AR技術(shù)在高校實踐教學(xué)應(yīng)用的研究

摘 要：由于當(dāng)今時代的不斷發(fā)展，AR技術(shù)已經(jīng)被越來越重視，由于其本身具有的高科技元素，和強(qiáng)大的實際應(yīng)用能力，在各個領(lǐng)域都受到了廣泛的歡迎。AR技術(shù)在高校實踐教學(xué)中不斷深入。AR技術(shù)課程是當(dāng)下數(shù)字媒體專業(yè)學(xué)科的必修課。本文從AR技術(shù)專業(yè)課程入手，詳細(xì)探討其教育現(xiàn)狀，并更深一步提出AR技術(shù)應(yīng)用的需求和要點。目的是要全面的實際教學(xué)過程中提高通過AR 技術(shù)的教育效果和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：AR技術(shù);數(shù)字媒體;教學(xué)應(yīng)用

AR技術(shù)由于其特殊優(yōu)勢開始被當(dāng)今高校重視，并且在高效的實踐教學(xué)中逐漸應(yīng)用，AR教育使學(xué)生能夠看到現(xiàn)實世界中融合的虛擬對象，并增加了他們對虛擬事物的體驗感。本文主要將介紹AR技術(shù)在AR技術(shù)引擎過程中的使用。 AR技術(shù)作為一種新興的技術(shù)手段，高校進(jìn)行科學(xué)教學(xué)的必要技術(shù)。AR技術(shù)本身是一種集抽象與復(fù)雜一體的科學(xué)技術(shù)，它的圖形外形是相對復(fù)雜并且實用的。AR技術(shù)在本課程中的應(yīng)用，為信息技術(shù)學(xué)習(xí)增添了樂趣，從而提高了高校教師的教學(xué)效率，為學(xué)生提供了更直觀、更生動的3D視覺沖擊。AR技術(shù)能夠達(dá)到時刻跟蹤虛擬技術(shù)利用相機(jī)完成虛擬世界的建構(gòu)，并使用相應(yīng)的成像技術(shù)融合現(xiàn)實世界和虛擬世界的信息。該技術(shù)能夠?qū)⑻摂M與現(xiàn)實相融合，達(dá)成兩者之間的交互作用，并且通過屏幕擴(kuò)展或補(bǔ)充技術(shù)手段來填充該方面的技術(shù)空白。

一、AR技術(shù)在高校實踐教學(xué)應(yīng)用的現(xiàn)狀

AR技術(shù)課程內(nèi)容包括場景構(gòu)建、動畫操作系統(tǒng)、畫圖和實際技術(shù)等，Unity基礎(chǔ)、3D Max建模等，也涵蓋在其中，增加了教學(xué)工作量教師的工作量和難度。AR技術(shù)課程教授了地形系統(tǒng)、空間、粒子系統(tǒng)及其密切關(guān)系。教科書包含許多案例供學(xué)生學(xué)習(xí)。AR技術(shù)課程的教學(xué)操作都是按照3D圖形輪廓進(jìn)行建設(shè)，但教科書圖紙都是2D圖形。換句話說，只是從單純的理論探討無法達(dá)到實際的教學(xué)水平。沒有很強(qiáng)的圖像識別能力，學(xué)生不能夠清楚地識別教科書中的3D圖形結(jié)構(gòu)。AR技術(shù)擁有超強(qiáng)的圖形模擬技術(shù)和超真實的物理效果。在實際的場景效果中，要進(jìn)行多步驟執(zhí)行，比如AR技術(shù)為基礎(chǔ)的開發(fā)環(huán)境，C語言的運行環(huán)境，還有對硬件要求很高的空間建模3D Max設(shè)備。但是，實際上，許多高校并不能夠滿足提供該課程的實驗室來達(dá)到硬件資源要求，因此運行某些AR技術(shù)的程序可能會斷斷續(xù)續(xù)或閃爍。

二、AR技術(shù)在高校實踐教學(xué)應(yīng)用的必要性分析

通過AR技術(shù)應(yīng)用的課程所面對的學(xué)習(xí)對象或理論結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，使學(xué)生難以理解學(xué)習(xí)知識的結(jié)構(gòu)，無法對要學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行合理的建模，導(dǎo)致在最后程序運行中出現(xiàn)一大堆問題發(fā)生。但是，利用AR技術(shù)認(rèn)真表征3D游戲物體模型，有助于學(xué)生形成物體結(jié)構(gòu)識別的具體形象，從而跟上現(xiàn)代科技教育的進(jìn)步，加強(qiáng)課堂教育，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。AR技術(shù)課程的實際操作需要學(xué)生根據(jù)教科書的公示方法3D空間內(nèi)建模并導(dǎo)入AR環(huán)境進(jìn)行編程。目前，中國大部分大學(xué)關(guān)心的是教學(xué)理論表達(dá)不明確，而是實際環(huán)境硬件配置限制不能滿足實際操作的教育要求，以及保證實際操作的完整教育質(zhì)量。AR技術(shù)促進(jìn)學(xué)生更正確地感受到游戲?qū)ο蠼＃钛a(bǔ)傳統(tǒng)動手教育的不足。AR技術(shù)課程的傳統(tǒng)教科書的語句表述不清，教育資源有限，擴(kuò)大了理解難度。但是，現(xiàn)在的AR技術(shù)可以補(bǔ)充數(shù)字教育資源，彌補(bǔ)短板，擴(kuò)展數(shù)字學(xué)習(xí)的深度和廣度。這方便了學(xué)生去獲取知識，提高了知識獲取的效率。

三、AR/VR技術(shù)對高校實踐教學(xué)應(yīng)用的研究內(nèi)容

如今的教學(xué)內(nèi)容是按照特定的教學(xué)流程或者教學(xué)步驟進(jìn)行的教育的每一步都有特定的要求，是一種比較固定沒有特殊原因不能更改的活動過程。一般來說教學(xué)實踐內(nèi)容主要包括具有中心意義的教學(xué)思想或者理論，并且有教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)目標(biāo)，操作順序，和合理的師生配合，最后再教學(xué)結(jié)束后對教學(xué)進(jìn)行評價和改進(jìn)。每種不同的教學(xué)實踐內(nèi)容都有各自的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)特色，形成他們特有的教學(xué)模式。但是作為合理的教學(xué)實踐內(nèi)容，要整體把握住教學(xué)實踐中心思想和各要素之間的合作關(guān)系，并且還要突出實踐活動中的可操作性和合理性。AR技術(shù)在高校實踐教學(xué)應(yīng)用對特定的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)各要素都有很深刻的影響，能夠增加學(xué)生對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力從而達(dá)到提高高校教學(xué)效果的目的。

3.1 重新組建合理的教學(xué)理念

過去以往的教育理念是老師作為課堂的主體不斷的向?qū)W生灌輸知識。現(xiàn)在很多高校的教育就是老師不給與學(xué)生自我操作的機(jī)會，只負(fù)責(zé)將理論進(jìn)行講解，學(xué)生沒有辦法通過實際的動手操作來完成對知識的深入了解，而AR /技術(shù)是一種能夠帶領(lǐng)學(xué)生達(dá)到沉浸式、概念性和互動性的科學(xué)技術(shù)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中得到情境感知功能。學(xué)生能夠通過AR技術(shù)來將老師課堂中生澀難懂的知識進(jìn)行溫習(xí)，通過實際操作來加深對理論的了解，與此同時，AR技術(shù)能夠打造出來的虛擬環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境幾乎一樣，學(xué)生不存在使用AR后會出現(xiàn)失落感，AR技術(shù)中的教育思維不僅僅是告訴要學(xué)習(xí)的學(xué)生知識到底是什么，而是讓他們親身感受知識。從書本上生硬的理解知識到實際環(huán)境中體驗知識是學(xué)習(xí)方式的改變。學(xué)生將虛擬與現(xiàn)實相結(jié)合并且加之場景互動，將以往傳統(tǒng)的被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃犹剿餍詫W(xué)習(xí)，改變教育的思維方式。

3.2 將過去的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行改革

在過去教育中，教育的主要目的是將教師的知識傳授給學(xué)生。然而隨著課程的不斷改革，學(xué)生通常對老師講述的知識達(dá)到一知半解的程度，或者對老師講解的知識毫無頭緒。老師常常在講臺上講的熱火朝天，學(xué)生在下面玩的不亦樂乎。真正能夠認(rèn)真聽講的學(xué)生少之又少，故而傳授知識的目標(biāo)是完全無法實現(xiàn)的。AR技術(shù)模式教學(xué)可以利用學(xué)生之間的互動、或者師生之間的互動等方式鼓勵學(xué)生去自行參加課堂學(xué)習(xí)并且高質(zhì)量的進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，其根本目的是學(xué)生通過體驗式學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對知識的興趣，增加對知識的了解，增加當(dāng)前課堂的學(xué)習(xí)效率。

3.3 操作程序的改變

每種教育方法都有相應(yīng)的操作流程和順序步驟。也就是說，它整體的引導(dǎo)著課堂教師和學(xué)生先做什么，然后再做什么。以往的課堂中操作程序大多數(shù)是根據(jù)教師來決定的，是教師協(xié)調(diào)和組織課程教學(xué)、評價等過程的一種方式。AR 技術(shù)模式的課堂課程增強(qiáng)了互動課程過程，可能需要在課堂上與學(xué)生共同探討互動才能完成課程內(nèi)容。課堂檢測等環(huán)節(jié)操作形式也與傳統(tǒng)課堂發(fā)生了顯著變化，整個課堂教育過程已經(jīng)發(fā)生了徹底的改變。

3.4 師生角色轉(zhuǎn)變

以往的教學(xué)的一種常見形式是老師在課堂上主要講課，學(xué)生在講臺下聽課。課堂始終以教師為作為中心。在這種形式下，學(xué)生容易失去了自我，認(rèn)為課堂通常與他們無關(guān)。在教室里開小差，課堂效率低下。在如今的新模式下，教師可以為每個學(xué)生設(shè)計不同的內(nèi)容，滿足于不同學(xué)生的需求，這往往要求學(xué)生交互完成。如此這般的課堂是根據(jù)學(xué)生自身開展起來的，學(xué)生是課堂的重點，教師是課堂的指引者，通過這種教師和學(xué)生角色的轉(zhuǎn)變，提高了學(xué)生在課堂上積極參與學(xué)習(xí)的能力。

3.6 教學(xué)評價方式的改變

在以往的課堂中，教師很難對多個學(xué)生進(jìn)行認(rèn)真的關(guān)注，尤其是個別學(xué)生。在AR技術(shù)教育環(huán)境中，教師可以通過學(xué)生互動活動，使用AR技術(shù)教育系統(tǒng)達(dá)到實現(xiàn)對學(xué)生不同的評價。 例如，學(xué)習(xí)學(xué)科專業(yè)知識點設(shè)置試題，可以讓學(xué)生自行選擇，再利用系統(tǒng)對學(xué)生的操作進(jìn)行判斷，為提供學(xué)生知識熟練程度的測試。該測試能夠同時提供給所有學(xué)生，這就解決了以往課堂教師無法關(guān)注到每一位學(xué)生的問題。

結(jié)語

AR技術(shù)是一種高效的教學(xué)教材，可以讓教師的課程風(fēng)格和圖像變得生動有趣。能夠增加學(xué)生的對于學(xué)習(xí)的興趣，使他們能夠在舒適輕松的環(huán)境中自主學(xué)習(xí)。這種通過AR技術(shù)進(jìn)行的探究式學(xué)習(xí)，可以提高學(xué)習(xí)效率，增加學(xué)習(xí)效果，在高校實踐教學(xué)中不斷應(yīng)用，因此，需要從多方面推動和加速這種科技與教育的深度融合。

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作者簡介：

劉挺，講師，江西上饒人，1982年5月，學(xué)歷：本科，學(xué)位：碩士，研究方向：計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，工作單位：上饒幼兒師范高等專科學(xué)校。

注：本文系江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目一般項目“AR技術(shù)在計算機(jī)組裝與維護(hù)課程實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用研究”階段性成果（項目編號：191259）