基于AR技術的中職建筑專業課程開發實踐研究

謝勤陽

摘 要：本文以《國家職業教育改革實施方案》提出的“三教”改革任務與要求為指導，根據建筑專業課程特點，以AR技術與課程教學融合為出發點，通過開展探索建立實訓中心，校企合作開發課程、教學平臺資源及智慧評價系統等活動，提升教學團隊信息素養，為實現培育現代化智慧工匠的目標提供有利條件。

關鍵詞： AR技術? ? 信息賦能? ? 理虛實一體教學

一、研究背景

中共中央、國務院印發的《中國教育現代化2035》，聚焦教育發展的突出問題和薄弱環節，立足當前，著眼長遠，重點部署了面向教育現代化的十大戰略任務，其中提到加快信息化時代教育變革，建設智能化校園，統籌建設一體化智能化教學、管理與服務平臺，利用現代化技術加快推動人才培養模式改革，實現規?；逃c個性化培養的有機結合。教育信息化是教育現代化的基本內涵和顯著特征，是信息時代教育改革發展的必由之路。把握信息技術，必將在建設現代化教育強國的宏偉藍圖上留下濃墨重彩的一筆。利用現代智能化手段，培養具有高標準職業道德、職業素養、職業技能、信息技術水平和創新能力的智能化大國工匠，是紹興市中等專業學校（以下簡稱學校）在“雙高”建設時期必須要做的功課，也是學校加速進行智能化轉型升級的目的。

二、研究意義

（一）賦能課程育人，信息技術促“三教”改革

利用信息化手段和技術，特別是AR和VR技術，賦能學校教學團隊、教學資源、教學手段以及教學環境，一方面是促其智能化轉型升級，促進“三教”改革;另一方面是對已有的專業課程進行優化調整，加快開發和建設基于現代化信息技術的課程，從而達到培養現代化智慧工匠的育人目標。技術的融入，外化于教學環境，內化于“三教”自身，也可為其他專業課程建設提供借鑒。

（二）創新教學形態，解決理虛實隔離問題

在學校建筑專業施工課程教學中，理論和虛擬教學往往在機房進行，實踐操作在實訓場進行，兩個教學場地相距較遠，同時也帶來了一些問題：一堂課或一個項目的內容往往只能用一種或兩種教學模式，造成“時空分離”“虛實隔離”等實際困難，而采用AR技術，使得教學在“虛擬”和“現實”之間切換自如，讓現實存在的建筑工程在同一個時空中實現分解、剖析并直觀地展現給教學對象，同時采用硬件平臺支持的交互反饋技術讓每一個參與者都能獨立地在同一空間進行個性化實踐與學習，讓教學在理虛實之間游刃有余。

三、實踐研究主要內容

研究以行動目標為導向，以建設任務為載體，把“施工圖識圖”作為試點課程，具體實施按照以下路徑進行：以AR技術為出發點—融合施工技術課程—升級并集成智慧實訓中心—完善教學平臺的建設、教學資源的開發、評價系統的開發—教學實施—數據跟蹤反饋，主要工作如下。

（一）集成功能升級智慧實訓中心

在硬件方面，學校建筑專業立項建成具有常規信息化功能的實訓室，達到基本教學環境條件要求之后，集成VR技術，引進虛擬仿真系統，形成理虛實一體的教學環境，開展軟件制圖類課程的教學，集成AR技術，引進HoloLens眼鏡及平臺。有了該項技術的整合，教學場所既可以選擇智慧實訓中心，又可以選擇校內已有建筑場景，為理虛實一體教學實施提供了環境保障。

在軟件方面，將基于建筑信息模型（BIM）和混合現實（AR）的教學使用場景進行深度融合，打造BIM-AR教學平臺，教師自主參與學習平臺及模型的搭設、題庫的擴充，充分調動教師教學參與的積極性。

（二）開發一系列智慧型課程資源

根據施工技術教材，結合前期學生問卷分析和教師的反饋，選擇教學過程中難度較大，特別是較為抽象的、在課堂中無法展現的知識點和技能點，在學校實體建筑中找出相應的節點，融合AR技術，校企共同開發教學節點資源。試點選擇的模型節點涵蓋108個典型建筑節點模塊和文化建設模塊，其中典型建筑節點模塊包含校內已有建筑模型實體對應節點、圖集和裝配式建筑構件拼裝等人機交互、圖紙和模型的交互、360度無死角FBX演示動畫、模型自由移動等復雜的形式。

考慮到階段性資源建設完成之后可持續更新的問題，教師通過接受企業技術專家的培訓，學習如何自行創建模型，對教材中沒有介紹的知識點自行建模，上傳至學習平臺，實現模型定位、觀看、移動、旋轉、縮放大小、顯示觸控部位特征、繪制爆炸圖、截取剖截面等較為簡單的交互，特別是對于施工行業的規范和標準做到及時更新。對原有課程教材的知識點和技能點進一步整合重構，結合教學節點資源，以建筑構造模塊的形式按任務編寫教材，教材和平臺上的資源交相輝映，既可作為學習材料，又可作為學習平臺操作指導手冊。

（三）實施教學并完善智慧型評價

學校共有5個班級進行了建筑施工技術的學習，提取2019級施工班的期中成績數據，與2018級施工班上一學年同時期數據進行對比分析，兩個班級學制、專業、生源構成一致，其他班級由于人才培養方案的調整或專業分流，偏差分析參考性較差，故而選擇這兩個班級進行比較。定性分析：利用現代信息技術融合課程來進行教學，無論是教師還是學生都容易接受，尤其針對課程上的“老難點”，通過信息手段，大大縮短學生理解的時間;定量分析：采用信息技術學習的班級平均分71.8，對比班級平均分67.5，在分數上有了一定提升，直觀反映出其教學的有效性。

依托教學平臺和課程資源，結合線上線下教學實踐，團隊從平臺自主練習評價、項目展示互評和教師綜合評價等方面進行了教學評價體系的改革探索，完善了建筑專業“魯班匠士”評價與1+X證書評價相結合的評價模式。以BIM建模為核心技能，通過AR技術教學應用，提升建筑工程專業識圖、施工技術等核心技能的水平。

（四）初探智慧工匠三元導師制度

在將AR技術整合到建筑施工課程的同時，通過和相關技術企業開展深入合作，在建筑施工專業原有的雙元人才培養模式的基礎上，引進技術公司一方的導師共同參與人才培養，形成以施工專業人才崗位技術要求為核心的三元共導的模式，校內導師主要負責校內教學和課程建設等相關工作，施工企業導師利用豐富的實際工程經驗，更好地解決施工操作上的難點問題，軟件公司技術導師通過線上線下指導，講授AR建模、VR建模、BIM施工等相關軟件知識，三者實現優勢互補，達成復合型人才培養目標。企業導師參與育人，同時也對課程建設和“三教”改革有著良好的促進作用。

（五）開展社會研學活動擴大影響

《國家職業教育改革實施方案》鼓勵中等職業學校聯合中小學開展勞動和職業啟蒙教育，將動手實踐內容納入中小學相關課程和學生綜合素質評價，研究團隊利用實訓中心建成的設備和資源，積極響應國家號召，如與當地某小學開展一系列研學活動，通過AR、VR等技術，中小學生利用教學工具，感受開國大典的盛況，接受愛國主義教育，戴上AR眼鏡，感受房屋建設過程和內部構造，切實獲得了良好的職業體驗。目前，學校正將 AR智慧實訓中心打造成為市級、省級中小學研學基地。

四、實踐研究成效

（一）促進學生技能提升，具備創新精神

通過基于AR技術的課程學習和相關的教學活動，學生提升了信息技術應用水平和實訓操作技能，甚至有些學生具備了初步建模的能力，可以勝任崗位要求，中職建筑專業課程開發實踐研究項目實施期間15人次的學生參加了信息和雙創類的相關比賽并取得了良好成績。

作為省首批1+X 證書制度試點院校，學校在實訓中心設置了考點，經過考前的細致培訓，首批參加BIM建模職業技能等級證書考試的學生有42人，通過率為80%，參加建筑工程識圖職業技能等級證書考試的學生有84人，79人通過考試并取得相應證書，通過率約為94%。

（二）促進教師團隊成長，增強輻射引領

在中職建筑專業課程開發實踐研究項目實施過程中，組內教師的綜合能力得到了提升，尤其是在信息技術應用能力上。首先，在中職建筑專業課程開發實踐研究項目實施過程中專業教師參與了相關信息化課程資源的建設工作，夯實了專業基礎，參與了多項教師競賽，取得較好成績。其次，教師在專業能力提升之后具備了一定的技術服務能力，為多項賽事、活動提供了技術服務和支持。最后，在此期間，通過傳幫帶的形式，青年教師迅速成長。

（三）新聞媒體宣傳報道，肯定實施成效

在AR智慧實訓中心開展的各項活動，被省內外的新聞媒體相繼報道，既擴大了學校知名度，又展現了學校在項目建設上取得的成績，其中，思政直播課“從大國擔當看家國情懷”登錄學習強國平臺，浙江教育信息網多次報道了學校AR智慧實訓中心開展的一系列基于AR、VR技術的活動。

五、反思及展望

有了前期的成效，學校中職建筑專業課程開發研究項目團隊成員將繼續在學?！半p高”建設時期開展進一步的實踐探索。一是在原有基礎上，探索基于5G技術的課堂革命，提升教學的即時性和精準性，使遠程教學、異地教學不再是簡單的網絡直播，而是具有互動性、協同性的教學新形態，如協同教學的國內外專家在其他城市為學生帶來的演示操作，通過5G網絡技術，學生可以看到實時操作的細節，打破課堂圍墻和地域局限。二是探索建立大數據學習評價模型，借助AI技術進行模型分析，提升教學評價的科學性、準確性和指導性，為教師教學和學生學習提供具有針對性的策略。

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（作者單位：紹興市中等專業學校）