AR技术在高职工科核心课程中应用现状研究——基于江西省高职院校建筑类专业学生的问卷调查

扶金萍，杨铭键，余德孙，黄江诚

（九江职业技术学院，江西九江 332000）

1 研究背景及意义

《教育信息化“十四五”发展规划》指出，信息技术对教育改革和发展具有革命性影响。以信息技术推进教育公平和创新，构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系，是全面实现教育现代化的重要内容。近年来，随着“互联网+”的应用，人类已经进入智能化数字时代[1]。智慧地球、数字城市、智能生活走进人类生活。这场信息化的变革也促使教育领域发生了翻天覆地的变化[2]。从传统以教师为主的板书、PPT 讲授的一对多的教学模式，衍生出以学生为中心的“沉浸式”“体验式”教学模式。而目前颇具特色的信息化技术——AR 技术（Augmented Reality）已广泛应用于各类高校专业课程中。

AR 技术，也被称之为混合现实，是虚拟现实技术的一个重要分支。它将原本在现实世界的一定时间、空间范围内很难体验到的实体信息和虚拟世界信息实现“无缝衔接”，使之形成超越现实的感官体验[3-4]（如图1所示）。

图1 增强现实场视图

在当今的建筑施工管理类课程的教学中，传统空间技能的教学手段往往无法满足工程的需要。基于此，AR 技术被引入教学领域，它允许人们通过添加外部信息来观察真实世界，以提供对所看到的事物更全面、更立体的认识——来辅助空间技能学习[5-6]。

我校从前期基础设施设备的配备、课程体系的建立、AR 技术的应用到中期的课堂教学的设计、学生的参与度反馈等方面，积累了一些经验，也存在一些问题。基于此，在江西省内选取几所建筑类高职院校，收集AR 技术在专业课程中的应用情况，为后续专业课程教学和改革提供依据，为信息化技术在高职课程中的应用提供参考。

2 AR 技术应用现状

为了解江西省高职院校建筑类专业课程AR 技术应用情况，我们课题组自2021年4月至6月，采取线上线下不记名方式，面向江西省7 所高职院校建筑类专业各年级学生开展“AR 技术在高职工科核心课程应用现状”的调查，问卷共10 道题，包括对AR 技术的认知及课堂开展情况、目前教学的弊端、学生对专业课程的诉求等，共回收450 份有效问卷。所选院校均为省内开设建筑类专业的代表性院校，其中有一些院校开设了AR 技术应用的相关课程。图2为各个院校样本统计结果。

图2 院校分布及样本占比

7 所学校的统计数据中覆盖省内大多数高职院校建筑类，每个院校内均有大一到大三的学生参与此次问卷，其中2021 级学生占比最大，一年级人数占48%，二年级占24%，三年级占28%，调查对象覆盖范围广，具有广泛的代表性，能够反映省内建筑类专业课程AR技术应用情况。

3 问卷调查结果分析

3.1 传统专业课程教学的现状

调查问卷中学生普遍反映传统方式的专业课程教学比较枯燥，专业教师讲授课程过程中虽然也有信息化手段的应用，如网络教学平台，但未结合专业课程特点开展有针对性的辅助教学，学生课堂参与度不高。其主要原因是建筑类专业课程涉及具体的工程项目实施过程，从施工图纸到工程实体，包括前期设计、中期施工和监理、后期验收和运营维护各个环节，是一个贯穿时间、空间、各主体的全方位、长周期的过程。而课堂教学知识点的表现形式过于单一，学生仅依靠二维平面图纸、视频文件、在线网络资源难以完全理解这一复杂过程。尤其是施工图纸的识读、施工过程的开展等环节，借助AR 技术可让学生“走”进建筑，身临其境，进而能更好地理解课本上的理论知识，实现理论与实践相统一。

近年来，随着国家经济实力的提升，建筑行业也发生了巨大的变化，涌现出了BIM 技术、装配式施工、钢纤维混凝土等新技术，而产业的新标准、新材料、新工艺难以与课堂同步更新，导致专业知识滞后于行业发展，从而制约学生在工作岗位上的发展，这也是学生普遍反馈知识迁移应用不足的主要原因。图3为学生反馈传统专业课程教学中存在的问题。

图3 传统专业课程教学中的问题

3.2 AR 技术的应用规模

从调查结果来看，只有极少数的学生不了解AR技术，近95%的学生都表示了解或接触过AR 技术，这一结果与实际比较相符，随着信息化产品在日常生活的应用，各种智能化电子产品，如手机等，都配有相应的AR 功能。然而，AR 技术在专业课程教学中并未与之匹配。通过数据统计可知，约有63%的学生在课堂上没有体验过AR 技术或VR 技术，且课堂教学使用过AR 技术的仅占11%，说明现阶段AR 技术在高校建筑类专业课程的应用还没有形成规模。

调查显示，目前各院校专业课程的教学仍然停留在传统的讲授形式，教师借助PPT、板书、视频等二维平面展示方式，传授专业知识。学生普遍反映理论教学枯燥，抽象知识点难以理解。建筑类专业课程中的很多知识，如各类平面图纸、施工过程、工程隐蔽部位、复杂节点等与工程实践相关的内容，都是相对复杂的三维立体结构，传统平面二维的素材对于没有工程经验和实践经历的高职学生而言，是非常晦涩的。进而导致课堂教学效率不高，学生也逐渐失去专业学习的兴趣，这与培养技能型人才的初衷是不符的。而若能够将AR 技术应用到课堂教学，实现虚拟信息与教学资源的叠加，实现虚实结合，则可以将建筑结构及节点构造的3D 虚拟影像覆盖在二维平面图片上，使学生对结构整体构造一目了然。与此同时，学生还可以与模型进行实时交互，随意旋转和拆装，从各个角度查看建筑结构的构造、连接等，提高课堂效率，学生的积极性和参与度也大大提高。

4 AR 技术应用存在的问题及原因分析

从调查结果来看，各大高校建筑类专业并没有实现AR 技术规模化应用，甚至部分院校未引入AR 技术。结合调查问卷统计结果和我校试点过程中的经验，提出几个方面的问题，并分析产生问题的原因，结果如图4所示。

图4 现有AR 技术应用的局限性

4.1 硬件设备条件

AR 技术应用于课堂教学，首先必须配备相应的硬件设备来满足AR 技术的展示，与此同时，在课堂教学过程中，学生使用终端设备进行“沉浸式学习”时的网络配置要齐全。这就需要学校配备专门的教学场地，提供稳定的网络，配备终端设备，满足课堂教学要求。

4.2 AR 结构体简单

AR 技术应用的关键是AR 技术交互知识点的建模。目前我们应用的《建筑识图》课程的AR 教材，配备的AR 教学素材相对比较简单，无法满足课堂教学需求。而要实现传统教学资源与AR 资源的无缝衔接，则需要根据专业课程教学反馈的结果，挑选合适的目标对象三维建模，通过编程开发，生成基于终端设备的可执行程序，满足日常教学需求。

4.3 教师信息化教学能力不足

建筑类专业课程教学借助AR 技术，让枯燥乏味的理论知识在课堂上“动”起来，改变传统的教学模式，将教学中晦涩难懂的专业知识用AR 技术生动形象地展示出来，不仅提高了课堂教学的效率，而且调动了学生的积极性，使课堂气氛更活跃。

4.4 AR 技术的可迁移性欠缺

基于项目化的专业课程教学，AR 技术应具有可迁移、可复制特性。目前AR 的应用基本上是基于某一本教材或某一门课程开发的，这也是AR 技术规模化应用的一大阻碍。

5 改进策略

为了持续推动AR 技术在建筑类专业课程教学的应用，提出以下几点改进策略：配备相应的硬件设备，为专业课程教学提供物质基础；基于专业课程体系项目化教学开发一套完备的AR 技术知识库，涵盖建筑工程项目从设计到运营维护全过程的且传统教学方法无法表达的所有知识；为相应专业课程教师提供信息化技术应用的培训和指导；建立建筑类专业课程体系团队，团队成员熟悉课程体系和AR 技术知识库，在课堂教学中，从项目化角度系统、全面地展示AR 知识点及其与整个项目化知识框架的关联。