尹红果
(湖南环境生物职业技术学院医学院,湖南 衡阳 421005)
AR技术是波音公司的研究员汤姆·考德尔最早提出增强现实(AR)的概念,它的目标主要是实现虚拟、真实环境对接和实时互动。本文通过分析AR技术在教育教学方面的应用,试图将AR技术引入化学课堂,旨在构建可视的、立体的、互动的新型教学平台。
AR技术具有结合虚拟和现实,即时互动和3D定位三大特点,不仅为广大教师和学生提供非常广阔的学习环境,基于该技术的学习资源也越来越丰富,越来越普及,学习者只需要一个智能手机就可以轻松体验。当前AR技术在教育方面的应用主要体现在以下几个方面。
创设教学情境是一项常规的教学工作,逼真、生动、有效的教学情境的引入,可以充分调动学生的主观能动性,对提升教学效果和促进教学改革起到了相对重要的作用。目前,很多教师尝试在课堂引入AR技术创设教学情境,例如,结合多年的观察与学习经验,吴吟将基于AR技术的“AR情境教学”应用在中职课堂教学,有效地提高学生学习的积极性。马来西亚的研究人员利用AR技术将课堂内容制作成“魔法书”用于课堂教学,通过情境化故事这种全新的教学方法和学习体验,充分调动了学生兴趣,取得了不错的教学效果,也因此证明了基于AR技术创设情境的教学方法在教学改革中的有效作用。
传统的教学方式枯燥乏味,尤其是我国长期存在的“填鸭式”教育更是如此。这种现状不仅导致学生学习兴趣不佳,精力涣散,更甚者造成了少数学生厌学、弃学等极端行为。AR技术发展至今已经日趋完善,基于该技术的互动性,可视性和立体化特点,在培养学生兴趣的同时,可以让学生全神贯注参与学习过程,很好地弥补了传统教育存在的弊端。例如,通过AR技术进行的虚拟仿真教学模式,可以通过虚拟模仿物理过程,历史事件,化学反应,地理地貌、人体构造,生理活动、天体运动等来辅助教学,极大地提升了学生的学习兴趣,让学生在教学过程中身临其境的体验学习实践的乐趣。
古希腊语里,教育和游戏只有一字之差,由此说明,教育和游戏的关联性古来有之,通过开发游戏,参与游戏我们可以受到教育,发展智能,这种方式也普遍受到大家的青睐。有研究者利用AR技术,建立了一个虚拟的主题公园,学生通过课程前后参观、走访博物馆,将课堂中所学到的理论知识和实践相结合,对书本上相关抽象知识、实验、图画等有了更深的理解。“311地震”后,研究者针对日本的核事故提出课题,旨在帮助支持学生深刻理解核污染等科学问题,研究假定学校位于核电站附件,在氢气泄露事故发生时,可自行利用相关设备能收集虚拟的辐射放射值等数据,通过探究学生对原子核的认知和对现实问题的情感态度都较以往有了重大的改变。
近年来,利用AR技术开发和制作的教学产品层出不穷,AR在教育中的应用案例也涵盖了多个学科领域。综合化学各分支学科的课程特点,笔者认为AR技术引入化学教学具有以下几个方面的前景。
化学是一门基础学科,强调基本概念准确理解的同时也包含了很多抽象难懂的概念和物质对象,比如化学原子、分子的组成和结构,晶体结构等等。我们可以利用AR技术将化学相关内容制作成AR教材(目前在AR领域称为“魔法书”),当我们用移动设备(手机)APP进行扫描时,教材里面单纯的二维平面图便会展示成各种立体逼真的3D模型,这样的教材便于学生去理解生涩难懂的知识,学生通过感知后,对相应知识的理解和记忆便会相当深刻,从某种意义上来说,教师的教已于无形中转变成了学生的学。这种教学手段满足学生的好奇心的同时,也大大提高了学生对于化学的学习热忱。目前,这样的AR教材已经在人体解剖学,人体生理学,免疫学等等领域得到开发,相信化学领域的产品也会越来越多。
化学是一门以实验为基础的学科,这样AR技术在化学领域有了更广泛的应用和推广。目前,大部分高职学校化学实验室设备落后,仪器缺乏,有的甚至一个班的学生轮流公用一台仪器,教学效果极为不佳。化学领域的大型试验仪器价格又相对昂贵,要建立现代化化学实验室基本不可行。如果AR在真正的化学实验室发挥作用,便可弥补这种缺陷。基于AR技术的虚拟实验室既不会使学生缺乏真实感,还可以降低实验室耗资成本,是一种很实用,很新颖的实验教学手段。
综上所述,AR技术通过运用虚实结合的方法,让学生体验了与真实环境交互时相同的感受,提高虚拟教学的效果。随着AR技术的不断完善及教学改革的深化发展,AR技术在教学中的应用必定更加广泛,更加深化,从而改善教学模式、实验条件和实习环境。