一、對教育的一點思考

一提到教育，校園、教室、老師、學生，這些概念一定會自然浮出腦際。可是由于互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，以及越來越多生動高效教學軟件的出現(xiàn)，固定的人在固定時間、固定地點、學習固定內(nèi)容的傳統(tǒng)教育正在消解，任何人在任何地點、任何時間、學習任何內(nèi)容的泛在教育正在興起。網(wǎng)絡(luò)就是校園，移動終端就是課堂，能者即為教師，教育正被重新定義。近些年互聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動通訊、穿戴設(shè)備、大數(shù)據(jù)的整體突破，快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，正在給今天的教育帶來全新景觀，勾畫出來未來教育的基本框架，展現(xiàn)出未來教育的無限魅力。

然而，這些教育手段和形式都是建立在大投入、大數(shù)據(jù)、硬件化、長周期的基礎(chǔ)上進行的。正如專家所言：教育的投入和產(chǎn)出沒有達到理想的正比例關(guān)系。有沒有一種低投入、微數(shù)據(jù)、軟件化、短周期的教學手段呢？為解決這個問題，我們在課堂教學引入AR技術(shù)。經(jīng)過多年的探索實踐，我們發(fā)現(xiàn)將最新的AR增強現(xiàn)實技術(shù)接入小學科學課堂教學，可以有效提升課堂教學興趣、質(zhì)量和效果，這就是AR學院。當然，作為素材和資源的AR學院也可以為其他學科和教師提供支持。

二、AR學院簡介

什么是AR？前段時間抖音流行一個特效叫AR臭美猴，一個人與虛擬猴子同屏跳舞的AR效果視頻。

以小學科學課為例，把熱氣球搬進教室、將太陽高度角貼上黑板、為人體器官解開暗箱。利用增強現(xiàn)實技術(shù)，將虛擬物體通過手機、平板投射到教室、操場、草地等真實場地。讓孩子們享受360°觀察實驗、體驗交互操作、“可視化”科學原理。讓孩子們對科學“觸手可及”。實現(xiàn)微觀可視化、優(yōu)化部分實驗的危險隱患與漫長時間投入、課件數(shù)字化可重復(fù)操作演示，解決部分實驗道具需反復(fù)準備的問題、多角度、全方位觀看，為教師學生帶來身臨其境的全新觀感。集中視覺技術(shù)的對比如下表：

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簡而言之：

AR是增強現(xiàn)實，在現(xiàn)實環(huán)境中增加虛擬物體。以軟件為主。

VR是虛擬現(xiàn)實，以第一人稱視覺進入虛擬場景。以硬件為主。

MR是混合現(xiàn)實，在現(xiàn)實世界、虛擬世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路。

AR學院是在AR的基礎(chǔ)上將實驗以點擊交互形式呈現(xiàn)給學生。

所以，科學老師都不創(chuàng)新，我們還等誰來創(chuàng)新！

三、應(yīng)用案例

案例一：興趣為先。《螞蟻的宮殿》化身螞蟻，第一視覺進入洞穴，利用AR技術(shù)創(chuàng)造身臨其境的體驗，激發(fā)學生的好奇心和探索欲望。

進入AR模式下的《螞蟻的宮殿》教學資源后，創(chuàng)設(shè)一個小草地的模擬場景，追尋螞蟻的足跡，跟隨螞蟻從狹小的洞穴中進入蟻穴，麻雀雖小，五臟俱全；螞蟻雖小，別有洞天。我們見識到了偉大的建筑師螞蟻打造的超級地宮。有供蟻群中唯一的雌性產(chǎn)卵的蟻后室、有一群保姆螞蟻撫育幼蟲的育嬰室；有讓大家休息和冬眠的螞蟻寢室；還有儲備食物的蚜蟲室、糧倉和谷倉；還有存放實體的墓穴，以及日光浴場等功能部室，真可謂應(yīng)有盡有。而自然狀態(tài)下，我們幾乎無法看到真實的蟻穴全貌，二年級學生對此也十分好奇，以AR增強現(xiàn)實手段打開孩子們的好奇之門，為科學研究埋下希望的種子。

案例二：沉浸式體驗。《潔凈的空氣》解密空氣凈化器“暗箱”，讓物體可視化、人體結(jié)構(gòu)透明化、微生物具象化。

打開AR資源，在六年級資源中選擇“空氣凈化器”，將空氣凈化器放置在室內(nèi)合適位置，觀察到周圍顏色較深的受污染空氣，點擊空氣凈化器，可以觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解空氣凈化器的工作原理。外部空氣通過前置濾網(wǎng)、HEPA過濾層、活性炭過濾層、光觸媒等結(jié)構(gòu)將空氣凈化處理，最終釋放新鮮空氣。解決了學生無法打開機器的問題，可以透過不透明的外表，來觀察內(nèi)部組成部分，解密暗箱，同樣的還有人體暗箱、微生物暗箱、電路暗箱等。

案例三：交互式體驗。《熱空氣和冷空氣》研究熱氣球是如何“轉(zhuǎn)向”的，讓原理可視化讓所有學生直接“沉浸式”體驗科學實驗。我校教師是第一批使用AR學院進行課堂教學的教師群體，自去年10月開始，我們在小學科學教學中就嘗試使用AR資源，在剛剛結(jié)束的陜西省第二屆課堂教學創(chuàng)新大賽中，我利用AR學院講授了三年級上冊《熱空氣和冷空氣》一課，讓學生手持平板進入熱氣球內(nèi)部，觀察熱氣球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括氣囊、吊籃和噴火器等結(jié)構(gòu)；觀察點火、熄火和懸停狀態(tài)下的熱氣球內(nèi)部空氣溫度和外部空氣溫度的差別；了解熱氣球沒有方向盤，是如何借助風力，御風而行的。

四、未來展望

當我們在談?wù)撐磥淼臅r候，未來已來，當我們討論將至的可能性時，將至已至。教育雖然對信息化的反應(yīng)還比較“較慢”，但“后勁”十足。早在2011年2011年5月，喬布斯與比爾·蓋茨會面討論關(guān)于教育和未來學校問題時曾經(jīng)說過一句著名的話：“為什么計算機技術(shù)改變了幾乎所有領(lǐng)域，卻唯獨對教育的影響小得令人吃驚？”這便是“喬布斯之問”。時至今日，我們的想象已不足以想象孩子們的未來，用先進的教育技術(shù)教育才能培養(yǎng)出未來的祖國合格的建設(shè)者和接班人。

預(yù)計到2045年前后，人工智能將超過人的智能，人的智能會逐步非生物化——一個新的文明正在冉冉升起。庫茲韋爾的預(yù)測正被人工智能技術(shù)的不斷突破所印證，智能化教育也初見端倪。

AR學院的增強現(xiàn)實資源、互動體驗、教學工具、課堂評價系統(tǒng)或許能為未來教育提供全新生態(tài)。

西安經(jīng)開第一學校

張紅軍

2023年4月20日

來源: 科學V課堂