的全部過程和可能會出現的各類突發事件。讓實習醫生在真實手術前，有了更多的真實體驗的“實戰經驗”。

增強現實在實踐課程中的應用展望

增強現實作為一種最新的電腦技術，已經開始在各個領域得到應用。盡管增強現實目前的實現還依賴于過硬的設備和設計制作技術，環境的仿真模擬上還存在著很大的進步空間，但現在時代的技術發展都是呈加速趨勢的，在以實戰技術技能培養為主的教育改革下，實踐課堂的高科技化必定成為時代發展的主要趨勢，增強現實一定在不久的將來，在教育領域全面應用，做為所有專業實踐課程中的最主要的表現方式。