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悦趣多：基于增强现实技术的高中通用技术

创新教育平台

作者：魏小东等

来源：《电化教育研究》2014年第03期

摘要[]越来越多的高中尝试把增强现实（AugmentedReality，简称AR）技术引入高中通

用技术创新设计课程，从而提高教学质量和学生作品的创新力。然而由于教师资源、相关教学

设备以及高中生缺乏编程能力的限制，大部分中国高中没有能力建立引入AR的通用技术课

程。为了解决这个问题，笔者基于JohnKeller的ARCS动机激发模型，利用AR交互技术和动

态编译技术设计实现了名为“悦趣多”的教学辅助系统。在这个平台上学生既可以学习AR技术

的基本原理，亲身感受AR应用的特点，也可以在不懂编程技术的情况下实现自己的AR创新

设计。在人大附中进行试点教学，并利用学习动机调查问卷和创意产品语义量表评估了教学效

果，结果显示“悦趣多”作为创新教育平台能很好地促进学生对于AR技术基本原理的学习，提

高学生作品的创新力。

关键词[]增强现实；教育技术；计算机辅助教学；辅助设计

中图[分类号]G434[文献标志码]A

作者简[介]魏小东（1984—），男，甘肃兰州人。博士，主要从事人机交互技术在教育应

用中的研究。E-mail：wxd1633@163.com。

一、引言

《普通高中通用技术课程标准》提出的课程目标是：“以基础的、宽泛的、与学生日常生

活联系紧密的技术内容为载体，以进一步提高学生的技术素养、促进学生全面而富有个性的发

展为目标。”其核心思想就是提高学生的技术素养和创新力，包括通用技术的基本知识和基本

技能，技术及其设计的一般思想和方法，运用技术原理解决实际问题的能力和终身进行技术学

习的能力，还包括正确的技术观，技术创新意识，负责、安全地使用技术的行为习惯以及对技

术文化的理解、评价及选择能力[1][2]。

根据通用技术课程目标，越来越多的高中希望引进目前流行的新技术和新教学思路来改善

高中通用技术教学效果，提高学生设计作品的创新力。

增强现实（AugmentedReality，简称AR）技术，是在虚拟现实的基础上发展起来的新技

术，也被称之为混合现实，是指通过将计算机生成的虚拟场景、文字注释等信息实时、精确地

叠加到使用者所观察到的真实世界景象中，对人的视觉系统进行延伸和扩充的一种技术

[3][4]。目前也已经出现了流行的科技产品，如GoogleGlass，是由谷歌公司于2012年4月发

布的一款增强现实眼镜[5]。AR技术应用于教育教学也慢慢成为了一个研究趋势，如立体书

籍、操作技能培训、AR教育游戏，残障人群学习等[6][7]。科技创新教育走在前列的人大附中

已经将AR技术教学纳入到了通用技术教学的必修课中，主要培养学生AR应用创新实现能

力，借此使学生明确一个通用的、完整的设计过程，学会与技术有关的各种实现途径和方法。

但由于AR技术教师资源和AR教学设备的限制，在课程实施过程中出现了两方面的问题。

人大附1.中为了让学生更好地设计实现AR应用，需要给学生讲解基本的AR原理。但在

这一教学阶段，采用普通的教学方式，极大地降低了学生的参与性。在通用技术课堂中，学生

更喜欢动手参与，仅仅通过教师讲解比较难理解的AR技术，无疑大大降低了学生的学习兴

趣。再加上AR技术教师短缺，这种情况无疑加重了教师的教学负担。

2.AR应用是真实场景和虚拟物体的叠加，人大附中开设的AR技术课程要求学生在摄像

头采集的真实场景上叠加3D模型，因此开设了3D建模软件使用课程。学生设计完自己的AR

应用后，先制作需要叠加的3D模型，然后在教师的帮助下完成模型和场景的叠加。由于大部

分的学生并没有编程经验，3D模型和真实场景的叠加工作全部落在教师的身上，这使得教师

的工作负担过于繁重，并且极大地降低了学生创作的灵活性。

为了解决以上问题，笔者设计实现了“悦趣多”教学辅助系统。

二、基于ARCS模型的系统设计

为了提高学生学习AR技术的积极性，增强学生设计作品的创新力，减少代课教师的教学

负担，让“悦趣多”科学并有效地应用于高中通用技术课程，我们引入了美国心理学家John

Keller提出了ARCS动机激发模型。Keller认为影响学生学习动机的因素有四类：注意

（Attention）、关联（Relevance）、自信（Confidence）、满足（Satis