王智林，朱節(jié)宏

(北海職業(yè)學院，廣西 北海536000)

0 引言

近年來，隨著互聯(lián)網、移動通訊和人工智能技術的不斷深入發(fā)展，信息技術所引發(fā)的科技浪潮對教育領域的各方面帶來了極大的沖擊，同時也帶來巨大的驅動力，推動教育不斷變革與發(fā)展。2019 年是職業(yè)教育的里程碑，教育部積極響應全國人大代表與全國政協(xié)委員的建議和提案，著力解決職業(yè)教育熱點難點問題，并決取得了新進展。2019 年初，《國家職業(yè)教育改革實施方案》(簡稱“職教20 條”)應運而生，明確職業(yè)教育的定位——職業(yè)教育與普通教育是兩種不同教育類型，具有同等重要地位。在貫徹落實《國家職業(yè)教育改革實施方案》的背景下，需要重點關注并研究解決高職教育在教師、教材、教法中存在的問題，以便進一步深化內涵建設。新的時代背景下，教師、教材、教法都應該引入新理念和新技術。隨著“互聯(lián)網+職業(yè)教育”迅猛發(fā)展，教師運用現(xiàn)代信息技術更新教材和改進教法成為新常態(tài)，新技術在實驗、實訓、實習等教學過程的關鍵環(huán)節(jié)的應用尤為重要。

1 AR 技術概述

AR 技術(全稱Augmented Reality，又名增強現(xiàn)實)，最早于1990 年提出，是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像的技術，是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，目標是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實世界并進行互動。隨著智能移動通訊終端性能的不斷提升，AR技術應用日益廣泛。

2 液壓傳動翻轉課堂教學現(xiàn)狀

液壓傳動是汽車維修、港口機械、機電一體化、工業(yè)機器人等專業(yè)必修的一門重要基礎課程，其傳統(tǒng)的授課方式是理論講授與實踐操作相結合。但是經調查統(tǒng)計，很多高職院校普遍存在理論授課與實踐操作課時分配不均的現(xiàn)象，教學效果也普遍較差，分析其原因，可大致歸結為：課程知識的覆蓋面較廣，內容較復雜；所編教材復雜，概念與圖例過多；課程的實踐性較強，但大部分高職院校受實踐教學硬件設施的限制，導致學生對元件的認識不夠清晰，教學效果不理想。因此為了提高學生學習積極性，提升教學效果，近年來各高職院校除了加大硬件設施的投入，同時還引入翻轉課堂這一教學模式。

翻轉課堂最早起源于美國，目前被越來越多的高職院校所采用。這種教學方式有別于傳統(tǒng)授課的“灌輸式”。翻轉課堂要求教師重新調整課堂內外的時間，將學習的主導權轉移給學生。課前，教師將制作的PPT 課件、動畫和微課短視頻線上推送給學生。學生在課前通過這些推送的信息資料完成自主學習，并完成相應的練習，師生在線進行反饋答疑，互動交流。課內，教師不再是知識講授者的角色，而是以引導員和協(xié)助者的角色，幫助學生自行提出問題，并解決問題，從而對課程知識有更深層次的理解，將知識內化。翻轉課堂模式與混合式學習、 探究性學習、其他教學方法和工具在含義上有所重疊，都是為了讓學習更加靈活、主動，讓學生的參與度更強。翻轉課堂這種教學模式下，教師所提供的PPT 課件、動畫和微課短視頻等信息資料對學生自主學習的幫助巨大，但是液壓傳動系統(tǒng)的元件結構和系統(tǒng)回路對于高職院校的學生而言依舊顯得較為復雜，即使在自主學習的過程中一直與教師保持交流互動，可能仍需要花費較長的時間精力進行想象和推演才能學會弄懂。所以液壓翻轉課堂的教學實踐效果仍然有較大的提升空間，但是需要引入更優(yōu)化的教學資料或者技術來進行教學輔助。

3 AR 技術在液壓傳動翻轉課堂教學中的應用策略

長期以來，我們在教育教學過程中對于自主學習中互動性的理解往往都片面的局限于學生與教師之間的交流互動，而實際上學生與知識之間的互動對自主學習的意義更為重要。不論是液壓傳統(tǒng)教學中的書面文字知識，亦或是翻轉課堂中的圖片、動畫和微課短視頻等多媒體知識，都不具備動態(tài)的可交互性，學生與其之間無法形成學習互動，只是在被動接受知識信息。而AR 技術的出現(xiàn)正好提供了一種技術平臺或者途徑，為實現(xiàn)學生與知識本身之間的互動交流提供了可能性。目前，大學生智能移動通訊終端的持有率為100%，智能移動終端的高覆蓋率及其通訊的實時性，具有得天獨厚的時空優(yōu)勢，圍繞智能移動終端深入開展信息化教學將是未來的教育教學發(fā)展趨勢。

現(xiàn)階段，AR 技術在液壓翻轉課堂中的應用主要集中在開發(fā)立體交互式教材和網絡在線自主學習資源。由于液壓傳動課程自身的特點，傳統(tǒng)教材即使圖文并茂，大多數(shù)的學生在面對傳統(tǒng)教材時都會感到晦澀難懂，無法做到高效閱讀?；贏R 技術，可在傳統(tǒng)教材的圖例中添加識別碼，通過智能移動終端掃描識別碼［1-2］，甚至可以利用自主識別，通過攝像頭自動追蹤平面圖形，不需要人工選擇識別區(qū)域或者識別碼，經過自動精準的圖像識別，通過Web 端管理后臺及云服務器將數(shù)據庫中的數(shù)據傳輸給個人智能移動終端，實現(xiàn)即時的 AR 的立體呈現(xiàn)［3-4］，通過終端的顯示屏幕將紙質教材的圖形動起來，能直觀體現(xiàn)液壓元器件內部結構及或者液壓回路中液體控制等復雜過程，極大提升了教材的趣味性，同時學生的閱讀效率也將大大提高；針對液壓翻轉課堂教學的課前自主學習，文字說明、二維圖、三維立體模型的二維展示圖、 動畫和微課視頻等資源雖然為學生提供了豐富學習資源，但是仍不足以讓學生更高效的自學。而教師將基于AR 技術的數(shù)字資源推送給學生后，學生的智能移動終端出現(xiàn)相對應的液壓傳動元器件或者液壓回路系統(tǒng)的三維模型，只要通過手指在屏幕上輕點或者滑動，就可以輕松的對模型進行旋轉、縮放、移動、拆解組裝、剖切和模擬運行等操作，同時還可以隨時調取其中的零件并高亮顯示零件及其名稱。這類AR 數(shù)據資源基于屏幕單觸點或者多觸點應用程序，只需要學生在模擬場景中用手勢就可以與屏幕中的模型進行交互，使用者與設備將的交互要求較低，具備極佳的人機交互性和普及性［5］。

下一階段，AR 技術在液壓傳動翻轉課堂中的應用將進一步深化，主要體現(xiàn)為：利用AR 增強現(xiàn)實教學軟件依托計算機仿真技術、多媒體技術和AI 人工智能技術，最大限度地還原真實的實訓場景，通過學生個人智能移動終端，擺脫實訓場地、儀器、設備、材料等硬件條件的制約，可以讓更多的學生充分參與到虛擬實踐其中。對于難以實施、成本高、系統(tǒng)復雜或者據有危險性的場景實踐，在虛擬環(huán)境中都可以生動形象地進行交互式的操作，并且學生可重復實踐練習，直至理解消化相應知識，以最少的消耗達到最優(yōu)化的學習效果。

4 AR 技術在液壓傳動翻轉課堂教學中的優(yōu)勢

4.1 虛實結合

AR 技術將虛擬圖像套在實際圖形上或者真實環(huán)境中，通過虛擬液壓元器件和回路系統(tǒng)，來增強學生對實體的真實感受，強化對液壓元器件實物的認知。方便學生記憶和理解在翻轉課堂教學中的重難點知識。

4.2 實時性強

通過智能移動終端的攝像頭掃面教材圖形，就可以同步在屏幕上顯示虛擬物體；在高速發(fā)展的互聯(lián)網時代背景下，云數(shù)據通過網絡即時傳輸，AR 數(shù)據庫的學習資源，只需手指輕點就可將虛擬物體即時呈現(xiàn)在屏幕中。使得液壓翻轉課堂教學不再局限于教室和電腦前，也弱化了課前、課內和課后的時間界限，翻轉課堂的教學不再受時空限制，隨時隨地都可進行，更有利于時間的充分利用。

4.3 降低難度

原本晦澀難懂的原理性或者結構性知識，在交互式三維虛擬實物的立體呈現(xiàn)下，變的簡單明了，隨著理解難度的減低，學生一旦學懂弄通了，對液壓傳動課程的接受程度就會提高。而AR 技術借助個人智能移動終端的屏幕使學生輕松體驗到有如真實情境的感受，學習的趣味性提高了，學生對這門課程的學習興趣自然也會隨之提高。

4.4 便于拓展

AR 技術由跨平臺的個人移動通訊終端——Web端管理后臺及云服務器——數(shù)據庫3 大部分串連組成，只需要通過Web 端管理后臺及云服務器，將新的教學資源數(shù)據上傳到數(shù)據庫，學生在通過個人終端調取AR 教學資源時就可直接獲得拓展后的資源數(shù)據。

5 結束語

在大數(shù)據、云計算、物聯(lián)網以及人工智能快速發(fā)展并不斷融合的時代背景之下，越來越多的信息化技術將融入到教育教學當中。翻轉課堂或者慕課(MOOC)都是教學模式未來發(fā)展的趨勢。在這類教學模式下，“教”與“學”的過程有別于傳統(tǒng)模式，如何能提高教學效果，如何調動學生的學習興趣和主動性，為學生提供最佳的自主學習資源和空間，這些問題都是必須解決的。AR 技術正好因其良好的人機交互性為這些問題提供了解決辦法，為進一步推進教育教學模式的信息化、科技化提供助力。