关键词：
增强现实技术
AR软件开发
中学化学
分子空间结构
教学应用
摘要：
化学的学科特点决定学习化学的难点表现在宏微观间的认知跨度,要降低学习难度,就需要为学生提供实物或微观模型来帮助学生搭起宏微观之间的认知“桥”。增强现实(简称AR)技术是指把现实世界中某一区域原本不存在的虚拟的信息,通过某种媒介并经过计算机仿真后再叠加到真实世界,被人类感官所感知的技术。随着科学技术的发展,AR技术走向大众化,并广泛应用于教育等领域,2018年底,工信部认为要将“VR/AR+教育”作为重点行业应用来推进。利用增强现实技术呈现的物质结构模型是一种三维的动态的模型,更能将学生的抽象思维和具象思维相结合,培养学生的物质结构思维。本文以设计开发一款有机化学增强现实技术软件“OCAR”为例,对如何开发增强现实软件进行系统地论述,并初步确定AR教学软件的评价指标。增强现实技术应用于教学的理论基础有建构主义理论、情境学习理论、视听教育理论和心流理论。实现增强现实需要跟踪注册、人机交互和显示技术这三大关键技术,增强现实以其独特的技术优势在各个领域内应用广泛,重点综述其在教育行业中的应用。还从软件内容和外观等方面比较了几款国内外化学增强现实技术应用,发现在有机化学方面的增强现实技术还少有涉及,进而确定本研究的具体内容。再以开发“OCAR”软件为例,对AR软件开发的具体步骤详细分解介绍,最后梳理出增强现实教学软件开发的一般步骤:教学内容和目标分析、开发环境配置、素材准备与制作、交互功能构思与视觉化设计、打包发布APK。可以看到,开发增强现实软件的最大难点是对虚拟对象的建模以及各种虚拟按钮、场景转换、动画播放等的脚本编写。然后将设计开发的“OCAR”软件运用到具体教学中,初步确定增强现实教学辅助软件的四个评价指标:APP质感/美感、功能设计、学习功能以及学习体验。每一级指标下有两到三个问题,采用李克特5分量表,测定学生对此软件的态度。还对教师展开问卷访谈,调查教师对增强现实技术的了解情况和态度,以及AR应用于化学教学需考虑哪些具体问题。本文根据有机化学增强现实教学软件“OCAR”的开发,总结出一个比较确的设计思路和设计流程,为增强现实教育APP设计领域的设计者提供了一些有效的信息参考。结果表明,开发增强现实软件必须具体考虑教学内容和目标的需求和适用性,要选择合适的、多样的交互方式。增强现实技术应用于化学能帮助学生学习有机物空间结构,让微观知识变得“可视化”,学生能主动参与到教学过程中去。学生认为OCAR软件总体来说不错,APP的质感/美感、学习功能以及学习体验较好,但是软件的交互功能不是很好。未来研究要开发更多内容的有机化学内容,反应机理的交互方式等都需要升级。
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