增强现实技术在高职教育中的契合度分析①

    黄婕

    [摘 要] 结合增强现实技术的概念原理，分析了增强现实技术在教育领域的需求及优势，设计了增强现实技术在高职教育的实践、实习教学环节的功能模块。分析表明，增强现实技术有利于提高学习者对抽象知识的理解，提高学生的自主学习能力，有效地提高学习者的学习效率，满足高等职业教育职业技能核心能力的需要。

    [关 键 词] 增强现实技术；高职教育；AR

    [中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）01-0015-01

    一、引言

    增强现实技术始于20世纪60年代，伴随着互联网技术、移动智能终端和计算机视觉技术的迅速发展，增强现实技术的应用范围也在不断拓展。20世纪80年代开始，增强现实技术开始应用在高等院校、企业科研的实验中。随着移动学习趋势和计算机技术的发展，AR技术在教育领域的应用已经出现在教育软件、教育产品、图书、教育游戏等方面。因此，研究增强现实技术在教育领域尤其在高职教育中契合度的分析非常重要。

    二、增强现实技术的概述和需求分析

    增强现实技术的概念在1990年由美国波音公司的Tom Caudell在进行布线操作时，利用布线系统增强了现实视觉感知[1]，由此提出了增强现实（Augmented Reality）这个名词。将增强现实技术概括为：真实世界一定空间、时间范围内无法感知的信息（比如视觉信息、声音、味觉、触觉等）制作成虚拟的信息，用以叠加到真实环境中，且能被使用者交互感知的技术。

    在高等职业教育中，传统的授课多采用讲授、演示、讨论、练习等方法，有利于教师发挥课堂的主导作用，而不利于学生自主学习、自主思考，学生的学习积极性不高。相比较传统的教学模式，增强现实技术能弥补传统教学的各种不足。而利用AR技术合成的虚拟环境，能让学习者真实地感受抽象的学习内容，并有效地进行交互且迅速做出交互的反馈结果，能较准确地指导下一步的操作，整个学习过程符合刺激—反应的联结过程，大大有助于学习效果的提升[3]。

    三、增强现实技术的教育教学优势

    （一）真实还原教学环境，三维展示教学内容

    将虚拟信息和现实世界的信息有效合成后的增强现实技术，让他们在模拟的“真实”环境中体验、学习。将抽象知识利用3D效果模型呈现出来，学习者通过立体模型比传统的平面模型去体会想象抽象知识更直观、更可靠。有助于学生立体思维的训练、抽象知识的理解。

    （二）实时交互、及时反馈、拓展知识内容

    增强现实技术利用用户交互技术使学习者能与物理环境中的虚拟对象自然交互。学习者和虚拟对象实时交互，既增强了学习趣味性，又提高了反馈的及时性。增强现实技术同时多途径展现信息，给知识的关联拓展了更广的渠道。知识体系通常章节与章节、学科与学科之间都是关联的，且图片、文字、视频、动画等多种多样的知识展现方式，让关联的知识容纳在学习环境中，有利于学习者知识面的扩展和知识体系的构建。

    （三）教学环境的普适性、安全性

    增强现实以图像技术为基础，学习者通过图形扫描识别为入口感知世界，对比真实物理世界也是将图像信息保存至数据库，当学习者利用增强现实技术的图像扫描，则可以在虚拟环境中获取更多信息。同时，AR技术能模拟危险系数较高的实验环境和实践情境，能有效地避免不可逆转、不可恢复的伤害，提高了教学的安全性。

    四、AR技术在高职教育中的应用

    （一）AR实验系统

    AR实验系统依据高职教育的实验大纲要求和真实实验装置、设备来设计开发，该实验系统针对投资大、环境要求高的实验环境有较高的开发价值。此系统的基本功能是：利用AR技术的显示技术将实验原理、设备和工具等信息通过预习内容发送给

    学习者；设计好实验步骤和实验工具使用规范，学习者可以利用AR技术模拟真实实验操作、方法和步骤，及时与AR系统实时交互；设计出实验评估系统，将学习者的操作过程与实验系统设計好的流程比较，对学习者的操作技能做好评估；系统根据学生的操作方式、方法和步骤生成实验报告。

    （二）AR实习系统

    AR实习系统依据高等职业教育的人才培养方案和教学大纲，以行业企业的代表性真实生产装置为参照，结合实习教学要求系统开发。此系统的基本功能为：设计好生产装置、设备的规范化操作、装配和维修流程；学习者利用显示技术获得相关设备的提示说明信息；学习者按照提示进行典型实际生产中的操作方式、方法和步骤，与增强现实实习环境中的设备进行操作，实时交互；设计出实习评估系统，将学习者的操作过程与实习系统的规范化流程比较，对学习者的实习操作技能做评估；给出改进方案，及时地更正实习操作中的错误操作，提高学习效率。

    五、结语

    文章利用现阶段先进技术设计出的增强现实系统能有效提高学生的学习效率和学习积极性，有利于教师与学生之间的沟通交流，且该系统平台的提出为高等职业教育中实践实习教育提出了新想法，为高等职业教育的教学改革作出了重要贡献。

    参考文献：

    [1]吴帆，张亮.增强现实技术发展及应用综述[J].电脑知识与技术，2012，8（34）：8319-8325.

    [2]张伟.增强现实技术及其应用研究[J].电脑编程技巧与维护，2012（6）：66-67.

    [3]武霞.手势识别研究发展现状综述[J].电子科技，2013（6）：171-174.