互动书籍的开放教育教学应用论文

互动书籍的开放教育教学应用论文

　　摘要：在开放教育中，提出增强现实技术互动书籍教学方式充分发挥出开放教育的在线学习特点。学生通过移动端扫描教材上的平面图片，在书籍的页面上即可以生产三维互动的虚拟模型，从而直观生动地展示教学内容，实现真实和虚拟的信息集成。手机客户端中还加入了形考环节，通过后台的跟踪与记录，课程教学结束就能得到形成性考核成绩，体现了随学随考的特点。本文从开放教育课程与增强现实技术相结合，介绍增强现实互动书籍的功能、测试及教学效果等方面。

　　关键词：APP；AR；开放教育；增强现实

　　1增强现实技术

　　增强现实技术（AR）是虚拟现实领域的一个重要分支和研究热点，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，目前已广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。国内将增强现实技术应用于学科的教学活动及培训等方面已有了初步的探索和实例研究。结合开放教育学科特征，可以将增强现实应用到教学中，也可以进行立体书籍、技能训练和多方视觉交流平台的开发。

　　2互动书籍与开放教育

　　基于增强现实技术的互动纸质书籍是传统纸质书籍与互联网+结合的新产物，已下简称为互动书籍，它是以纸质书籍为触发载体，以手机客户端为沟通媒介，调用服务器上的资源利用增强现实技术将多媒体影像融合到现实环境中。学生通过移动端扫描教材上的平面图片，在书籍的页面上即可以生产三维互动的虚拟模型，从而直观生动地展示教学内容，实现真实和虚拟的信息集成。学习阅读互动纸质书籍不再是单一维度的信息与知识的接受，而是多维度的交流与互动，它颠覆了传统的教学模式，给阅读者更多的知识体验与更大的想象发挥空间。与传统教育相比较起来，开放教育更依赖于现代教育技术，在信息技术发展的过程中，开放教育的特征也发生了几次巨大的变迁，增强现实技术应用于开放教育，必将产生深远的颠覆性的影响。增强现实技术不仅可以有效解决开放教育中软硬件条件的限制，而且其新颖的表现形式、时空的扩张、人性化的交互在教学中为学习者提供了新型、和谐、交互的学习环境，给学习者带来全新的学习体验，真正实现数字反哺现实，技术改变生活。

　　3互动书籍与APP平台功能

　　3.1基于增强现实技术并适用于开放教育教学领域的互动书籍系统

　　（1）手机客户端。学生阅读时在手机上登陆学号开始互动学习，通过图形识别检索，手机显示与该景象相关的画面，产生教学实例的三维模型，学生可以实时观看及控制视频显示，通过增强现实技术使学习者与虚拟学习场景相融合。（2）资源平台建设。平台建设中主要包括互动模型、微课视频、拓展知识等，通过多种资源的相互补充和叠加丰富互动书籍的真实感。（3）互动书籍。互动书籍不同于传统的纸质书籍，它可以让学习者体验到传统纸质书籍无法展示的实体信息（视觉信息，声音，触觉等），它是虚拟互动与纸质书籍的信息集成。

　　3.2APP平台功能要点

　　APP完成了四个跨壁垒的功能，一个是三维显示AR的功能，一个是普通APP的相关功能，一个是跨平台的功能，现在很多学生手机使用的都是IPHONE即IOS系统的，并不局限由安卓手机，所以对于跨平台功能的开发是心要。再一点是播放器的开发，这是一种用在APP里面的专属播放器，也可以用在其它的APP里面的播放器。

　　3.3扫描AR模型功能

　　当手机扫描模型图片成功后，在手机上会出现AR建筑模型，配合线框三维的一个视角模型会自动旋转来展现，在手机画面中支持手动控制，单手指滑动时模型会跟着旋转，双手指滑动时跟着视角的调整缩放，手指滑动控制三维模型更容易上手，学生可以按照自己的想法去旋转模型并保证画面流畅，从识别度、防抖动等方面都加以处理，让APP具有良好的体验感。对这个三维AR模型，扫描出来的高质量的建筑结构后是一个讲解的结构分析，这种结构分析更有助学习的学生。在AR建筑模型展现画面中，将建筑的各部分结构进行拆解，通过手指滑动来自动拆解，学生可以更直观的查看建筑物本身的部件。

　　3.4播放器功能

　　一般的播放器只能播放视频文件，而APP开发的播放器第一点可以随时切换全景，当我们有一门课需要给学生现场的一些场景时，通过专属播放器随时让学生体会到手机全景现场，手机向哪个方向转，视角随之转到，和真实现场完全相同。第二点是所以三维模型上可以播放视频，还有视频特效可以播放。播放器实现视频间的人与人交互功能，当我们通过播放器播微课进行教学时，播到一个时间点，播放器可以触发很多交互，触发一个之前插入的另一个说明性的视频或是一道题，这样可以和老师进行互动，也可以反馈成绩。

　　3.5互动练习题型功能

　　这本课题的AR模型、微课、试题可以通过网络服务器进行管理，APP里面的试测比较特殊，有三种题型，第一种题型是单选题，第二种题型是多选题，前两者有一个共有的特性是选项中是包含图片的，图片的加载也是从服务器上加入的，也就是可以随时改变这些图片选项和动态调整，第三种题型是本APP特有的拖拽题，在拖拽题中所有的选项是可以拖拽的，学生可以按住选项，将它拖拽到指定区域范围，完成拖拽选择。在练习题中如果有试题没有作答，APP平台是不会让学生提交试题的，当学生做完试题后显示每道题的答案，给出正确答案提示，需要把本章试题重新做过才能答对，只要本章有没做对的题，就要重新再学一遍再做一遍本章所有试题，对答错的题能加深印象，这样对学生巩固知识有很大的帮助。

　　4互动书籍教学效果与教学考核

　　4.1互动书籍教学效果

　　通过互动书籍有效的应用到开放教学实践中去，使多种类型资源能够满足开放教学与学习的需要。使开放教学资源具有互动的教与学模式，在教学中很好的吸引学生注意力，利用互动学习设计，促使学生自觉的投入在线学习当中去。本门课程《现当代建筑赏析》互动书籍共12章，其中有多维互动建筑模型24套，微课24节，拓展知识若干、电子练习题13套。每章结构为第一部分：建筑概述，内容包括建筑历史背景、地理位置、民族风俗等，建筑的重要数据如建筑高度，有三维模型建筑多角度AR展示。第二部分：建筑赏析，内容包括建筑材质结构、建筑技术、建筑特点、建筑地位等，有三维模型建筑生长AR（如建筑的建设过程），还有微课讲解建筑赏析内容，第三部分：知识拓展，内容包括建筑师的介绍，建筑师的其他作品，微课讲解建筑师及他的其他作品。（1）直播开放课程。在教学时间内教师将本课程推送平台直播列表中，学生通过APP平台选择课程进行接收直播画面，这一直播课程将音频、视频通过流媒体技术一起出去，现实教师与学生在线的交互教学，以及短直播和点播的功能。（2）建筑AR观察，立体空间辅助。对于一些三维构建空间的能力不强的学生，通过学生逻辑思维、立体思维、空间思维，去组成建筑空间模型是很困难的，学生通过扫描教材中特定的平面图片或是二维码，将平面图转化为立体图型，展现建筑的三维模型。了解一座建筑的结构特点，有什么材质组成的。在教学过程中建筑AR的辅助教学功能比传统教学有很大的提升。（3）增加互动学习效果。1）通过“扫一扫”功能实现多个三维模型交互与微课讲解，便于学生学习观察，使本门课科的在线学习更加灵活，同时使用手机触屏功能完成与模型的空间互动功能。2）学习进度条互动，当学生扫描本章节的建筑AR模型、微课并学或是完成练习题任务之后，相应的进度条数值会叠加，最终达到进度条显示100%，将学习任务量化成为百分比形式，这种动画效果可以调动学生学习本门课程热情。3）创新互动题型，互动题型拖拽题将相应的选项拖拽至题干图片内的指定区域，这种题型题干以图片呈现，选项以区域划定，拖拽灵活，它的使用提高了学生对知识点的理解认知功能和，增强了习题的趣味性和课程的互动性。

　　4.2互动书籍教学考核

　　开放教育最有代表性特点是形成性考核方式，目前形考可以是机考、网考等多种形式，将互动书籍与本门课程形成性考核融合，实现在线教学与形成性考核并行，通过知识点的学习可以转变为形成性考核成绩，解决了学生在形成性考核过程的多种限制，同时也丰富了开放教育的形成性考核方式。互动学习过程和各章练习题做完后，显示本门课程的总数值同时也是课程的形考成绩。每一章有二个建筑AR模型，二个微课和一套测试题，当学生扫描建筑教材AR模型和微课图片，旋转或是放大缩小建筑模型时，在本章节的总数中加一定的数值比。在练习题部分，课程共12套章节练习，一套期末测试题，共13套。对于各章练习题中只有在学生做完本章练习题，而练习题全部答对，才会得到相应的数值。在这之后学生可以做课程的期末测试题。最终将互动数值、练习题数值与期末测试题按照一定比例相加得出学生的形考成绩，管理员可以通过平台管理端导出成绩列表，上载至开放大学教务平台中，形成期末成绩。

　　5结束语

　　基于增强现实技术的应用在我们的生活中已经很常见了。特别在教育行业中的互动书籍的应用还是有很大的发展空间，增强现实互动书籍还具有良好的交互性能，可以随着知识的更新实时变更内容。学习阅读互动纸质书籍不再是单一维度的信息与知识的接受，而是多维度的交流与互动，它颠覆了传统的教学模式，给阅读者更多的知识体验与更大的想象发挥空间。后期团队准备在情境创设、建筑展示、虚实互动方面对App加以改进强化，使之APP更加方便、易用和有效，并进一步探索增强现实技术在教育领域的应用。

　　参考文献

　　[1]张洪波，增强现实技术在教学中的应用研究[学位论文]，2012年河南大学.

　　[2]王志强，基于移动增强现实的虚拟机械臂系统研究与实现[学位论文]，2015年河北工程大学.

　　[3]陈向东，基于增强现实的教学演示.中国电化教育，2012年.

　　[4]周大镕，基于增强现实的体验式教学演示软件的设计与实现[学位论文]，2014年广西师范大学.

　　[5]叶磊，增强现实技术应用综述.商情，2013.

　　[6]张磊，基于增强现实的作战演示系统设计.军事运筹与系统工程，2016.

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