刘会 陈双喜 戴桦根 陈杰
摘 要：随着高职教育的实训教学与工程实践切合度越来越高，出现了课堂、设备、指导老师、教学内容的耦合度不高的现象。本文从课程改革的角度分析了将AR技术应用到高职计算机测配色实训教学中所需解决的问题，具体来说是从改革背景、意义、内容和方案等层面进行了分析。通过本文的分析可知，AR技术对高职教育中实训教学具有一定的辅助和促进作用。
关键词：AR；高职；实训教学；计算机测配色
中图分类号：TP3-05 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）02-0154-03
Abstract：With the close connection between practical teaching and engineering practice in Higher Vocational education，there is a phenomenon that the coupling degree of classroom，equipment，instructor and teaching content is not high. From the perspective of curriculum reform，this paper analyses the problems needed to be solved in the application of AR technology to computer color measurement and matching training in higher vocational colleges，specifically from the aspects of reform background，significance，content and scheme. Through the analysis of this paper，we can see that AR technology has a certain role in assisting and promoting practical teaching in Higher Vocational education.
Keywords：AR；higher vocational education；practical teaching；computer measurement and colour matching
0 引 言
当前，对多数高职院校而言，外聘教师指导工业实训课程已经成为教学过程中重要的一个环节。在传统学习模式中，学校通过邀请技术专家或者学者担任外聘教师，但是外聘教师进课堂不仅会受到时间、空间上的约束，其在人力、经费、资源等方面也会造成严重的浪费。特别是在特殊工业操作环境下，一些特殊设备是无法进入课堂的，而传统的教学模式和内容也无法满足特殊操作的需要。所以可以这样认为，传统教学模式不仅影响了整体的教学效果和质量，也无法满足现代社会对高职教育提出的要求。
随着网络时代的到来，我国大部分高职院校纷纷引入了网络教学模式，类似于这样新型的教学模式不仅能解决传统教学中存在的问题，而且还能解决师资不足等问题。在实际教学过程中，教师可以为学生提供图像、文字、视频等各类不同的素材，这样的教学模式不但能缩短教学时间，而且还能激发学生学习兴趣，从而提升整体的教学质量。但是，由于该教学模式需要在教学活动开始前进行，所以不能给予学生一定的指导和帮助，也不能根据学生观看效果来制定相应的教学内容。一旦教学任务比较繁重，那么学生将无法掌握教学重点。
上述问题的出现对高职教育中的工业实训课堂教学提出了更高的标准，这就要求教师必须从各方面入手来完善并解决这些问题。在实际工作过程中，教师需要结合学生学习情况来制定有针对性的工业实训内容，但如何让学生自觉、主动投入到实训中？如何在降低成本的情况下提高实训效果和质量？如何解决不同地区外聘教师与学生之间的沟通障碍等？这些都是当前急需解决的问题。
解决以上高职实训教学中遇到的问题，需要教师不断学习新的教学方法和思想，把相关新型技术引入到高职教育中，如计算机网络、软件、信息技术等，即发挥出信息技术对教师教法、学生学法效果的提升作用。
1 增强现实技术简介
增强现实技术简称为AR，从广义上来理解就是虚拟现实的扩展，虚拟现实可以简称为VR。增强现实技术可以让用户看到真实世界中的虚拟现象，所以增强现实也就是“强化”了人们在现实世界中的各种体验，这与替代现实还是有非常大区别的。教师可以把该技术运用到实际教学中，其可以用来模拟学习对象，从而让学生能够在现实场景中观察到虚拟的模型，在这样状态下的模型不仅能实现快速生成和操作，而且还能通过某种形式来为学生建立一个自主探索的空间，这对于培养学生的抽象思维、提高学生学习兴趣等都有非常大的帮助。
把该技术运用到高职实训练习中的价值也是非常明显的，这可以很大程度的保障我国教育信息化的稳定开展，对促进教育课堂教学改革也有非常大的帮助。所以可以这样认为，增强现实技术不仅能培养学生良好的学习习惯，而且还能促进教学方法、教学模式、师生互动等内容的改革实践。
增强现实技术可将校内课堂、企业一线设备、行业专家、其他院校老师等要素资源进行整合，实现多维资源整合、多方师生互动和增强现实体验的教学模式，调整或重组现有学校课堂教学与学习模式。
2 AR技术在职业教育领域应用现状
如今，利用增强现实技术来对员工进行培训学习己经成为了一种趋势。在西班牙就开展了一个依托于增强现实技术的项目，即SUARMATE，该项目可以通过语音识别系统来完成现实与虚拟场景的互动。这主要是通过系统音频与虚拟场景中的3D信息来引导实施，可以运用到维修训练或辅助维修中。从航空方面来看，德国教育部门投资了一个arvika项目，这主要是针对飞机汽车的装备维修，在这之后各发达国家也纷纷出台了相关项目，主要作用是为了帮助用户组装维修或新用户的培养学习。美国某公司就使用了该技术对企业员工进行培训，通过这样的训练不仅能让员工更熟悉企业内部的生产环境，而且还能细致了解一些较容易出错设备的使用方法，从而提高员工对自身的认识，降低工作失误的发生机率，同时也能很大程度上提高新手工作的准确率等。国外的基于增强现实技术的工业操作学习系统正在逐步走向实用化，同时也在不断的进行深入研究和完善
我国相关专家学者也对该技术展开了深入的分析和研究，如浙江大学、北京理工大学、国防科技大学等，各研究领域也纷纷取得了理想的成果。但从整体上来看，我国对于这方面的研究都还处于起步阶段，并且大部分的研究重点也都集中在显示技术、跟踪定位等方面，所以相关的研究经验也是非常少的；从教育方面来看，虽然我国各高职院校已经意识到该技术的使用优势，但现阶段还没有出现该技术在高职课堂操作教学应用中的成熟案例。
“计算机测配色技术”是现代纺织技术专业的一门核心课程，特别强调学生的操作能力。目前课程的两点优势、两点问题也迫使课堂教学需要教学手段、教学资源形式创新。
优势在于：第一，本课程前期已经经过2次课堂教学改革，教学团队主要成员有强烈的创新意识，在平时课堂教学中就有意识的摸索新技术、新手段，丰富课堂教学形式。课程主讲人通过信息化教学手段，成功的将企业真实生产场景再现到课堂教学上，实现校企结合、互联互通。第二，本课程相关教学成果丰富，教学资源充足。项目负责人承当了国家教学资源库“纺织品测配色技术”课程的资源建设，扎实的专业素养可让新技术顺畅融合到课程技能教学中去。另外，校外拥有稳定的企业原型，校内有典型的生产设备，利于增强现实技术在课堂内展示应用。
问题在于：第一，本课程教学设备造价昂贵（总价达42万），课堂教学工位有限，现有的技术条件、教学空间无法让每位学生实践体验。第二，目前的网络技术实现了学生前置学习，但是课堂教学中的实践体验非常重要，鉴于课程中的技能点环环相扣，过程不可逆，现有的操作展示过程难以与学情达到动态、静态相结合。这个环节需要增强现实技术，让学生利用该技术的存储功能自由选择技能点进行回顾学习，做到动静结合，增加学生身临其境的感觉，提升学习效果。所以，增强现实技术是实现“计算机测配色”课程实训教学的创新手段，让学生能通过此项技术进行“浸入式”多维度学习。
3 改革内容分析
3.1 设计和构建模型分析
围绕基于增强现实技术的工业实训教学体系（ARITS-Augmented Reality Industrial Training System）的设计结构来入手，其具体的内容包含有：制定实训教学表现，ARITS在“计算机测配色”课堂教学环境的设备模型构建、课堂教学的组织形式设计、课堂教学教法和学法模式的设计、课堂考核模式的设计、研究应用方法与过程、进行技术分析和选型。
3.2 运用于实际案例，并进行评价分析
以现代纺织技术专业的“计算机测配色”课程为例，自主设计和构建学习环境，选取具体的技能操作案例，将增强现实技术应用于课堂实践教学。从技术方面来看，教师可以利用相关设备模型来检测实际的应用效果；从执行方面来看，结合现有的课堂教学模式（如项目化、任务驱动、翻转课堂），设计新的课堂组织形式和教学模式来验证研究的可行性；在效果上，通过在现有的教学评价体系，补充新的评价内容完成实践研究结果的详细评价。
3.3 应用目标分析
首先教师需要制定一个以增强现实技术为基础的实训教学体系，然后结合实际情况来创建情景化的学习平台，这主要是为传统教学模式进行补充，目的是为了提升整体的实践效果，丰富实践教学的操作模式与方法，从而调动起学生的学习兴趣，实现学生实践能力的培养。要素体现在以下几点：（1）教师在分析增强现实技术与实训内容时，还应该尽可能的结合相关课程内容的关键点和中心来进行学习环境模拟设计；（2）教师需要在ARITS学习模拟设计基础上进行全方面的系统设计，这主要是为了更细致的分析系统结构与核心技术；（3）教师在展开总体设计工作时，需要把现实结合到系统设计中，进行工业设备模型构建，并应用到“计算机测配色”实训课程教学中，最后做出学情评价。
4 改革可行性分析
在高职的教学过程，创设符合职业发展需要的实时学习情境，将学生所掌握的各项基础知识与技能都运用到增强现实环境中，这样不仅能强化基础知识与实际运用之间的关联，而且还能调动起学生的学习兴趣，让他们能自觉、主动的投入到实训课堂中。当然，在该教学模式下可以实现与虚拟场景的有效结合，这样不仅能提高学生自身的体验，而且还能丰富学生的经验积累，提高他们分析问题与解决问题的能力。从可行性分析上来看，把增强现实技术运用到高职实训课程教学中，这就要求教师必须从实际入手，然后以理论、技术为基础来展开教学。
（1）从实践应用上来看。现如今我国大部分高职院校都采用外聘教师参与到实训课程的教学，这样的教学模式并没能解决教学过程中存在的问题。所以把增强现实技术应用到实训课程中是非常有必要的，在实训教学过程中，各类不同的生产环节或操作部分都具备一定程度的风险，因为一旦学生操作不当，那么将会对学生造成伤害。其次，如果实训过程使用的设备价格较高，学生的不规范操作将有可能造成设备损坏，无形之中就会增加实训教学的成本，所以教师一定要尽可能避免这些问题产生。通过对比可以看到，在传统的实训课程教学中，学生并不能观察到每一个生产环节，导致学生所掌握的都是理论方面知识，从而也直接影响了学生自身的实践操作能力。（2）从理论上来看。我们都知道学习是获取知识、技能的过程，但在建构主义学习理论中却是这样认为的：“知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境下即社会文化背景下，借助他人（包括老师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得”。所以从这里可以看到，构建完整、规范的学习环境需要包含有几部分内容，即情境、协助、构建意义等。在这些要素中，构建意义属于是学习目的，其余的则属于是前提。虽然这需要靠学生自觉、主动完成，但通过教学方案的设计，教师就可以把理论知识与情境创建结合到一起，这对提升学生学习能力等方面有着非常大的作用。在情境认知理论中是这样认为的，即知识属于是情景化的，也只有把知识运用到相应物理情境中，其在使用过程中才会产生一定的价值和作用。高职教育的核心目标是培养学生对理论知识与基础技术的掌握，而这些能力培养都是需要通过情境教学来实现的，所以有效的为学生创建训练情境是很有必要的，这不仅能强化学生所掌握的知识与技能，而且还能实践情境教学理念，从而保证各项工作的稳定开展。（3）从技术上来看。通过上述的分析可以指导，增强现实技术可以提供视、触等直观的实时感受，可以让参与者投入到虚拟的模拟环境中。其身为虚拟现实技术的一个发展方向，它不但能够把真实环境与虚拟环境相结合，而且还能降低成本投入，简化操作难度，实现真正的亦真亦幻境界，相信这也将会成为未来VR技术发展的核心方向。现如今虚拟现实技术与增强现实技术都被广泛的运用到工业设备操作训练中，当然在教育、建筑、娱乐等方面的使用也非常广泛，特别是在网络技术方面，它可以实现校内学生与校外教师之间的交流，并且这样的教学是实时的。所以可以这样认为，各项新型软件技术的发展不仅为高职教育教学带来了帮助，而且也为教学课程开发提供了非常有利的技术支持，其自身价值是非常高的。而理论与技术的结合在提高技术自身的有效性方面，需要教师不断分析与研究才能实现。（4）理论与技术结合。理论与技术上的可行性不能完全理解为理论教育与实践应用的需要，因为这两者是相互独立的个体，所以只有寻找到一个适合的方法才能真正发挥出两者的价值和作用。身为一种教与学相结合的方法，结合实际进行教学设计就变得非常重要了，整个教学设计因包含有问题解决工具、互相合作效应、心智模型、学习环境设计等等，还需要注重学习环境中的各要素设计，如学习评价、学习方法等。当然，注重实践教学理论设计的构建也是很有必要的。“在基于案例的、开放的、基于资源的、以学生为中心的学习环境的讨论中，技术及其应用技巧也是教学设计中的一个不言而喻的背景并隐含其中”，从这里可以看出，教学设计是一个需要将理论与实践相结合才能实现，同时也是创建良好学习环境的重要途径。
具体的教学设计内容包含有两个方面：第一，根据教学理论来选择适合的技术与模型，通过应用技术来构建学习环境与各种认知工具，这样可以有效提高学生的学习效果与教学质量。整个教学的核心是通过设计来寻找到理论与技术的结合点，从而实现理论到实践的过程。第二，需要通过理论指导与技术运用来不断满足学习上的需求，即需要重视设计的实现与过程的实施，然后结合实际情况来进行修改。整个过程都可以认为是教学思想创新的过程，当然，对巩固技术技巧也有一定的帮助，也能不断完善与优化设计效果。所以，教师设计身为一种将理论与技术相结合的方法，其对高职校内外实时互动教学是可行的。
5 结 论
在当前的社会发展背景下，教师只有把增强现实技术运用到工业实训中，并构建相应的工程训练辅助教学模式，才能提高学生自身的实训能力，提升整体的教学质量。该教学模式不仅能够实现虚拟内容与现实内容的有效结合，而且还能提升实训过程的真实感，通过交互的方式来拉近理论与实践之间的距离。学生只要通过相关AR设备的操作，就能体会到工程训练实践教学的优势，从而激发学生的学习兴趣，让他们更自觉的投入到实训课堂中。
本文以现代纺织专业中的“计算机测配色”课程为案例，从改革课堂教学方式的角度，探讨利用增强现实技术进行课堂教学模式改革的内容和方式，以期提高学生课堂参与度和学习兴趣；从改革传统教学模式与内容来看，加强利用增强现实技术来创立有效的学习情景、提升学生体验效果，让师生共同在教学中有更多的“获得感”，真正向课堂要质量。
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作者简介：刘会（1980.10-），女，汉族，安徽安庆人，讲师，硕士，研究方向：计算机测配色、新型染整技术。
