西安经开第一学校科学教师使用AR学院情况汇报

一、对教育的一点思考

一提到教育，校园、教室、老师、学生，这些概念一定会自然浮出脑际。可是由于互联网的出现，以及越来越多生动高效教学软件的出现，固定的人在固定时间、固定地点、学习固定内容的传统教育正在消解，任何人在任何地点、任何时间、学习任何内容的泛在教育正在兴起。网络就是校园，移动终端就是课堂，能者即为教师，教育正被重新定义。近些年互联网、云计算、移动通讯、穿戴设备、大数据的整体突破，快速发展的物联网和人工智能，正在给今天的教育带来全新景观，勾画出来未来教育的基本框架，展现出未来教育的无限魅力。

然而，这些教育手段和形式都是建立在大投入、大数据、硬件化、长周期的基础上进行的。正如专家所言：教育的投入和产出没有达到理想的正比例关系。有没有一种低投入、微数据、软件化、短周期的教学手段呢？为解决这个问题，我们在课堂教学引入AR技术。经过多年的探索实践，我们发现将最新的AR增强现实技术接入小学科学课堂教学，可以有效提升课堂教学兴趣、质量和效果，这就是AR学院。当然，作为素材和资源的AR学院也可以为其他学科和教师提供支持。

二、AR学院简介

什么是AR？前段时间抖音流行一个特效叫AR臭美猴，一个人与虚拟猴子同屏跳舞的AR效果视频。

以小学科学课为例，把热气球搬进教室、将太阳高度角贴上黑板、为人体器官解开暗箱。利用增强现实技术，将虚拟物体通过手机、平板投射到教室、操场、草地等真实场地。让孩子们享受360°观察实验、体验交互操作、“可视化”科学原理。让孩子们对科学“触手可及”。实现微观可视化、优化部分实验的危险隐患与漫长时间投入、课件数字化可重复操作演示，解决部分实验道具需反复准备的问题、多角度、全方位观看，为教师学生带来身临其境的全新观感。集中视觉技术的对比如下表：

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简而言之：

AR是增强现实，在现实环境中增加虚拟物体。以软件为主。

VR是虚拟现实，以第一人称视觉进入虚拟场景。以硬件为主。

MR是混合现实，在现实世界、虚拟世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路。

AR学院是在AR的基础上将实验以点击交互形式呈现给学生。

所以，科学老师都不创新，我们还等谁来创新！

三、应用案例

案例一：兴趣为先。《蚂蚁的宫殿》化身蚂蚁，第一视觉进入洞穴，利用AR技术创造身临其境的体验，激发学生的好奇心和探索欲望。

进入AR模式下的《蚂蚁的宫殿》教学资源后，创设一个小草地的模拟场景，追寻蚂蚁的足迹，跟随蚂蚁从狭小的洞穴中进入蚁穴，麻雀虽小，五脏俱全；蚂蚁虽小，别有洞天。我们见识到了伟大的建筑师蚂蚁打造的超级地宫。有供蚁群中唯一的雌性产卵的蚁后室、有一群保姆蚂蚁抚育幼虫的育婴室；有让大家休息和冬眠的蚂蚁寝室；还有储备食物的蚜虫室、粮仓和谷仓；还有存放实体的墓穴，以及日光浴场等功能部室，真可谓应有尽有。而自然状态下，我们几乎无法看到真实的蚁穴全貌，二年级学生对此也十分好奇，以AR增强现实手段打开孩子们的好奇之门，为科学研究埋下希望的种子。

案例二：沉浸式体验。《洁净的空气》解密空气净化器“暗箱”，让物体可视化、人体结构透明化、微生物具象化。

打开AR资源，在六年级资源中选择“空气净化器”，将空气净化器放置在室内合适位置，观察到周围颜色较深的受污染空气，点击空气净化器，可以观察内部结构，了解空气净化器的工作原理。外部空气通过前置滤网、HEPA过滤层、活性炭过滤层、光触媒等结构将空气净化处理，最终释放新鲜空气。解决了学生无法打开机器的问题，可以透过不透明的外表，来观察内部组成部分，解密暗箱，同样的还有人体暗箱、微生物暗箱、电路暗箱等。

案例三：交互式体验。《热空气和冷空气》研究热气球是如何“转向”的，让原理可视化让所有学生直接“沉浸式”体验科学实验。我校教师是第一批使用AR学院进行课堂教学的教师群体，自去年10月开始，我们在小学科学教学中就尝试使用AR资源，在刚刚结束的陕西省第二届课堂教学创新大赛中，我利用AR学院讲授了三年级上册《热空气和冷空气》一课，让学生手持平板进入热气球内部，观察热气球的内部结构包括气囊、吊篮和喷火器等结构；观察点火、熄火和悬停状态下的热气球内部空气温度和外部空气温度的差别；了解热气球没有方向盘，是如何借助风力，御风而行的。

四、未来展望

当我们在谈论未来的时候，未来已来，当我们讨论将至的可能性时，将至已至。教育虽然对信息化的反应还比较“较慢”，但“后劲”十足。早在2011年2011年5月，乔布斯与比尔·盖茨会面讨论关于教育和未来学校问题时曾经说过一句著名的话：“为什么计算机技术改变了几乎所有领域，却唯独对教育的影响小得令人吃惊？”这便是“乔布斯之问”。时至今日，我们的想象已不足以想象孩子们的未来，用先进的教育技术教育才能培养出未来的祖国合格的建设者和接班人。

预计到2045年前后，人工智能将超过人的智能，人的智能会逐步非生物化——一个新的文明正在冉冉升起。库兹韦尔的预测正被人工智能技术的不断突破所印证，智能化教育也初见端倪。

AR学院的增强现实资源、互动体验、教学工具、课堂评价系统或许能为未来教育提供全新生态。

西安经开第一学校

张红军

2023年4月20日