增强现实技术在高职经管类专业课程教学中的应用

潘 婧

(苏州市职业大学 商学院，江苏 苏州 215104)

2012年谷歌眼镜的发布轰动全球，增强现实(augmented reality，AR)技术也逐渐为人所知。所谓“增强现实技术”，是指通过计算机提供的数据信息来增加使用者对现实世界感知的科学技术，并将计算机生成的虚拟物体场景或系统提示信息等内容实时叠加到真实场景中，通过虚实信息叠加，对实时的视频图像进行信息处理和传输，交互方式更加自然，从而使人对现实世界有更加深入的认知。其实早在20世纪九十年代，增强现实技术就产生了。这些年来，它广泛应用于工程、娱乐、医学、军事训练等众多领域。但增强现实技术在高职专业课堂教学的应用案例还比较少，教学产品也不多见，特别是针对经管类专业课程的教学方面。

1 研究背景

2015年教育部发布《职业院校数字校园建设规范》中提出：在云计算、大数据、物联网、移动互联、虚拟仿真等新一代信息技术逐步广泛应用的新形势下，深入推进职业院校数字校园建设。教育部又在《2017年教育信息化工作要点》中指出，以构建网络化、数字化、个性化的教育体系，推进信息技术在教学中的深入应用，促进信息技术与教育教学融合发展，充分发挥教育信息化对教育现代化的支撑和引领作用，组织开展高校信息技术与教育教学深度融合的课程体系重构研究和实践探索，助推教学改革。所以增强现实技术在高职教育的专业教学中的应用研究，成了我们当今时代下的一个新课题。

国际上开展增强现实技术在教育领域的研究比较早，国外学者研究表明，从学生的反馈来看，基于增强现实技术的教学可以更大程度地激发学生的学习兴趣，增强师生间的交流与互动，引导学生多维度地思考，深化学生对知识点的理解[1]；徐媛根据增强现实技术所具备的特点和技术原理，为增强现实技术进入教育领域提供了借鉴[2]；张洪波探讨了增强现实技术原理，设计了增强现实技术支持的教学模型[3]；马欣悦、石伟平的研究从增强现实技术的内涵特征，找寻与职业教育的契合点，探寻职业教育改革与发展的新方向[4]。由此可以看出：当前国内高等职业教育中增强现实技术的应用研究相对匮乏；职教领域的增强现实技术研究大部分重点关注技术本身的开发，或者是增强现实技术对职业教育带来的优势，而涉及增强现实技术的教学产品还不多见。因此，在高职院校经管类专业课程教学中，引进增强现实技术很有必要。

2 增强现实技术的特性在高职教学方面的优势

2.1 高职院校教育人才培养的目标促使教学改革

2014年《国务院关于大力发展职业教育的决定》中明确指出，高职教育人才培养目标已调整为高素质技术技能人才，职业教育是以培养应用型人才为目标的教育，所以高职教育课程教学改革的核心之一是实现“理实一体化”。传统的教学模式是学生“接受型”的学习模式，这更依赖于学生的接受能力，但高职院校的学生自主学习能力不足，理论基础薄弱，缺乏学习热情，专注度和参与度不够，缺乏信心及相关理论背景知识，所以传统的模式的教学效果不佳，学生对抽象概念的知识不易理解。但学生动手能力较强，思想活跃，需要有人激发学习热情，所以将教学模式转化为“体验式”“探究型”比较好，让学生在交互学习过程中促进其对知识点和相关概念的理解。

高等职业教育的经管类专业，包括会计专业、财务管理专业、物流管理专业、电子商务专业等都需要了解企业概况、业务流程、岗位职能等企业管理类知识，但由于学生没有机会到企业参观学习，也没有途径了解企业真实的业务数据和流程，理论知识对高职院校的学生来说显得深奥且枯燥，所以教学效果一直不理想，而增强现实技术弥补了这方面的不足。利用这一技术的企业仿真训练提供了全新的场景化情境教学模式，构建的可视化企业实践教学，具备实时性和交互性，使学生可以直接参与并探索所处的虚实结合的环境，把“企业”搬进了课堂，结合“岗位、流程、情境”为特征的职业能力训练，提供基于真实情境却超越现实世界的感官体验，沉浸式体验可以让学生全神贯注地去完成阶段性的目标任务，从而调动学生更积极主动地学习相关课程。

2.2 增强现实技术在课堂教学方面的应用优势

将增强现实技术虚实结合、虚实同步、交互自然的特点应用于课堂教学中，与高等职业教育教学模式相结合，创新职业教育教学模式，从而更好地满足专业教学的需要。增强现实技术的特点在高职教育应用中的技术优势主要体现在：

1) 多维度感知：除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知。增强现实技术融合虚拟和现实，基于现实但超越现实，将计算机生成的虚拟影像和信息叠加到真实场景中，通过全方位的感官刺激，在有限的时间与场景里，让学生解读信息的效率大大增强，激发了学生的学习积极性。

2) 临场感与参与的价值感：学生在整个教学过程中作为一个角色与模拟环境进行互动，他往往能够自主地去完成任务，强化了学生在教学活动中的主体地位。在增强现实教学系统环境下，可以让枯燥的理论知识变得更加具象，有沉浸式的体验及实时深入的交互操作，知识的传播是多向的，交互也是多元的，是一种发散性思维的学习环境，在碰到困难时通过交流或寻求帮助来自己解决问题，使学生保持较高的学习热情，从而提高了学习的效率。

3 ARE虚拟仿真教学平台在教学中的应用

在高职经管类的专业课程的课堂教学中，涉及的相关课程有“企业管理概论”“基础会计”“财务业务一体化”“ERP原理与应用”“供应链管理”等，都要求学生掌握企业概况，了解业务流程和票据传递，熟悉岗位职能。但由于学生缺乏具体经验的支撑，在传统学习中只是记住一些概念和定义，而并没有真正理解，对一些抽象的管理类知识在企业中的运作更是很难理解。虽然多媒体教学增加了感官刺激来强化理解，但体验感和学生的参与度不够，难以调动学生的积极性。

3.1 ARE虚拟仿真教学平台

ARE虚拟仿真教学平台基于增强现实(AR)、虚拟现实(VR)技术和感知智能设备，以全新的场景化情景教学模式构建可视化的企业实践教学。该平台通过增强现实技术虚拟仿真一个制造工厂的企业实景，同时已经预置了企业最经典的业务数据与案例，让学生以人机交互的方式完成生产、采购、销售、库存及财务核算等业务全过程的同时，实时认知业务对应的场景和情境，实现“知识+图像、业务+情境、宏观+微观”的可视化教学新模式。

ARE虚拟仿真教学平台利用人机交互、感知识别等多种技术手段，通过亲自动手实践及人机互动，以企业真实场景、管理经营案例教学情境，以企业流程、管理报表、业务单据为教学内容，以智能感知设备、企业管理软件等为教学工具，以企业岗位工作内容、用人标准为培养路径，提供行业认知、企业运营、业务实践、顶岗实训等整体解决方案，构建可视化的企业实践教学模式。

如图1所示，学生通过虚拟和现实相融合构建的“企业”完成相关的任务，通过深入交互的沉浸式学习，了解企业“财务—生产—供应链”管理核心思想，掌握企业“信息流—资金流—物流与商流”的运行规律，培养“人财物、产供销”的系统思维管理人才。学生在整个训练过程中表现出极大的学习兴趣，积极主动地和团队成员协作完成各项任务。

图1 增强现实技术设备

3.2 ARE虚拟仿真教学实施架构

3.2.1 教学形式的组织实施架构

教师和学生必须要在虚拟现实技术设备登录云服务器和线下同步完成相应任务。虚拟现实技术设备是一台借助增强现实技术和感知智能设备，虚拟仿真一个人机交互的童车生产企业。它主要有三部分组成：可交互的全局动态数字的下屏、可感知桌面并进行人机交互的图形码魔卡和可视化的多维立体空间场景的上屏。学生还需要同时在云服务器进入服务器上自己岗位隶属的企业，进行分企业分岗位登录，每个学生按项目进度完成任务。除此之外，还要完成线下学生手册上的相关纸质资料、阶段性考核和阶段项目的总结及模拟角色运营。所以在项目训练中，每个学生都要这三方面同时去完成任务，这就构成了三维一体的课堂教学模式。这一模式把抽象的概念具体化，既有在设备上和系统里的实践操作，又有对知识点进行的总结和演练，如图2所示。

3.2.2 教学内容的组织实施架构

ARE教学平台是模拟一个童车制造企业场景，整个项目分5个场景化学习路径，32个情境式团队活动，180项攻略型流程任务，展现童车企业的实战训练。以6名或12名学生组建一个公司(团队)，完整体验企业一个月高度浓缩的业务仿真经营，包括生产、采购、销售、库存及财务核算等企业认知、业务体验和岗位实习任务。具体的实施操作步骤是：AR设备采集识别卡片上的信息，通过增强现实软件系统处理信息，将真实的图像和生成的三维物体图像呈现在显示屏幕上；不同的信息配合变换识别卡片的角度，显示屏幕呈现出三维物体的不同角度，学生可以与三维物体进行互动，了解相关信息并完成相应任务；配合云端服务器的任务要求和AR设备的操作，完成相应的岗位任务。整个训练项目设计流程如图3所示。

图2 ARE教学组织模式

图3 教学内容设计流程

AR技术将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(视觉信息、声音道、触觉等)，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被我们感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。在整个项目训练中，源于企业真实的业务，还原企业真实场景，就像走入一个“全环境”的企业中，多个情境活动构成一个场景，每个情境构建一个项目环境，每个任务构成一个情境活动，每个任务对应相应的任务资源，每个学生既要履行自己的岗位职责，又要配合同企业的其他岗位学生一起完成任务。所以组内成员岗位协同运营，分工协作各司其职。ARE虚拟仿真教学实现了企业感知化、流程动态化，使学生真实感知企业存在，如车间、设备、仓位、原料、产品触目可见、触手可及；伴随可视化流程来进行操作，如：产销协同、协同采购、领料、生产、入库、发货、结算等流程；由此实现数据的实时可视化，如：期初数据、期末数据、物流、制度、规则、资金数据、信息数据和商流数据等。

通过增强现实技术与智能感知设备，为学生提供可视化、可互动的企业实景，学生边做边学，并且通过合作交流、及时反馈等环节确保其高效学习。达到学生能“知企业、懂管理、熟业务、会经营、善思考”的教学目标。学生在把抽象的理论知识转化为更具象的知识点的同时，其综合能力得到了一定程度的锻炼，如：基础管理能力、业务协同能力、岗位实践能力、综合运营能力和全局思维能力等，为学生毕业后的职业发展奠定了良好基础。

4 增强现实技术在高职专业教学领域应用中面临的挑战

增强现实技术在高职教育中的应用尚处于起步阶段，如何更好地融入教育，探索建立基于增强现实的新型现代高等职业技术教学模式，还有两个问题尚待解决。

4.1 硬件设备和研发技术

增强现实的硬件技术和软件技术均有待进一步提升。增强现实涉及环境建模、三维交互技术、触觉反馈技术、立体声合成和立体显示技术以及感知信息和模型的系统集成技术。AR设备和识别卡片等都有待进一步完善。目前开发的教学案例较少，涉及的专业课不多，覆盖面不广，以上文的ARE虚拟仿真教学平台为例，可供学生自由选择的参数比较少，变化不够，只能模拟比较简单的企业场景和流程。但是因为增强现实技术的开发成本很昂贵，目前在开发中使用的引擎软件多是国外的产品，需要先支付版权费用，这是制约研发进度的主要原因之一，所以增强现实技术目前在高职教育中尚不能大规模地应用于课堂教学方面[5]。

4.2 师资方面

现代职业教学改革及增强现实技术运用的核心要素是教师，在传统的教学方法中，教师会按着自己的思维逻辑进行知识的讲解和传授，在教学过程中习惯沿用自己多年来积累的直观经验和教学方法。所以这种教学方法主导者是教师，学生较被动地获取知识，学生的参与性比较少，学习的效果也不能有效反馈。应用增强现实技术后，课堂的整个教学组织、教学方式和教学手段都发生了变化，分小组完成阶段任务，同时操作线上线下和AR设备，要根据教学要求随时组织学生进行汇报和总结。对教师来说，整个教学模式完全不一样了，遇到了以前没有碰到的问题，比如对整个课堂的把控能力要增强，因为分小组分任务后，学生不再是像原来上课那样安静有序地坐在位置上，所以教师对课堂纪律、教学内容、教学进度的把控难度增加。还要求教师接受现代教学技术的培训，会操作增强现实技术的设备和线上云系统，特别是在现有设备和系统还不够完善、学生在操作过程中会发生很多意外的情况下，需要教师熟悉这些最先进的设备和系统，为保障正常教学的进程要实时解决问题。这对教师来说都是极大的挑战[6]。

5 结语

虽然增强现实技术在专业领域的教学尚处在开发和尝试阶段，但它引人入胜的界面设计，丰富多彩的知识呈现和全方位深度的交互方式，参与度较高的教学表现力和模拟演示，使课堂教学更加立体和丰满，可以让高职院校学生在这样的学习情境中进行更高效地学习。随着增强现实技术开发成本的不断降低，应用产品的不断推广，它在高职教育的专业教学中会越来越普及。