AR技術(shù)與傳統(tǒng)教育融合重塑教育新生態(tài)*

呂曉晴 鄭亞男 周桂英（通訊作者）

2017年7月20日，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，在人工智能飛速發(fā)展，并且向各行各業(yè)加速滲透的背景下，教育領(lǐng)域也成為其重要應(yīng)用場景之一。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普遍應(yīng)用特別是大數(shù)據(jù)、云計算和移動互聯(lián)等技術(shù)的發(fā)展，正深刻地改變著教育的面貌，推動教育向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、個性化和智能化方向發(fā)展。

一、“AR+”與傳統(tǒng)教育的融合后的現(xiàn)狀及意義

“AR+”與傳統(tǒng)教育的融合后意義，主要表現(xiàn)在兩個方面，一方面對于教育主體的學(xué)校來說，中國的高校可以與世界一流大學(xué)如哈佛大學(xué)、北京大學(xué)幾乎在同一起跑線上起跑。可能省去了海量的實驗室投資，但大幅度增加了學(xué)生的實踐能力，提高了教學(xué)質(zhì)量。另一方面，對于教育的實施者和參與者來說，增強(qiáng)現(xiàn)實（augmented reality， AR）技術(shù)，將真實環(huán)境和虛擬現(xiàn)實的景象結(jié)合起來，并強(qiáng)調(diào)虛擬對象與真實世界物體的交互的特性，當(dāng)它和教育深度融合后，教師能形象生動地表達(dá)自己的教學(xué)思想和內(nèi)容，營造教學(xué)環(huán)境，學(xué)生通過體驗式、實踐式的教學(xué)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣，提高了掌握知識、技能的效率。[1]

二、“AR+”與傳統(tǒng)教育的融合后在教學(xué)中的優(yōu)勢

AR技術(shù)和傳統(tǒng)教育深入融合后，在教育應(yīng)用中有很大的優(yōu)勢，我們將其主要概括為以下四個方面。

1.AR的浸入式體驗降低實驗風(fēng)險保障實驗?zāi)軌蚍答伜涂煽?/h3>

“AR+”教育后，學(xué)生可以在虛擬現(xiàn)實體驗實訓(xùn)過程，提高操作技能。比如，香港職業(yè)教育學(xué)院已經(jīng)用技術(shù)來教授飛機(jī)工程和建筑維護(hù)技能。AR技術(shù)通過對現(xiàn)實場景的精確建模和對真實道具的追蹤定位，還原真實的實訓(xùn)操作過程，幫助學(xué)生實現(xiàn)真實的操作訓(xùn)練，降低的實驗的風(fēng)險，同時能夠量化記錄全操作過程，數(shù)據(jù)量化考核并進(jìn)行指導(dǎo)。[2]

2.AR的浸入式體驗加強(qiáng)情感熏陶提升人文素養(yǎng)

“AR+”教育后，為學(xué)習(xí)者提供一種沉浸感，讓學(xué)生置身于現(xiàn)實世界的問題情境之中，這是一種綜合的真實的主觀體驗。最近的一項教學(xué)研究就是基于AR 帶來的存在感、即時性和浸入感，比如在2017年，非營利組織“Global Nomads”在美國和中東的20間教室中，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立了一個虛擬現(xiàn)實世界。通過該項目的虛擬現(xiàn)實模擬，學(xué)生們可以在約旦或肯塔基州的農(nóng)村街頭漫步，沉浸在他們的日常生活中，了解沿途的其他文化和風(fēng)景。這項研究表明，讓學(xué)生了解和經(jīng)歷到不同地區(qū)的生活以及 AR 場景中的收獲的體驗存在著顯著的相關(guān)性。

3.AR的遠(yuǎn)程技術(shù)促使教育的公平化提升教育質(zhì)量

“AR+”教育后，可以實現(xiàn)不同地區(qū)的老師、學(xué)生聚集在一個虛擬課堂中上課，并且達(dá)到真實、實時的互動。因此，很多發(fā)達(dá)城市的優(yōu)質(zhì)教育資源就能傾斜到農(nóng)村等教育欠發(fā)達(dá)地區(qū)，讓這些地方的孩子也能享受到優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。

三、“AR+”與傳統(tǒng)教育的融合后塑造教育新生態(tài)

1.利用信息化元素構(gòu)建“AR+”教育的現(xiàn)代教學(xué)模式

（1）首先，從技術(shù)層面來看，建立數(shù)據(jù)平臺。比如現(xiàn)有大數(shù)據(jù)平臺、云服務(wù)平臺、J2EELAMP平臺的使用，為“AR+”教育提供了很好的平臺。計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和移動終端設(shè)備（iPad，智能手機(jī)）的發(fā)展也終于打破了時空的限制，為學(xué)習(xí)者提供了開放的、自主的學(xué)習(xí)空間。比如基于IOS&Andriod、ObjectC&J、移動設(shè)備技術(shù)的支持下的移動工具的使用。總的來說，增強(qiáng)現(xiàn)實化的實現(xiàn)離不開AR、C++@C#、U3D@UE4等技術(shù)的支持和應(yīng)用。

（2）其次，從理論層面來看。支持平臺化的翻轉(zhuǎn)課堂、混合學(xué)習(xí)以及多模態(tài)的教學(xué)方式的運(yùn)用；隨著生活節(jié)奏的加快，讓人們迫切要求能夠根據(jù)自己的碎片化時間安排，隨時隨地在移動中進(jìn)行知識碎片化及自動學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方式的使用；各個互聯(lián)網(wǎng)大亨的智能化平臺開放，提供了智能化中行為分析、定向推送、人機(jī)交互以及增強(qiáng)現(xiàn)實化中提供的實訓(xùn)實戰(zhàn)、體驗教學(xué)和情景教學(xué)的理論和實踐支撐。

（3）最后，從應(yīng)用層面來看，基于平臺化的MOOC、微課、課程平臺的使用；移動化中各種APP、即時通訊、論壇的使用；智能化下教育模式由從大眾化到個性化實行，教育的參與者和實施者能夠進(jìn)行個性化教和學(xué)；增強(qiáng)現(xiàn)實化中的增加現(xiàn)實的場景應(yīng)用。

2.制定“AR+”教育的教學(xué)應(yīng)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建教學(xué)應(yīng)用體系

（1）首先，建立“AR+”教育的教學(xué)應(yīng)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)配備硬件資源“AR+”教育的深度融合，“AR+”教育的教學(xué)應(yīng)用中會出現(xiàn)很多與現(xiàn)行的教育應(yīng)用不一致的地方，這就需要政府職能部門根據(jù)“AR+”和傳統(tǒng)教育融合后，產(chǎn)生新的特性，建立新的教學(xué)應(yīng)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。給“AR+”教育的教學(xué)應(yīng)用提供理論支撐和參考依據(jù)。

（2）其次，制定與專業(yè)相適應(yīng)的教學(xué)應(yīng)用體系配備豐富教學(xué)資源根據(jù)“AR+”教育與本專業(yè)結(jié)合的緊密程度，各個專業(yè)由學(xué)術(shù)帶頭人、學(xué)科的骨干教師以及企業(yè)的工程師，通過討論、調(diào)研等多種形式，制定與本專業(yè)相適應(yīng)的教學(xué)應(yīng)用體系建設(shè)方案，為后續(xù)課程的開展提供有力的保障。政府職能部門和高校通過課程立項、課程評審、定制開發(fā)、 課程結(jié)題一系列的流程，不斷的完善和擴(kuò)大資源庫，并且對于對于課程資源和實驗室配合教學(xué)應(yīng)用場景進(jìn)行測試。

隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，在“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略背景下，AR技術(shù)與傳統(tǒng)教育的深度結(jié)合已開啟，讓優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源充分地被利用，極大地放大教育產(chǎn)能，通過大數(shù)據(jù)實現(xiàn)個性化教學(xué)，進(jìn)行因材施教。同時不斷推動教育方法、教育方式的不斷變革，塑造出教育的新生態(tài)。[3]

[1]萬力勇，康翠萍.互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)客教育：構(gòu)建高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育新生態(tài)[J].教育發(fā)展研究，2016（7）：59-65.

[2]蔡蘇，宋倩，唐瑤.增強(qiáng)現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境的架構(gòu)與實踐[J].中國電化教育，2011(8).

[3]張寶運(yùn)，惲如偉.增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)及其教學(xué)應(yīng)用探索[J].實驗技術(shù)與管理，2010(10).