AR技术在高职化学课程改革中的应用前景

尹红果

摘 要：随着教育现代化、信息化的大力推进及科学技术的发展，增强现实（AR）等虚拟现实技术逐渐成为教学改革的新途径，AR技术因其互动性强的特点应用前景不可估量。通过大量深入的理论探索和经验总结，AR技术在教育教学方面已经得到实际应用并取得了良好的效果。随着技术的革新和教育方法的跟进，AR技术与化学教育的结合必然呈现出全新的发展模式，极大的助力高职化学课程教学改革。

关键词：化学课程;AR技术;教育现代化;高职

“智慧校园”已成为教育未来发展的重要形态。如何着手推进“互联网+”等现代信息技术手段与教育的融合，推进课程教学改革，满足学校基础研究的需要和广大师生对智慧教育的期待，成为教育发展道路上的新课题。本研究通过分析AR技术在教育方面的应用现状，提出AR技术在高职化学课程教学改革中的应用前景，试图构建基于“互联网+”模式的智慧型化学课实验教学平台。

一、AR技术在教育方面的应用现状

当前AR技术在教育教学方面的研究和应用主要包括：利用AR技术创设逼真、生动、有效的教学情境，激发学生的学习兴趣。利用AR技术改革教学模式，让学生在教学过程中身临其境的体验学习实践的乐趣。利用AR技术开展实践活动，通过探究性学习，培养学生的情感态度。AR技术的运用实例已经涵盖教育界多个学科领域，而基于AR技术所研发和应用的教学科研产品更是丰富多彩。如何利用AR技术的实用性和广泛性来助力化学教学的发展和改革是极有必要深入研究的问题。

二、基于AR技术的化学教育教学改革思考

通过综合化学各分支学科的课程教学特点，笔者认为可以利用AR技术对当前化学教学研究进行以下几个方面的初步改革，以适应高职院校现代化发展趋势。

（一）沉浸式虚拟课堂的构建

1.课堂教学形式的改变。传统化学教学受到诸多因素影响，存在着教学内容陈旧，方法落后，教学形式单一等多种问题，造成学生学不好，学不会，学不精。目前，化学课主要的教学方法是教师在课堂上讲述，然后利用化学模型演示，学生的兴趣和积极性难以激发，表现为机械学习，甚者把化学课看成了极大的负担。利用AR技术可以将抽象内容立体化、可视化，学生参与到虚拟场景中，就像参与了一场视听盛宴，迅速投入其中，极大的提升学生的存在感和专注度。利用基于AR（增强现实）技术的设备，学生可以真实去体验而非仅仅去感觉知识的乐趣，并且AR设备可以使学生直接参与课堂互动，利用AR技术所构建的教学环境，从多个视角乃至360°去感知各种化学反应，以『沉浸式』和『新角度』的方式带领学生进行一场奇妙的旅行。

2.课堂氛围的营造。AR技术与化学的结合可以辐射到我们课题和实验室的各个方面，因此，我们可以利用该技术制造想象无穷的课堂学习氛围。我们可以使课堂变成实验场地，去了解化学实验中的具体操作规程，还可以在课堂通过互动的、多人的合作，让学生去体验化学反應的迅速、多变和反应实景，身临其境的去领悟化学反应的机理和现象。化学课堂将不再局限固有的教学程式化进度，教学课堂氛围也不再是死气沉沉，毫无乐趣。

3.学生心理管理的加强。高职院校的学生受家庭、学校、社会和个人多因素的影响，存在着诸多的心理问题，比如茫然、焦虑、孤单，甚至是自我否定。这些心理问题也在一定程度上影响了很多学生上课的情绪，严重阻碍了课堂教学的有序进行。基于AR技术的相关设备的应用可能成为学生心理亚健康解决方案之一，学生通过AR设备，结合3D实物，可置身于立体化的全新世界中，通过再现异常心理场景和虚拟心理学家的陪伴，学生能够克服内心的焦虑和恐惧，以适应所处环境。

（二）AR教材的应用

化学是一门实践性极强的基础学科，传统教材主要是通过文字、图片的形式来对化学反应原理和现象进行解析，这种方式不仅无法全面展示反应的实际情况，其内容更是枯燥无味，难以理解。我们选择性地将化学相关内容利用AR原理制作成AR素材，通过在移动终端设备如手机、电脑下载相应APP，便可利用APP进行学习，届时AR教材里的素材便会呈现出多种立体、逼真的3D模型，通过对模型进行旋转、缩放等细节处理，学生便可深入理解和掌握相应知识要领。AR教材生动有趣，新颖神奇，极大的激发了学生学习的主观能动性。目前，AR教材已在教育领域，特别是医学方面有了广泛应用，比如人体生理学、解剖学和免疫学等，未来AR产品将会越来越丰富。

（三）AR化学实验室的开发

很多学生不喜欢上化学实验课，特别是有机化学实验课，多数实验气味难闻，反应时间长。如果能制造类似游戏的氛围，充分考虑到每一个学生上课时的顾虑和感受，给学生营造良好的化学实验环境，是广大学生的心声。由加拿大科技公司发起的一个互动室内项目，通过AR技术建立交互式场景，学生利用虚拟资源一改以往厌学，弃学的思想，使课堂变得活力非凡。AR技术交互系统主要是利用3D摄像机捕捉墙壁或地面上的图像投影，并通过声光效应与学习者交互，为学生营造了一个虚拟的学习场所，极大的激发学生的上课热情和参与性。一旦将AR技术应用于化学实验课，实验课将不再受到实验室、环境的影响，而且还可以尝试将各类难于操作的实验直接引入课堂，给学生带来无穷的体验高潮。

三、结语

综上所述，AR技术以其互动性强，虚实结合的特点，让学生在虚拟领域也可以体验到与真实环境交互时相同的感受，极大的激发了学生的上课积极性和对化学课的热情和兴趣。随着“智慧校园”的推广及现代信息技术手段的应用，AR技术将展现出极大的生命力，不管是化学课程教学改革还是化学科研实践，其应用前景将不可估量。

参考文献

[1] 莫莉敏.AR技术在职业教育中的应用前景初探[J].电脑知识与技术，2017，13（29）：213-215.

[2] 蔡苏，王沛文，杨阳.增强现实（AR）技术的教育应用综述[J].远程教育杂志，2016，34（05）：27-40.