扶金萍，楊銘鍵，余德孫，黃江誠

（九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西九江 332000）

1 研究背景及意義

《教育信息化“十四五”發(fā)展規(guī)劃》指出，信息技術(shù)對教育改革和發(fā)展具有革命性影響。以信息技術(shù)推進教育公平和創(chuàng)新，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個性化、終身化的教育體系，是全面實現(xiàn)教育現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。近年來，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的應(yīng)用，人類已經(jīng)進入智能化數(shù)字時代[1]。智慧地球、數(shù)字城市、智能生活走進人類生活。這場信息化的變革也促使教育領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化[2]。從傳統(tǒng)以教師為主的板書、PPT 講授的一對多的教學(xué)模式，衍生出以學(xué)生為中心的“沉浸式”“體驗式”教學(xué)模式。而目前頗具特色的信息化技術(shù)——AR 技術(shù)（Augmented Reality）已廣泛應(yīng)用于各類高校專業(yè)課程中。

AR 技術(shù)，也被稱之為混合現(xiàn)實，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一個重要分支。它將原本在現(xiàn)實世界的一定時間、空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息和虛擬世界信息實現(xiàn)“無縫銜接”，使之形成超越現(xiàn)實的感官體驗[3-4]（如圖1所示）。

圖1 增強現(xiàn)實場視圖

在當今的建筑施工管理類課程的教學(xué)中，傳統(tǒng)空間技能的教學(xué)手段往往無法滿足工程的需要?；诖耍珹R 技術(shù)被引入教學(xué)領(lǐng)域，它允許人們通過添加外部信息來觀察真實世界，以提供對所看到的事物更全面、更立體的認識——來輔助空間技能學(xué)習(xí)[5-6]。

我校從前期基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的配備、課程體系的建立、AR 技術(shù)的應(yīng)用到中期的課堂教學(xué)的設(shè)計、學(xué)生的參與度反饋等方面，積累了一些經(jīng)驗，也存在一些問題。基于此，在江西省內(nèi)選取幾所建筑類高職院校，收集AR 技術(shù)在專業(yè)課程中的應(yīng)用情況，為后續(xù)專業(yè)課程教學(xué)和改革提供依據(jù)，為信息化技術(shù)在高職課程中的應(yīng)用提供參考。

2 AR 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

為了解江西省高職院校建筑類專業(yè)課程AR 技術(shù)應(yīng)用情況，我們課題組自2021年4月至6月，采取線上線下不記名方式，面向江西省7 所高職院校建筑類專業(yè)各年級學(xué)生開展“AR 技術(shù)在高職工科核心課程應(yīng)用現(xiàn)狀”的調(diào)查，問卷共10 道題，包括對AR 技術(shù)的認知及課堂開展情況、目前教學(xué)的弊端、學(xué)生對專業(yè)課程的訴求等，共回收450 份有效問卷。所選院校均為省內(nèi)開設(shè)建筑類專業(yè)的代表性院校，其中有一些院校開設(shè)了AR 技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)課程。圖2為各個院校樣本統(tǒng)計結(jié)果。

圖2 院校分布及樣本占比

7 所學(xué)校的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中覆蓋省內(nèi)大多數(shù)高職院校建筑類，每個院校內(nèi)均有大一到大三的學(xué)生參與此次問卷，其中2021 級學(xué)生占比最大，一年級人數(shù)占48%，二年級占24%，三年級占28%，調(diào)查對象覆蓋范圍廣，具有廣泛的代表性，能夠反映省內(nèi)建筑類專業(yè)課程AR技術(shù)應(yīng)用情況。

3 問卷調(diào)查結(jié)果分析

3.1 傳統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

調(diào)查問卷中學(xué)生普遍反映傳統(tǒng)方式的專業(yè)課程教學(xué)比較枯燥，專業(yè)教師講授課程過程中雖然也有信息化手段的應(yīng)用，如網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，但未結(jié)合專業(yè)課程特點開展有針對性的輔助教學(xué)，學(xué)生課堂參與度不高。其主要原因是建筑類專業(yè)課程涉及具體的工程項目實施過程，從施工圖紙到工程實體，包括前期設(shè)計、中期施工和監(jiān)理、后期驗收和運營維護各個環(huán)節(jié)，是一個貫穿時間、空間、各主體的全方位、長周期的過程。而課堂教學(xué)知識點的表現(xiàn)形式過于單一，學(xué)生僅依靠二維平面圖紙、視頻文件、在線網(wǎng)絡(luò)資源難以完全理解這一復(fù)雜過程。尤其是施工圖紙的識讀、施工過程的開展等環(huán)節(jié)，借助AR 技術(shù)可讓學(xué)生“走”進建筑，身臨其境，進而能更好地理解課本上的理論知識，實現(xiàn)理論與實踐相統(tǒng)一。

近年來，隨著國家經(jīng)濟實力的提升，建筑行業(yè)也發(fā)生了巨大的變化，涌現(xiàn)出了BIM 技術(shù)、裝配式施工、鋼纖維混凝土等新技術(shù)，而產(chǎn)業(yè)的新標準、新材料、新工藝難以與課堂同步更新，導(dǎo)致專業(yè)知識滯后于行業(yè)發(fā)展，從而制約學(xué)生在工作崗位上的發(fā)展，這也是學(xué)生普遍反饋知識遷移應(yīng)用不足的主要原因。圖3為學(xué)生反饋傳統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)中存在的問題。

圖3 傳統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)中的問題

3.2 AR 技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模

從調(diào)查結(jié)果來看，只有極少數(shù)的學(xué)生不了解AR技術(shù)，近95%的學(xué)生都表示了解或接觸過AR 技術(shù)，這一結(jié)果與實際比較相符，隨著信息化產(chǎn)品在日常生活的應(yīng)用，各種智能化電子產(chǎn)品，如手機等，都配有相應(yīng)的AR 功能。然而，AR 技術(shù)在專業(yè)課程教學(xué)中并未與之匹配。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計可知，約有63%的學(xué)生在課堂上沒有體驗過AR 技術(shù)或VR 技術(shù)，且課堂教學(xué)使用過AR 技術(shù)的僅占11%，說明現(xiàn)階段AR 技術(shù)在高校建筑類專業(yè)課程的應(yīng)用還沒有形成規(guī)模。

調(diào)查顯示，目前各院校專業(yè)課程的教學(xué)仍然停留在傳統(tǒng)的講授形式，教師借助PPT、板書、視頻等二維平面展示方式，傳授專業(yè)知識。學(xué)生普遍反映理論教學(xué)枯燥，抽象知識點難以理解。建筑類專業(yè)課程中的很多知識，如各類平面圖紙、施工過程、工程隱蔽部位、復(fù)雜節(jié)點等與工程實踐相關(guān)的內(nèi)容，都是相對復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)平面二維的素材對于沒有工程經(jīng)驗和實踐經(jīng)歷的高職學(xué)生而言，是非?；逎摹＿M而導(dǎo)致課堂教學(xué)效率不高，學(xué)生也逐漸失去專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，這與培養(yǎng)技能型人才的初衷是不符的。而若能夠?qū)R 技術(shù)應(yīng)用到課堂教學(xué)，實現(xiàn)虛擬信息與教學(xué)資源的疊加，實現(xiàn)虛實結(jié)合，則可以將建筑結(jié)構(gòu)及節(jié)點構(gòu)造的3D 虛擬影像覆蓋在二維平面圖片上，使學(xué)生對結(jié)構(gòu)整體構(gòu)造一目了然。與此同時，學(xué)生還可以與模型進行實時交互，隨意旋轉(zhuǎn)和拆裝，從各個角度查看建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、連接等，提高課堂效率，學(xué)生的積極性和參與度也大大提高。

4 AR 技術(shù)應(yīng)用存在的問題及原因分析

從調(diào)查結(jié)果來看，各大高校建筑類專業(yè)并沒有實現(xiàn)AR 技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用，甚至部分院校未引入AR 技術(shù)。結(jié)合調(diào)查問卷統(tǒng)計結(jié)果和我校試點過程中的經(jīng)驗，提出幾個方面的問題，并分析產(chǎn)生問題的原因，結(jié)果如圖4所示。

圖4 現(xiàn)有AR 技術(shù)應(yīng)用的局限性

4.1 硬件設(shè)備條件

AR 技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)，首先必須配備相應(yīng)的硬件設(shè)備來滿足AR 技術(shù)的展示，與此同時，在課堂教學(xué)過程中，學(xué)生使用終端設(shè)備進行“沉浸式學(xué)習(xí)”時的網(wǎng)絡(luò)配置要齊全。這就需要學(xué)校配備專門的教學(xué)場地，提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，配備終端設(shè)備，滿足課堂教學(xué)要求。

4.2 AR 結(jié)構(gòu)體簡單

AR 技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是AR 技術(shù)交互知識點的建模。目前我們應(yīng)用的《建筑識圖》課程的AR 教材，配備的AR 教學(xué)素材相對比較簡單，無法滿足課堂教學(xué)需求。而要實現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)資源與AR 資源的無縫銜接，則需要根據(jù)專業(yè)課程教學(xué)反饋的結(jié)果，挑選合適的目標對象三維建模，通過編程開發(fā)，生成基于終端設(shè)備的可執(zhí)行程序，滿足日常教學(xué)需求。

4.3 教師信息化教學(xué)能力不足

建筑類專業(yè)課程教學(xué)借助AR 技術(shù)，讓枯燥乏味的理論知識在課堂上“動”起來，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將教學(xué)中晦澀難懂的專業(yè)知識用AR 技術(shù)生動形象地展示出來，不僅提高了課堂教學(xué)的效率，而且調(diào)動了學(xué)生的積極性，使課堂氣氛更活躍。

4.4 AR 技術(shù)的可遷移性欠缺

基于項目化的專業(yè)課程教學(xué)，AR 技術(shù)應(yīng)具有可遷移、可復(fù)制特性。目前AR 的應(yīng)用基本上是基于某一本教材或某一門課程開發(fā)的，這也是AR 技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用的一大阻礙。

5 改進策略

為了持續(xù)推動AR 技術(shù)在建筑類專業(yè)課程教學(xué)的應(yīng)用，提出以下幾點改進策略：配備相應(yīng)的硬件設(shè)備，為專業(yè)課程教學(xué)提供物質(zhì)基礎(chǔ)；基于專業(yè)課程體系項目化教學(xué)開發(fā)一套完備的AR 技術(shù)知識庫，涵蓋建筑工程項目從設(shè)計到運營維護全過程的且傳統(tǒng)教學(xué)方法無法表達的所有知識；為相應(yīng)專業(yè)課程教師提供信息化技術(shù)應(yīng)用的培訓(xùn)和指導(dǎo)；建立建筑類專業(yè)課程體系團隊，團隊成員熟悉課程體系和AR 技術(shù)知識庫，在課堂教學(xué)中，從項目化角度系統(tǒng)、全面地展示AR 知識點及其與整個項目化知識框架的關(guān)聯(lián)。