基于AR技术的中职建筑专业课程开发实践研究

谢勤阳

摘 要：本文以《国家职业教育改革实施方案》提出的“三教”改革任务与要求为指导，根据建筑专业课程特点，以AR技术与课程教学融合为出发点，通过开展探索建立实训中心，校企合作开发课程、教学平台资源及智慧评价系统等活动，提升教学团队信息素养，为实现培育现代化智慧工匠的目标提供有利条件。

关键词： AR技术    信息赋能    理虚实一体教学

一、研究背景

中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》，聚焦教育发展的突出问题和薄弱环节，立足当前，着眼长远，重点部署了面向教育现代化的十大战略任务，其中提到加快信息化时代教育变革，建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台，利用现代化技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合。教育信息化是教育现代化的基本内涵和显著特征，是信息时代教育改革发展的必由之路。把握信息技术，必将在建设现代化教育强国的宏伟蓝图上留下浓墨重彩的一笔。利用现代智能化手段，培养具有高标准职业道德、职业素养、职业技能、信息技术水平和创新能力的智能化大国工匠，是绍兴市中等专业学校（以下简称学校）在“双高”建设时期必须要做的功课，也是学校加速进行智能化转型升级的目的。

二、研究意义

（一）赋能课程育人，信息技术促“三教”改革

利用信息化手段和技术，特别是AR和VR技术，赋能学校教学团队、教学资源、教学手段以及教学环境，一方面是促其智能化转型升级，促进“三教”改革;另一方面是对已有的专业课程进行优化调整，加快开发和建设基于现代化信息技术的课程，从而达到培养现代化智慧工匠的育人目标。技术的融入，外化于教学环境，内化于“三教”自身，也可为其他专业课程建设提供借鉴。

（二）创新教学形态，解决理虚实隔离问题

在学校建筑专业施工课程教学中，理论和虚拟教学往往在机房进行，实践操作在实训场进行，两个教学场地相距较远，同时也带来了一些问题：一堂课或一个项目的内容往往只能用一种或两种教学模式，造成“时空分离”“虚实隔离”等实际困难，而采用AR技术，使得教学在“虚拟”和“现实”之间切换自如，让现实存在的建筑工程在同一个时空中实现分解、剖析并直观地展现给教学对象，同时采用硬件平台支持的交互反馈技术让每一个参与者都能独立地在同一空间进行个性化实践与学习，让教学在理虚实之间游刃有余。

三、实践研究主要内容

研究以行动目标为导向，以建设任务为载体，把“施工图识图”作为试点课程，具体实施按照以下路径进行：以AR技术为出发点—融合施工技术课程—升级并集成智慧实训中心—完善教学平台的建设、教学资源的开发、评价系统的开发—教学实施—数据跟踪反馈，主要工作如下。

（一）集成功能升级智慧实训中心

在硬件方面，学校建筑专业立项建成具有常规信息化功能的实训室，达到基本教学环境条件要求之后，集成VR技术，引进虚拟仿真系统，形成理虚实一体的教学环境，开展软件制图类课程的教学，集成AR技术，引进HoloLens眼镜及平台。有了该项技术的整合，教学场所既可以选择智慧实训中心，又可以选择校内已有建筑场景，为理虚实一体教学实施提供了环境保障。

在软件方面，将基于建筑信息模型（BIM）和混合现实（AR）的教学使用场景进行深度融合，打造BIM-AR教学平台，教师自主参与学习平台及模型的搭设、题库的扩充，充分调动教师教学参与的积极性。

（二）开发一系列智慧型课程资源

根据施工技术教材，结合前期学生问卷分析和教师的反馈，选择教学过程中难度较大，特别是较为抽象的、在课堂中无法展现的知识点和技能点，在学校实体建筑中找出相应的节点，融合AR技术，校企共同开发教学节点资源。试点选择的模型节点涵盖108个典型建筑节点模块和文化建设模块，其中典型建筑节点模块包含校内已有建筑模型实体对应节点、图集和装配式建筑构件拼装等人机交互、图纸和模型的交互、360度无死角FBX演示动画、模型自由移动等复杂的形式。

考虑到阶段性资源建设完成之后可持续更新的问题，教师通过接受企业技术专家的培训，学习如何自行创建模型，对教材中没有介绍的知识点自行建模，上传至学习平台，实现模型定位、观看、移动、旋转、缩放大小、显示触控部位特征、绘制爆炸图、截取剖截面等较为简单的交互，特别是对于施工行业的规范和标准做到及时更新。对原有课程教材的知识点和技能点进一步整合重构，结合教学节点资源，以建筑构造模块的形式按任务编写教材，教材和平台上的资源交相辉映，既可作为学习材料，又可作为学习平台操作指导手册。

（三）实施教学并完善智慧型评价

学校共有5个班级进行了建筑施工技术的学习，提取2019级施工班的期中成绩数据，与2018级施工班上一学年同時期数据进行对比分析，两个班级学制、专业、生源构成一致，其他班级由于人才培养方案的调整或专业分流，偏差分析参考性较差，故而选择这两个班级进行比较。定性分析：利用现代信息技术融合课程来进行教学，无论是教师还是学生都容易接受，尤其针对课程上的“老难点”，通过信息手段，大大缩短学生理解的时间;定量分析：采用信息技术学习的班级平均分71.8，对比班级平均分67.5，在分数上有了一定提升，直观反映出其教学的有效性。

依托教学平台和课程资源，结合线上线下教学实践，团队从平台自主练习评价、项目展示互评和教师综合评价等方面进行了教学评价体系的改革探索，完善了建筑专业“鲁班匠士”评价与1+X证书评价相结合的评价模式。以BIM建模为核心技能，通过AR技术教学应用，提升建筑工程专业识图、施工技术等核心技能的水平。

（四）初探智慧工匠三元导师制度

在将AR技术整合到建筑施工课程的同时，通过和相关技术企业开展深入合作，在建筑施工专业原有的双元人才培养模式的基础上，引进技术公司一方的导师共同参与人才培养，形成以施工专业人才岗位技术要求为核心的三元共导的模式，校内导师主要负责校内教学和课程建设等相关工作，施工企业导师利用丰富的实际工程经验，更好地解决施工操作上的难点问题，软件公司技术导师通过线上线下指导，讲授AR建模、VR建模、BIM施工等相关软件知识，三者实现优势互补，达成复合型人才培养目标。企业导师参与育人，同时也对课程建设和“三教”改革有着良好的促进作用。

（五）开展社会研学活动扩大影响

《国家职业教育改革实施方案》鼓励中等职业学校联合中小学开展劳动和职业启蒙教育，将动手实践内容纳入中小学相关课程和学生综合素质评价，研究团队利用实训中心建成的设备和资源，积极响应国家号召，如与当地某小学开展一系列研学活动，通过AR、VR等技术，中小学生利用教学工具，感受开国大典的盛况，接受爱国主义教育，戴上AR眼镜，感受房屋建设过程和内部构造，切实获得了良好的职业体验。目前，学校正将 AR智慧实训中心打造成为市级、省级中小学研学基地。

四、实践研究成效

（一）促进学生技能提升，具备创新精神

通过基于AR技术的课程学习和相关的教学活动，学生提升了信息技术应用水平和实训操作技能，甚至有些学生具备了初步建模的能力，可以胜任岗位要求，中职建筑专业课程开发实践研究项目实施期间15人次的学生参加了信息和双创类的相关比赛并取得了良好成绩。

作为省首批1+X 证书制度试点院校，学校在实训中心设置了考点，经过考前的细致培训，首批参加BIM建模职业技能等级证书考试的学生有42人，通过率为80%，参加建筑工程识图职业技能等级证书考试的学生有84人，79人通过考试并取得相应证书，通过率约为94%。

（二）促进教师团队成长，增强辐射引领

在中职建筑专业课程开发实践研究项目实施过程中，组内教师的综合能力得到了提升，尤其是在信息技术应用能力上。首先，在中职建筑专业课程开发实践研究项目实施过程中专业教师参与了相关信息化课程资源的建设工作，夯实了专业基础，参与了多项教师竞赛，取得较好成绩。其次，教师在专业能力提升之后具备了一定的技术服务能力，为多项赛事、活动提供了技术服务和支持。最后，在此期间，通过传帮带的形式，青年教师迅速成长。

（三）新闻媒体宣传报道，肯定实施成效

在AR智慧实训中心开展的各项活动，被省内外的新闻媒体相继报道，既扩大了学校知名度，又展现了学校在项目建设上取得的成绩，其中，思政直播课“从大国担当看家国情怀”登录学习强国平台，浙江教育信息网多次报道了学校AR智慧实训中心开展的一系列基于AR、VR技术的活动。

五、反思及展望

有了前期的成效，学校中职建筑专业课程开发研究项目团队成员将继续在学校“双高”建设时期开展进一步的实践探索。一是在原有基础上，探索基于5G技术的课堂革命，提升教学的即时性和精准性，使远程教学、异地教学不再是简单的网络直播，而是具有互动性、协同性的教学新形态，如协同教学的国内外专家在其他城市为学生带来的演示操作，通過5G网络技术，学生可以看到实时操作的细节，打破课堂围墙和地域局限。二是探索建立大数据学习评价模型，借助AI技术进行模型分析，提升教学评价的科学性、准确性和指导性，为教师教学和学生学习提供具有针对性的策略。

参考文献：

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[2]徐子译，崔虹云.国内外增强现实技术及其在教学领域的现状分析[J].广东化工，2019，46（13）.

[3]梁晏恺.增强现实（AR）在建筑教育中的应用前景与探讨[J].智能城市，2018，4（21）.

（作者单位：绍兴市中等专业学校）