AR技術(shù)在中學(xué)生物校本教材制作中的應(yīng)用

趙慧佳

摘 要：中學(xué)生物教師正在研究采用信息技術(shù)把校園的植物轉(zhuǎn)化為有效的課程資源，筆者在編著校園校本教材的過程中，借助增強現(xiàn)實技術(shù)來幫助學(xué)生辨識花草樹木、進行生物知識講述等，進而培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)習(xí)興趣和熱愛自然情懷。本文首先介紹了校本課程開發(fā)的設(shè)計與實施，然后重點論述了校本課程以AR技術(shù)為載體的開發(fā)過程，最后總結(jié)了AR技術(shù)在校本教材編寫中的作用。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實 校本教材 中學(xué)生物

引言

AR（Augmented Reality）技術(shù)，也稱增強現(xiàn)實技術(shù)，屬于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的分支。AR技術(shù)的原理是實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，其目標是可以讓虛擬信息展示在真實的環(huán)境背景中。AR技術(shù)提供了很好的方式來展示學(xué)習(xí)內(nèi)容，用相對更貼切的交互方式為學(xué)習(xí)者搭建一個自主探索的空間，使其在教育領(lǐng)域具有很大的發(fā)展空間。[1]

一、《校園植物圖集》校本課程開發(fā)的設(shè)計與實施

1.設(shè)計理念

本文遵照“探究性學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念，采用增強現(xiàn)實技術(shù)，開發(fā)以科普型性、研究型學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的校本課程，有利于鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生運用信息技術(shù)的能力，也有利于整合學(xué)校優(yōu)勢教育資源。

2.課程目標

掌握校園植物分類的基本過程和一般方法；學(xué)會使用簡單的圖像軟件制作AR模型和AR視頻；在校本課程開發(fā)的實踐中，提高學(xué)生觀察能力、分析和歸納，建立人與自然和諧發(fā)展的生態(tài)觀，激發(fā)小組探究的學(xué)習(xí)的熱情，提升團隊合作意識。

3.課程內(nèi)容

根據(jù)學(xué)校植物的特點，校本課程以研究性學(xué)習(xí)的形式進行校園植物分類，其中AR內(nèi)容包括：簡單介紹校園內(nèi)綠化植物進行分類及命名，重點介紹植物的生物學(xué)知識，編制校園植物名錄；掌握識別圖-AR內(nèi)容制作等相關(guān)應(yīng)用軟件的實踐操作。

4.《校園植物圖集》校本課程開發(fā)的實施

實施對象：高一（一）班30名學(xué)生。高一學(xué)生學(xué)習(xí)壓力相對較小且對生物學(xué)科充滿好奇，可以將校本課程與課堂教學(xué)優(yōu)勢互補，提升學(xué)生對生物學(xué)科的興趣。

實施過程：校本課程安排在高一年級的每周五下午，實施過程分為兩個部分，一是搜集與校園植物相關(guān)的文字、圖片、視頻資料；二是將搜集到的資料制作成AR內(nèi)容。

成果展示：先由學(xué)生之間對校本課程的成功進行分組討論，并由老師進行總結(jié)；再利用3課時將前期搜集整理的素材上傳到視辰云服務(wù)器，制作AR內(nèi)容，并與教材設(shè)計到的生物學(xué)知識點相關(guān)聯(lián)。

二、《校園植物圖集》校本課程的開發(fā)過程

1.校園植物圖片信息資料的采集與處理

（1）實地調(diào)查

老師引導(dǎo)學(xué)生初步認識校園內(nèi)的花草樹木，掌握樹木名稱、科屬、形態(tài)、特性，對植物進行拍照，并做好記錄。

（2）查閱資料

與信息技術(shù)老師聯(lián)系，利用學(xué)生的信息課時間讓學(xué)生上網(wǎng)查閱資料，獲取各類樹木的相關(guān)資料（樹名、科名、習(xí)性與特點等）。

（3）核準資料

經(jīng)過以上各項活動，學(xué)生對校園樹木的感性認識和理性認識有了一定的基礎(chǔ)。學(xué)生在老師的幫助下，小組分工核準，使搜集的資料更全面、更完整、更準確。集中、收集所有學(xué)生的資料，對資料進行全面整理、篩選、分類。

（4）制作識別圖和AR內(nèi)容

對拍攝的植物照片進行Photoshop處理，制作成像素為900*900的識別圖。引導(dǎo)學(xué)生利用視辰AR制作平臺制作AR內(nèi)容，涵蓋樹名、學(xué)名、科名、英文名、習(xí)性與特點等。

2.AR技術(shù)在《校園植物圖集》中的應(yīng)用

通過AR技術(shù)，學(xué)生通過下載視+APP，可以感受到所學(xué)知識點的三維模型，還有基于視頻的聲音、圖像、動作展示，可以大大提高學(xué)生的興趣，并且更加快捷，準確的吸收知識。視+可以展示的內(nèi)容形式：視頻，3D模型，3D動畫，全景環(huán)視圖，小游戲，交互按鈕等。視+平臺主要包含兩個方面。一個是app端，主要承載瀏覽和社交的功能，一個是web端，主要承載制作的功能。這里的web端從某種意義上來說它也是增強現(xiàn)實的一種SDK，能夠?qū)R制作的門檻極度降低，學(xué)生可以不用懂得任何代碼，隨便上傳一些圖片視頻，不用3分鐘便能制作出簡單的AR應(yīng)用。

老師引導(dǎo)學(xué)生將前期整理的植物圖片資料做成識別圖形式的植物標牌懸掛在校園植物上。學(xué)生可借助智能手機所安裝軟件的掃描功能，掃描識別圖，然后將獲取到的識別圖信息上傳到視+云服務(wù)端，云端篩選出對應(yīng)的AR內(nèi)容后，將結(jié)果返回到視+APP客戶端，同時呈現(xiàn)出AR效果。學(xué)生可以通過AR內(nèi)容，了解該植物的百科知識和擴展內(nèi)容，將植物的生物學(xué)知識以互動、3D、趣味性的方式展示出來。

三、AR技術(shù)在《校園植物圖集》編寫中的作用

1.提升《校園植物圖集》校本課程的趣味性

增強現(xiàn)實技術(shù)可以創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實情境， 運用3D模型呈現(xiàn)給學(xué)生豐富多彩的、形象化的圖像內(nèi)容，其新穎的學(xué)習(xí)方式和豐富多彩的學(xué)習(xí)內(nèi)容極大地提升了課堂教學(xué)的趣味性。[2]。由于AR技術(shù)具有視覺、聽覺和觸覺一體化的感知效果，學(xué)生在參與編寫《校園植物圖集》的過程中，可以感受真實情境體驗、動感交互穿越所帶來的體驗。不僅極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，更給學(xué)生提供了大量親身觀察、操作以及合作學(xué)習(xí)的機會，促進了學(xué)生的認知加工過程及知識建構(gòu)過程。

2.幫助教師講解和學(xué)生理解課本知識

AR內(nèi)容作為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)之間的媒體，用于知識的呈現(xiàn)與過程的演示，輔助教師更好地完成教學(xué)任務(wù)。[3]在傳統(tǒng)的校本課程編寫過程中，知識的傳輸主要通過文字、圖片、聲音、動畫和視頻的形式呈現(xiàn)。遇到比較復(fù)雜的情況，比如生物課的單子葉植物與雙子葉植物子葉數(shù)目、花瓣數(shù)目、營養(yǎng)器官上的區(qū)別，教師用語言很難把這些知識點表達得非常清晰。而采用AR技術(shù)組織教學(xué)，三維立體效果的呈現(xiàn)可以彌補這樣的缺憾，能夠把知識立體化，把難以想象的東西直接以三維形式呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生直觀感受到文字所表達不出來的知識。

3.為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了豐富條件

除了運用于校本教材編寫，增強現(xiàn)實教學(xué)資源存在形式多種多樣，根據(jù)采用的設(shè)備不同，可以將教學(xué)資源保存在網(wǎng)絡(luò)運營平臺、移動設(shè)備和紙質(zhì)圖書里，學(xué)生可以在不同的地方采用不同的設(shè)備調(diào)用增強現(xiàn)實教學(xué)資源進行隨時隨地的自主學(xué)習(xí)。教師也可以從繁重的重復(fù)性講解中解脫出來，有針對性地為學(xué)生答疑解惑，有助于傳統(tǒng)教學(xué)方式的變革。[4]

參考文獻

[1]曹新宇；運用數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新職業(yè)教育教材編寫[J]；《科技與出版》，2015（6）：57-59

[2]于丹，齊明艷，增強現(xiàn)實技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]，《軟件導(dǎo)刊：教育技術(shù)》，2015，14 （12）：86-88

[3]張洪波，增強現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用研究[D]，河南大學(xué)，2012

[4]雷靜，增強現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用[J]，《中國教育技術(shù)裝備》，2011 （35） ：7-8endprint