增强现实技术在手机课堂的应用探索

王永斌 刘玮 徐昱

【摘要】增强现实技术是将虚拟现实信息与真实世界相叠加，对现实世界的信息进行强化的技术。随着其研究的深入，在教育教学中的应用领域也不断拓展。本文以常州纺院《搜索引擎营销》课程为例，研究了增强现实技术在课程教学中的应用。

【关键词】增强现实；手机课堂；搜索引擎营销；在线课程

虚拟现实（VirtualReality，简称VR），是将计算创造虚拟的3D世界通过VR设备呈现在用户眼前，让用户享受身临其境的体验。分析其在教育领域的应用，不难发现，由于其从设计的初衷上已经将用户从真实的世界中割裂出去，这显然不利于教育工作的进行。

而VR的另一分支———增强现实（AugmentedReality，简称AR），是将经计算处理之后的信息与现实世界叠加，对现实世界作出扩展。目前AR技术面临着视觉呈现方式、目标追踪定位等瓶颈，社会关注程度也远不及VR，但长远看，随着移动互联、移动计算以及新的识别技术、传感技术的发展，其前景广阔，更能方便地与教学结合。

一、增强现实技术的教育应用

（一）AR技术应用的特点

AR技术将各种数据和信息应用到现实世界中，使其与真实世界共同存在。再通过相关的软硬件系统，使用户在现实世界中活动时，能自然地使用这些信息，实现与虚拟世界的交互。与一般的VR技术应用相比，AR具有以下特点。

（1）将虚拟世界的信息与现实世界进行叠加，具有更高的真实性；

（2）随着技术的进步，AR正逐渐摆脱设备的限制，一个摄像头、一台定位仪，甚至是一台手机，就能实现其应用，实用性更高。

（3）由于实现了虚拟信息与现实世界的同步显示，互动性更强、实时性更好。

（二）AR在教学中应用的特点

目前，AR的应用领域与VR尚难清晰区分，在军事、医学、航空航海、娱乐等领域应用广泛。有学者认为，AR在教材、技能培训、情景教育等方面将对教育的发展产生深远影响。笔者认为，在当前智慧教室的支撑下，AR技术及其理念已经可以在教学中采用，去改善教学活动，能对教学活动产生以下帮助。

（1）更好地支持情景式教学，帮助学生和老师融入场景，加深学生的学习印象。

（2）学习中可以更有效地向学生提供支撑材料和资料，如过程、变化、微观世界等展现更加充分。

（3）学生的学习活动更加自然，更容易得到系统响应，实时获得学习评价，有利于知识的掌握。

（4）学习内容吸引力更强，也方便引导学生在学习中合理使用包括手机在内的移动设备，让移动设备成为课堂的助力，而不是阻力。

二、AR技术在课堂中的应用探索

（一）《搜索引擎营销》课程教学中存在的问题

《搜索引擎营销》是笔者所在学校电子商务专业的重要课程，教学内容包括搜索引擎原理、优化、推广等内容，多属于营销学和网络的结合，又不能简单地用网络营销来进行概括。在引入手机课堂之前，存在以下问题。

1.手机成为课堂大敌

随着科技的进步和经济的发展，手机成为生活必须品，即使学校课堂也无法避免手机的入侵。学生在课堂上用手机上网、看书、游戏，严重干扰了教学活动的正常进行。老师、家长、专家纷纷出言，支持“无手机课堂”。手机俨然已经成为课堂大敌。然而，社会在发展，科技在进步，学习也在变化。“无手机课堂”初衷是好的，但在实际实行中很容易引起学生的抵触，甚至影响学生的学习主动性，更不符合发展的趋势。

2.教学资料分发困难，利用度不高

老师收集和整理了大量课程相关的资料，如营销方案、实施案例、过程相关资料（文字、图片、视频）、国内外院校的课程录像或专家讲座等。受教学环境、教材资料、教学方式的限制，学生只能通过老师的介绍、分发获得有限的部分，无法按使用需要获取资料。

3.学生参与主动性不高，教学互动少

尽管在教学中较多得采用了分组学习，包括分组讨论、任务、汇报、测评等形式，但教师精力有限，在引导、讲解、考核、测评等环节投入较多，而小组学习过程中无法有效兼顾各个小组的情况，难免关注不足，师生互动交流、小组间的交流相对较少。

4.“大课堂”和“因材施教”的矛盾

本课程多采用合班教学，即教学进度和教学要求相同的两个或两个以上自然班一起上课，导致教学班人数多、学生情况复杂。如高中时的文科生和理科生、高中起点和中专起点的学生在同一个教学班等，学生个人的学习特点和能力差别明显。传统的教学方式很难进行有效的差别化教学，实现因材施教。

（二）AR在课堂上的应用

为解决以上问题，笔者尝试性开展基于手机APP的“轻翻转课堂”教学尝试，较多地采用了AR的相关技术和理念，起到了很好的效果，如以下三个案例。

案例1：二维码实現扩展资料的提供

搜索引擎原理部分，知识内容抽象，部分学生可以很容易地理解教学内容，但对于仅仅了解了计算机基本操作，对计算机和网络原理几乎一无所知的文科生来说，理解困难。为此，在分组任务书的相关资料部分，将所需的材料（包括直接的文字、视频资料，也包括互联网上的资料链接）分层次、分类别地在资源库中组织为专题页，以二维码的形式放置在任务书中。而页面中的资源均进行了标定，凡通过此页面进行访问的，会记使用时间、使用进度等信息。既方便学生找资料，不至于无从下手；另又方便教师掌握学习资料的使用情况，进而分析出学生的基础知识掌握情况。

案例2：嵌入式资源推送替代检索

在结合节日的搜索引擎营销方案设计教学中，在教学视频、教学动画、教学文档等的适当位置嵌入相关资源或链接，实现准确推送，提供学习资料，帮助学生快速找到所需的参考材料，需要时直接点击链接进即可跳转，省去了到搜索引擎或者资源库中去检索的过程，方便了学生的使用，大大提高了资源的使用效率。

案例3：录播系统实现实景交互

在课程搜索引擎推广实践部分，为加深学生理解，利用录播教室的远程交互功能，与企业教员进行互动，通过企业画面让学生实时了解企业的工作场景和相关操作的实施过程，也让校外教员方便地参与到教学活动中来，实现了教室和企业实景交互。

此外，还做了以下AR理念的尝试。

1.教学实时录播。

录制包括讲课、讨论、分组汇报、实践操作等教学实况，存储到教学资源库中，支持学生对任意内容的回看。不管是学生在课后对尚未理解的知识的继续学习，还是对自己表现的分析，或者教师去分析自己的授课情况以及学生的学习状态，都有重要价值，对课程资源库的建设也有帮助。

2.适合手机应用的教学资源库建设。

以往教学网站和資源库的建设中，多针对PC设备。而随着平板、手机等移动设备的普及，移动智能设备对学生的影响已经远超PC。移动设备使用简单、携带方便、无需电源、无线连接等相比于PC更加方便，教育应用前景广阔。但移动设备访问基于pc的网站，展现效果、使用效果、资源、检索等存在着不少问题。本实践中尝试了基于手机的课程教学资源库建设，能更好地适应移动设备的使用需要，对课程教学起到了很好的辅助。

3.仿真的实践教学环境。

以往教学中，设计大于操作，且学生设计的方案、掌握的方法很难进行实操，难以看到实施的结果。本课程采用了全仿真的实验系统，与企业实际应用平台在操作过程、管理方法、实施效果等方面完全相同，平台还同时构建了一个基于真实网络环境的模拟沙箱，用一个独立搜索引擎系统，将实践教学的成果进行应用。通过一个仿真的系统让学生真实地掌握相关操作、分析和解决工作过程中的各种问题，对提高学生的知识技能的灵活运用非常有利。

三、引入AR后课堂的变化

通过分析课程教学中学生的变化，可以看出，AR在教学中应用主要产生了以下效果。

（1）通过AR技术，诸如搜索引擎原理、蜘蛛程序的运行机制、索引库的形成机制等原本非常抽象的概念，很方便地通过动画和游戏对学生进行了展现，信息呈现更加直观、描述更加形象，能很好地吸引学生的注意力，同时也淡化了因相关领域知识掌握情况不同对这些知识理解时的差异。

（2）实景互动的教学设计，很好地满足了学生迫切需要了解所学知识在企业实际工作中的作用和实施方法，走进未来的工作场景。同时，与过去所采用的带领学生进行企业考察或实习相比，时间和经济上更加节省，也减少了相关管理上的投入，具有极高的性价比。

（3）通过AR技术理念，对学生所需的学习资料能在一定程度上实现“按需”提供，不同层次的学习资料，能更好地满足不同层次的学生学习使用，虽然还无法完全实现因材施教的教育理念，但一定程度上在教学中体现了对不同学生的差异化对待，学生的学习效果更好。

（4）全仿真模拟实践教学系统的运用，让学生实践操作更接近于实际应用的同时，也让学生切身感受来自市场的要求和影响，使得学生在学习过程中精力更加集中、兴奋度也更高，实践教学的效果和学生实践操作的能力相比于过去都有了显著的改善。

四、结语

笔者在参考了国内外众多教育工作者将AR技术应用教学活动的经验后，在进行手机课堂教学尝试过程中，将AR技术的相关理念以一些较为简便、易于实现的方式实施于教学过程中，可取得较好的效果。从技术来看，所应用的技术都很简单，并没有使用诸如沉浸式场景、VR显示等高科技，但在理念上借鉴了AR技术，将网络教学环境、模拟教学系统与通过手机实现的在线课堂很好地进行了结合。这一尝试，对高职院校信息化教学改革具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]齐立森，皮宗辉，徐苗，王树国.增强现实的技术类型与教育应用[J].现代教育技术，2014（11）：18～22.

[2]徐媛.增强现实技术的教学应用研究[J].中国远程教育，2007（10）：68～70.

[3]胡志标.增强教学效果拓展学习空间———增强现实技术在教育中的应用研究[J].远程教育杂志，2014（02）：106～112.

作者简介：王永斌（1979—），男，汉族，辽宁大连人，硕士，讲师，工程师，研究方向：教学信息化、教育技术装备等；刘玮（1983—），女，汉族，江苏南京人，学士，研究实习员，研究方向：教学管理和管理信息化；徐昱（1981—），男，汉族，江苏高邮人，工程师，研究方向：现代教育技术。