陳雅麗，張克松

(安徽師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，安徽蕪湖241000)

0 引言

當(dāng)今是知識和信息大爆炸的時(shí)代，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展為人們謀來方便快捷的生存方式，隨著移動(dòng)設(shè)備和信息化的普及，新型的技術(shù)手段帶給教育界的沖擊越來越大，其中，AR的發(fā)展與應(yīng)用倍受關(guān)注。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)如何在教育中高效應(yīng)用這一主題被越來越多的教育者和教育工作者實(shí)踐。在2016年我國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的提出的熱潮下，如何將AR應(yīng)用于教學(xué)中，使之促進(jìn)核心素養(yǎng)關(guān)鍵能力的培養(yǎng)，成為可探討的話題。

1 核心素養(yǎng)的背景

自上個(gè)世紀(jì)90年代核心素養(yǎng)被提出以來，如何培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)一直是教育領(lǐng)域中熱議的話題。我國于2016年9月14日發(fā)布《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》是適應(yīng)世界教育改革發(fā)展趨勢的體現(xiàn)，也是提升我國教育國際競爭力、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的重要舉措。同時(shí)，我國政策上給核心素養(yǎng)的研究與實(shí)踐提供了支持，教育界對發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)注度也由此日漸增高，多種教學(xué)方法與技術(shù)手段來培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)的嘗試也逐步被付諸教育實(shí)踐中。

在21世紀(jì)新的時(shí)代背景下，學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)有著與時(shí)代相符的涵義。它本著以“人”為本，要求學(xué)生應(yīng)具備能夠適應(yīng)信息化社會(huì)的必備品格和關(guān)鍵能力。由于人的生產(chǎn)生活離不開社會(huì)性，人的價(jià)值體現(xiàn)依托于社會(huì)實(shí)踐，學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)較之以往的教學(xué)目標(biāo)而言，在鞏固基礎(chǔ)知識的同時(shí)，更加注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力、自主發(fā)展能力、合作交流能力和社會(huì)性的參與能力等。

2 學(xué)生亟待發(fā)展的六大素養(yǎng)

核心素養(yǎng)相比于之前提出的三維目標(biāo)，其具有特殊價(jià)值：固本——知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀仍然是基礎(chǔ)教育的培養(yǎng)目標(biāo)；統(tǒng)籌——學(xué)生的行為、知識與態(tài)度的和諧統(tǒng)一；升級——核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)“創(chuàng)新能力”、“批判性思維”、“公民素養(yǎng)”、“合作與交流能力”、“自主發(fā)展能力”、“信息素養(yǎng)”這六種素養(yǎng)[1]。不管是基礎(chǔ)教育還是高等教育，這六種都是現(xiàn)在社會(huì)和學(xué)校必須強(qiáng)調(diào)的公民素養(yǎng)和學(xué)生亟待發(fā)展的素養(yǎng)清單。

這份素養(yǎng)清單在培養(yǎng)觀念上破舊立新、培養(yǎng)目標(biāo)上繼往開來，集中體現(xiàn)了當(dāng)代我國教育培養(yǎng)目標(biāo)的特點(diǎn)。其特點(diǎn)決定了學(xué)校以及教育工作者們需要在培養(yǎng)方式上另辟蹊徑，尋求更有效的教學(xué)技術(shù)與手段、方式與方法，AR技術(shù)及其教育應(yīng)用就是人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

3 培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的契合點(diǎn)：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

《NMC地平線報(bào)告》連續(xù)數(shù)年將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality，AR)教育應(yīng)用列為中短期內(nèi)被采用的教育技術(shù)，AR教育應(yīng)用的時(shí)代已然來臨[2]。近年來，研究者對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)賦予不同的含義，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域知名學(xué)者Azuma在眾多研究的基礎(chǔ)上提出受到普遍認(rèn)可的定義：“AR是一種使用增強(qiáng)組件將虛擬世界投射在現(xiàn)實(shí)世界中的技術(shù)，通過該技術(shù)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界得以相連”。我國研究者將其定義概括為：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Augumented Reality，AR)，是將數(shù)字虛擬的內(nèi)容融入到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，具體通過3D技術(shù)在現(xiàn)實(shí)世界呈現(xiàn)疊加虛擬事物，使得現(xiàn)實(shí)生活更加豐富，具有虛實(shí)結(jié)合、無縫交互、浸潤學(xué)習(xí)等特點(diǎn)[3]。

3.1 虛實(shí)結(jié)合

AR運(yùn)用技術(shù)將數(shù)字虛擬內(nèi)容投映到現(xiàn)實(shí)生活中，讓真實(shí)世界和虛擬物體共存。在教學(xué)中應(yīng)用AR技術(shù)，不僅可以豐富學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)生活，還可以創(chuàng)造出利于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的教學(xué)情境。

3.2 實(shí)時(shí)交互

AR技術(shù)將虛擬與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行實(shí)時(shí)同步，促進(jìn)人們的學(xué)習(xí)生活突破當(dāng)前環(huán)境的制約。在現(xiàn)實(shí)世界中呈現(xiàn)虛擬事物，人們能夠更加真實(shí)地、直觀地感受和觀察事物。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子產(chǎn)品運(yùn)算能力的發(fā)展，交互性系統(tǒng)可以擴(kuò)展到整個(gè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的社會(huì)交互和環(huán)境交互。

3.3 浸潤學(xué)習(xí)

AR技術(shù)將對象物體以3D的形式投射到顯示設(shè)備或環(huán)境中，可以讓對象物體在學(xué)習(xí)者全景視野中顯示，學(xué)習(xí)者能夠從各個(gè)角度觀察物體和環(huán)境，甚至能夠與虛擬對象進(jìn)行直接交互，從而極大地激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和積極性，為更高層次的意義建構(gòu)提供可能[4]。AR技術(shù)創(chuàng)造的3D畫面和學(xué)習(xí)環(huán)境可以刺激學(xué)習(xí)者的視聽等多種感官，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)性，讓學(xué)習(xí)者沉浸在其中，并對學(xué)習(xí)內(nèi)容和活動(dòng)投入興趣與熱情。

隨著AR技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛，為AR教育應(yīng)用尋找理論基礎(chǔ)越來越重要。梅羅龐帝(Maurice Merleau-Ponty)的具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)身體是人來認(rèn)識世界的一種媒介，身體媒介為我們的認(rèn)知學(xué)習(xí)提供一種新的學(xué)習(xí)方式。學(xué)習(xí)者在進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，本質(zhì)上就是學(xué)習(xí)者的認(rèn)知、身體與環(huán)境三者進(jìn)行了有效互動(dòng)[5]。在教學(xué)中，利用AR技術(shù)創(chuàng)造出虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)情境，讓師生共同參與課堂，可以有效觸發(fā)認(rèn)識、身體與環(huán)境這三者之間的互動(dòng)，通過刺激學(xué)習(xí)者的視、聽、觸覺等多種感官的方式，可以將晦澀抽象的知識點(diǎn)用具體生動(dòng)的形式在學(xué)習(xí)者之間進(jìn)行資源的交互，促進(jìn)形成有效認(rèn)知。

庫伯的體驗(yàn)學(xué)習(xí)研究認(rèn)為，教育學(xué)的體驗(yàn)指伴隨教育行動(dòng)過程發(fā)生而獲得的情感和經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)者需要通過親身體驗(yàn)來獲取經(jīng)驗(yàn)，再將經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為個(gè)體知識。通過AR技術(shù)創(chuàng)造出可體驗(yàn)的教學(xué)場景，使學(xué)習(xí)者沉浸其中，通過學(xué)習(xí)者自身的實(shí)踐與體驗(yàn)來促進(jìn)對知識的有效理解。

情景學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)知識具有情境性，在豐富的情境中不斷地被運(yùn)用和發(fā)展著，學(xué)習(xí)者汲取知識與體驗(yàn)情境密切聯(lián)系[6]。AR技術(shù)在情境的創(chuàng)設(shè)中，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造突破時(shí)空限制的環(huán)境，幫助學(xué)習(xí)者將書本知識和技能付諸實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

基于具身認(rèn)知理論、體驗(yàn)學(xué)習(xí)理論和情境學(xué)習(xí)理論，AR在教育教學(xué)應(yīng)用中的特性越來越表現(xiàn)為參與性、同步性和體驗(yàn)性。

4 核心素養(yǎng)下增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的實(shí)踐路徑

在基礎(chǔ)教育改革中，核心素養(yǎng)綜合了學(xué)生知識、技能、情感、態(tài)度與價(jià)值觀等多方面的要求，在培養(yǎng)低階素質(zhì)的基礎(chǔ)上，注重高階素養(yǎng)的發(fā)展。現(xiàn)代社會(huì)是個(gè)倡導(dǎo)終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會(huì)，核心素養(yǎng)的內(nèi)涵也隨著時(shí)代的發(fā)展而逐漸豐富，其中創(chuàng)造力、批判性思維、合作與交流能力、自主發(fā)展能力和信息素養(yǎng)成為公民應(yīng)該具備的高階思維能力，它們是個(gè)體能夠適應(yīng)未來社會(huì)、促進(jìn)終生學(xué)習(xí)、實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展的基本保障。AR教育應(yīng)用具有參與、同步與體驗(yàn)的教學(xué)特點(diǎn)，合理有效地利用AR技術(shù)，以期培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

4.1 師生參與：創(chuàng)設(shè)虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境

在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教師偏重知識的灌輸，常出現(xiàn)“一言堂”現(xiàn)象，教師的知識“傳授”與學(xué)習(xí)者的知識“接受”出現(xiàn)失衡。知識灌輸式的教學(xué)方式和缺乏技能訓(xùn)練的教學(xué)目標(biāo)顯然已經(jīng)落伍。中小學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)注重學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成創(chuàng)新創(chuàng)造能力，而運(yùn)用AR技術(shù)能夠創(chuàng)設(shè)虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)環(huán)境，多樣豐富的課堂環(huán)境使得師生積極參與其中。在參與過程中，師生互動(dòng)、學(xué)習(xí)資源的交互可以將學(xué)生思維從傳統(tǒng)保守的教學(xué)中解放出來，激發(fā)更多的創(chuàng)造潛力。在教學(xué)實(shí)施中，教師可以根據(jù)教學(xué)目標(biāo)等設(shè)計(jì)出不同的教學(xué)情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生視、聽、觸覺等多種感官，增強(qiáng)對知識目標(biāo)的感知。學(xué)生可以在虛實(shí)結(jié)合的環(huán)境中，從各個(gè)角度對物體進(jìn)行觀察，使直觀教學(xué)更加深入。尤其在理科教學(xué)中，AR可以將抽象的、教師難以表達(dá)、學(xué)習(xí)者難以理解的知識點(diǎn)等，呈現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)的教學(xué)環(huán)境中，使得抽象化概念等形象化、過程等動(dòng)態(tài)化、原理等可視化，例如定義、洋流、化學(xué)反應(yīng)等。教師運(yùn)用AR技術(shù)能夠增強(qiáng)學(xué)生對抽象概念或復(fù)雜現(xiàn)象的理解，促進(jìn)學(xué)生對基本知識和基本技能的吸收與掌握。

4.2 同步交流：設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)交互的教學(xué)活動(dòng)

核心素養(yǎng)要求教育應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的合作與交流能力，AR技術(shù)將學(xué)生基本知識技能與社會(huì)價(jià)值觀等多方面綜合表現(xiàn)在教學(xué)過程中。AR具有實(shí)時(shí)交互性，在教學(xué)中，多元化的交互方式使得師生、生生之間交流更加直觀密切。相對于傳統(tǒng)課堂，實(shí)時(shí)交互削弱了時(shí)空對教學(xué)的限制，教學(xué)活動(dòng)的開展相對靈活，不僅存于課堂之中，因此學(xué)生的思維發(fā)散性和活躍性能夠得到保持。以AR技術(shù)為支撐設(shè)計(jì)展開實(shí)時(shí)交互的課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣和求知欲。在自主探究或小組合作時(shí)，學(xué)習(xí)者以興趣為內(nèi)驅(qū)力，主動(dòng)探索，實(shí)現(xiàn)師生之間、生生之間的交流，增強(qiáng)社會(huì)參與感，提高合作意識，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神。

4.3 感知體驗(yàn)：注重浸潤式的學(xué)習(xí)過程

學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)注重學(xué)習(xí)過程，關(guān)注學(xué)生在其培養(yǎng)過程中的體驗(yàn)與感知。AR具有浸潤學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，使得學(xué)生能夠置身于不同的教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生的存在感和參與度增加。由于AR的先進(jìn)技術(shù)性，學(xué)生在增強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中更加注重自身的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，注重對知識的獲得感，從而促進(jìn)自主發(fā)展能力。教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，應(yīng)注重情景教學(xué)，讓AR支撐教學(xué)情境的展現(xiàn)，師生體驗(yàn)情景的過程中，關(guān)注施教過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，注重形成性評價(jià)，適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生的發(fā)展。

總之，AR在教學(xué)中的應(yīng)用形式靈活多樣，根據(jù)不同教學(xué)要求實(shí)現(xiàn)不同價(jià)值。相對于傳統(tǒng)教學(xué)，AR的教育應(yīng)用為提高教學(xué)效果和促進(jìn)學(xué)生能力培養(yǎng)帶來了可能(見圖1)。為了適應(yīng)時(shí)代要求和提高人才質(zhì)量，教育工作者應(yīng)積極從傳統(tǒng)教學(xué)工具中解放出來，尋找新的技術(shù)手段，致力于培養(yǎng)數(shù)字公民的高階思維能力，為信息化未來提供人才。

圖1 傳統(tǒng)概念教學(xué)與AR概念教學(xué)效果對比

5 結(jié)語

AR技術(shù)的發(fā)展為教育研究者尋求有效教學(xué)方式帶來更多的契機(jī)，AR集中體現(xiàn)參與、同步與體驗(yàn)的教學(xué)特性，從而幫助學(xué)生更好地發(fā)展高階思維能力，促進(jìn)發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，培養(yǎng)適合未來時(shí)代的合格公民。值得關(guān)注的是，AR在促進(jìn)教學(xué)和學(xué)生的意義建構(gòu)上表現(xiàn)出了極大的效力。AR在教育領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用成為未來的一大趨勢，關(guān)鍵在于社會(huì)、學(xué)校、師生如何將AR教學(xué)的效力發(fā)揮到最大。