AR在高校创客教育中的应用

随着图形计算、数据传输、可穿戴显示、人机接口等周边技术的不断发展，增强现实(Augmented Reality，以下简称 “AR”)的相关技术及应用日趋完善。AR通过软硬件人机交互通道，从视觉、听觉、运动、触觉、味觉、嗅觉等方面建立一套感官刺激，与现实世界的感官融合，在现实世界中延伸出新的交互环境。此外，区别于虚拟现实，AR更强调虚拟世界与现实世界信息的融合，并实时动态更新，能够极大扩展现实环境交互中，操作者所接收的信息。基于这一特点，在很多创客实践教学中的场景中，AR在提高学习质量方面，都具有极大的潜力。

一、增强现实及其在高校创客教育中的应用

针对一些具有较高成本、对条件保障有较高要求、高危险性、不可及等特点的设备、实验、系统等教学场景，AR技术提供了一种接近真实、便捷的教学方式。近年来盛行的创客运动，一方面在推动AR相关交互展示技术和内容制作的发展，另一方面从AR技术的快速发展中受益。高校创客教育，以学生为主体，以项目为导向，其教学内容的来源，具有跨学科、跨地域、形式多样等特性。借助AR技术，可以将不同地点的教学内容或研究开发对象，进行异地实时交互呈现，实现协同设计、协同开发，甚至协同生产。

AR技术与创客教育真正的融合，则需要从学习过程全生命周期，以系统观角度进行研究和设计。与商业、娱乐应用不同，AR的教育应用设计，需要遵循教学活动设计的基本原则，其目标是提高综合教学成效，而不仅仅局限于提高师生互动，或是增强课堂参与度等某几个方面。笔者试图从培养目标、成效度量、师资、教学设施等角度，分析AR在高校创客教学中应用的机遇与挑战。

二、增强现实应用于创客教育中的意义及设计要素

（一）结合不同培养目标进行AR应用决策

培养学生在知识、能力、素养等方面所达到的目标，是决定教学活动中是否以及如何应用AR技术的要素。不同教学活动在三个方面的侧重，是AR教学内容设计的主要依据。在知识层面，学习过程的目标是对一套知识体系的掌握，以及若干知识点的记忆。

根据这个目标设定的学习大纲，是为学习过程制定的 “合约”，因此也定义了AR教学的内容合约。AR场景中出现的知识点，在展示时长、展示方式、内容准确性、出现顺序等方面，应遵循教学内容设计合约，并有利于学生掌握知识，利用AR交互多感官联动的特点，促进长期知识记忆的形成。

此外，随着移动互联网的普及，以及数据压缩技术的提升，借助AR搭建虚拟实验室，由个人移动终端进行接入，可以让学生在课堂之外浏览课程内容，这非常有助于课堂之外学生进行自主学习。

（二）AR与成效度量方法的结合

创客教育中学习成效的度量，强调过程度量与结果度量并重。而AR教学内容中设置阶段性考核点，并在内容制作时，定义好过程度量的数据采集格式，有利于分析掌握学生的学习进度，更好地实时度量学习成效。借助AR等信息化手段进行教学的优势在于，教学过程可以更便捷地设定考核点，且过程数据多为结构化数据，便于后续分析。AR交互场景中，可以将创客任务分解为多个阶段的子任务，并设置不同维度的度量点。在团队协作中，也可以结合AR场景的实时交互性和信息叠加特点，有针对性地设置团队成员间一定信息的共享，例如考察其他团队成员的状态等，不仅让教学者能够实时了解学习进程，更促进学习者同侪之间的交流。

（三）师资建设

AR技术的应用，涉及信息技术、心理学、人机交互等多个学科，设计优秀的AR教学内容，不仅需要对学习过程的准确把握，还需要具备上述知识技能的专业人员配合。在AR内容设计环节，教学设计者与AR专业工程师配合，根据教学内容重点，设计AR交互。这一过程需要教学设计者梳理学习过程的各个环节，有助于教学内容质量的提升。此外，教学设计者也需掌握AR的基本原理和制作方法，从而更好地组织教学内容，以充分发挥AR交互提升学习成效的作用，并设计出利用AR特长进行学习评估的方法。

（四）AR教学设施

AR在各个领域都具有广泛的应用前景。在教育领域，针对科学、技术、工程等方面的教学内容与实践活动在日益增加。AR技术，在电子化教学基础设施和校园网络设施逐步完善的前提下，能够很快进行部署。创客教学过程中，以项目为导向，同时由于AR场景涉及虚拟与现实信息叠加融合，这种个人使用模式，要求AR设备应按照课堂学生数量进行规划。

AR内容可以采用在线云端数据作为主要来源，对于具有独特学科背景或技术领域、或将课程内容建设列入创客教育发展规划的学校机构，则可以在本地建设私有云服务，从内容制作开始提供本地资源，缩短制作周期。