融合AR技术的移动学习模式在室内设计教学中的应用

摘 要：增强现实（AR）技术是一种将真实世界和虚拟世界“无缝”融合的新技术，能够让学习者从全新的角度去探索学习的乐趣。本研究提出一种基于增强现实（AR）技术的移动学习模式，构建了基于增强现实（AR）技术的移动学习实验演示平台，并应用于室内设计课程的教学中，为学习者提供全新的学习体验，解决了室内设计课程中，某些概念难以用传统的课堂教学方式来讲解的难题。通过教学过程中的操作评价与反馈调查，基于增强现实（AR）技术的移动学习模式能够让学生进入一个新的学习维度，学生可以很容易地想象室内设计中的空间关系，理解复杂的概念，能有效地改善学生对室内设计的空间认知度，提高学生对室内设计的学习兴趣。

关键词：增强现实;移动学习;空间认知;虚拟世界

0 引言

《国家中长期教育改革和發展规划纲要（2010-2020年）》中，已明确指出了教育的研究目标：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。”随着科学技术的发展，高科技已经渗透到教育领域。然而，在室内设计教学中依然采用传统的教学方式，明显滞后于现代信息化社会。Gredvig等人认为增强现实（Augmented Reality，简称 AR）技术作为新兴教育技术手段之一，将对教学媒体工具的变革，对教学模式、教育方法以及教育理念等产生重要的影响。美国新媒体联盟（NMC，New Media Consortium）早在2002年就曾在其主导的“地平线研究项目”中预测增强现实（AR）技术是最有前景的教育信息化技术，并将在教育领域中得到广泛应用。

1 文献回顾

1.1 增强现实（AR）技术在教育领域中的应用

增强现实（AR）是在近几年发展起来的一种新兴技术，它将计算机所形成的虚拟信息内容叠加到现实中的真实场景，对真实世界进行补充，使人们在视觉、听觉、触觉等方面增强对真实世界的体验，并能显著地改善使用者与环境之间的交互关系。甚至增强现实（AR）技术将变得更加人性化，它能够将沉浸式的体验引入人与人之间的交流中。因为它支持概念丰富的真实教育情景，有助于激发学生的学习兴趣。[1]在教育领域最早运用增强现实技术的案例是Billinghurst在2002年制作的Magic Book（魔法书）。[2]该案例是让儿童戴上增强现实眼镜，可以看到书本上虚实结合的场景。此外，Brown和Gabbard[3]描述了个性化学习和增强现实（AR）技术的组合如何产生更好的学习过程。研究表明，增强现实（AR）技术能够以更适当的方式满足每个学生的特定需求，为此他们提出了一种基于增强现实（AR）技术的学习过程模型，该学习过程采用了一种称为“生态发现”的增强现实（AR）模型，它包括一个在互联网上发现教育资源的生态学习过程，并将其作为对教育环境的补充，以激发学生的学习兴趣。

总之，增强现实（AR）技术的发展为教育领域提供了无限的可能，从儿童教育到老年教育。研究人员和教育工作者已开始认识到增强现实（AR）技术的教学潜力。在最近的文献回顾中，Alrashidi等人对68篇科技文献中关于增强现实（AR）技术在教育、高等教育和成人培训等教育用途的优点和局限性进行了归纳，将增强现实（AR）技术在教育领域中的优势总结为以下三点：

（1）提高了学生的学业成绩：通过激发学生的学习动机，增进学生对知识点的理解，使学生的学习态度更加积极，提高了学习的满意度。

（2）促进了教学中的互动，增强教学乐趣：通过引导学生的积极参与，培养学生的学习兴趣，为教师与学生之间提供了合作机会，改善了学生与教师之间的合作与交流情况，增进了学生与教师之间的互动，促进了学生自我学习的热忱。

（3）其他抽象概念的可视化：便于学生使用，通过可视化的方式对抽象概念进行直观理解，并降低材料的成本。

1.2 移动学习与增强现实（AR）技术的融合

实际上，增强现实（AR）技术也可以被认为是一种移动技术。为了扩大其在教育领域中的应用，增强现实（AR）技术可能必须遵循移动学习（M-learning）的轨迹，成为移动学习的一个组成部分。

随着科学技术的快速发展，我们已经进入数字时代的学习变革。世界各地的教育机构正在迅速适应这些新的学习方式，移动学习（M-learning）就是这些新的学习方式之一。移动学习将成为一种不可或缺的学习模式，既扩大学习者的学习空间，也增加了学习自主性。利用增强现实（AR）技术与移动通信技术建立自适应的移动学习环境，将为学生建立个性化学习平台。学生将以自己的进度、兴趣和能力推进学习，并通过展示一个互动层来指导学生完成学习任务和学习新内容。因此，在移动学习中融入增强现实（AR）技术必将使移动学习呈现出更加丰富多彩的内容，提高学生的学习积极性和空间认知能力。

本研究将以室内设计课程为例，对融合增强现实（AR）技术的移动学习模式进行探讨。增强现实（AR）技术应用于室内设计教学中，既要有先进技术作为保障，又要有相关室内设计课程理论作为支撑。不仅能为教学实践的指导起到“事半功倍”的作用，还能更好地提高教育的质量。因此，本研究通过系统的学习理论来指导实践，将增强现实（AR）技术融入室内设计课程中，以充分发挥信息技术在教育领域中的功能效应。

2 增强现实（AR）技术支持下的室内设计课程教学方法创新

通过引入增强现实（AR）技术，对传统的室内设计课程的教学方法进行创新，应用该技术强大的支撑平台以及相关的资源库等，为室内设计课程的教学服务，提高教学的深度和广度。此外，通过与相关资源库的链接，实时地掌握与室内设计相关的市场前沿信息，增加教学信息量，提高教学过程中的互动性和趣味性，具体在教学方法方面的创新主要体现在以下几个方面：

首先，要充分结合室内设计课程的教学目标和教学大纲的相关要求，对目前的室内设计相关的市场情况进行调研与分析，除了把握最新的市场动向之外，还应了解室内设计学科的国内外建设情况，并以此为基础来选择授课的教材及授课内容。其次，对增强现实（AR）的移动学习模式进行探讨，建立基于增强现实（AR）技术的移动学习原型。通过利用增强现实（AR）技术，采用移动学习理论模式，发挥增强现实（AR）技术的优势，把室内设计课程建设成增强现实（AR）技术数字化表现课程。为了建立基于增强现实（AR）技术的移动学习模式，设计了基于项目导向的教学过程，包括教学项目的设计、教学项目制定、教学的实施与检查、评价与成果展示四阶段，如图1所示。

2.1 教学项目设计阶段，简称P阶段（Plan）

教师根据室内设计的教学目标和课程要求，分析学生所需的能力和知识，设计合适的室内设计项目。学生在教学项目设计阶段的活动包括三个内容：

一是借助基于增强现实（AR）技术的移动学习实验演示平台，了解室内设计课程项目的要求，对项目教学任务进行分工，让学生知道应当完成的学习任务后，可以获得哪些室内设计的知识点，以及达到什么样的知识水平和实践技能。

二是教师利用虚实结合的实验环境展示项目结果，让学生对项目有一个直观的认知。

三是教師在充分考虑学生的知识及能力水平的基础上，通过分组合作的学习方法把学生分组，并确定具体的完成时间进度以及成果的评价方式。

2.2 教学项目制定阶段，简称D阶段（Do）

在教学项目制定阶段，学生通过自主学习和小组协作学习这两种方式参与到室内设计课程教学中。首先，通过自主学习进行相关的市场调研，确定项目实施目标。然后，在小组协作学习中，对市场调研进行分析，确定任务所涉及的各种要素，利用增强现实（AR）技术的移动学习实验演示平台进行决策，确定任务的实施阶段和步骤。

2.3 教学实施与检查阶段，简称C阶段（Check）

学生在基于增强现实（AR）技术的移动学习实验演示平台上，按照已经制定好了的项目任务逐步完成。教师借助基于增强现实（AR）技术的移动学习实验演示平台，实时地对学生进行指导，学生与学生之间也可以互相交流任务完成情况。学生通过该实验演示平台学习室内设计基础知识，完成制定的项目学习任务，在完成任务的过程中进行知识的建构，并最终形成室内设计师的岗位技能。

2.4 评价与优化阶段，简称A阶段（Ascension）

在评价阶段才用线上与线下双重考评制度。学生在基于增强现实（AR）技术的移动学习实验演示平台上展示自己的设计成果，并接受他人的评价与建议和教师的反馈信息。学生在课堂中汇报项目成果，相互对比自己与其他同学的成果，查找不足，教学相长。

3 结语

增强现实（AR）技术的发展以及无线移动设备的普及，为教育领域开辟了一个全新的教学发展空间。虽然传统的多媒体教学能够快速、有效地传递知识，也能提供多种感官刺激来吸引学生的注意力，在一定程度上提高了教学的效率，然而对于知识表达的完整性、空间设计的相关性、师生在教学过程中的互动性，传统的多媒体教学却难以实现。本研究将基于增强现实（AR）技术的移动学习模式引入室内设计课程教学中，不仅能够将学习情景置于真实和虚拟环境之间，而且还允许学生在任何空间、任何地点进行体验式学习，使学生的学习空间得到有效的扩展，创造了学习走出教室的可能性，对传统多媒体教学模式进行改革，为学生提供了一种全新的学习模式。

参考文献：

[1] Chamba-Eras L，Aguilar J . Augmented Reality in a Smart Classroom—Case Study：SaCI[J]. IEEE Revista Iberoamericana de Tecnologias del Aprendizaje，2017，12（4）：165-172.

[2] Billinghurst M，Kato H . Collaborative Augmented Reality[J]. Communications of the Acm，2002，45（7）：64-70.

[3] Brown T A M，Gabbard J L . Interactive learning methods：Leveraging persoalized learning and augmented reality[C]. International Conference on Interactive Collaborative Learning.IEEE，2015.

[4] Adams B S，Cummins，Davis，et al . NMC Horizon Report：2017 Higher Education Edition[J]. Journal of Open Learning，2017.

[5] Elizabeth F G，Rebecca F，Anne A，et al . Augmented Reality and Mobile Learning[J]. International Journal of Mobile and Blended Learning，2013，5（4）：43-58.

作者简介：程娇华（1981—），女，福建福州人，硕士，助教，从事环境设计与技术研究。