电子技术应用教材专家：数字教材使纸质教材“活”起来|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

专家：数字教材使纸质教材“活”起来

“数字教材能使纸质教材‘活’起来。”近日，在三亚市天涯区教育研究培训中心组织的依托中教云数字课程教材云平台的数字教材应用试点学校培训活动现场，三亚市天涯区教育研究培训中心主任丁大勇对数字教材在当地及全国的发展前景颇为看好。

丁大勇认为，无论是教育发达地区还是欠发达地区，数字教材都能发挥很大作用。三亚市天涯区将持续开展数字教材试点工作，发挥示范引领作用，推动天涯区教育优质均衡发展。

三亚市天涯区开展数字课程教材应用培训

课程教学改革数字教材为抓手

三亚市是教育部首批教育信息化试点单位，也是海南省首个国家数字教育资源公共服务平台规模化应用专项试点，三亚市的教育信息化工作始终走在前列。

近年来，三亚市天涯区深入贯彻落实《教育信息化2.0行动计划》《海南省基础教育教研工作常规》等文件精神，在区委、区政府和区教育局的大力支持下，坚持“以信息技术与教育教学深度融合推动教育理念变革、模式再造、体系重构、机制创新”核心理念，同时借鉴全国各地的先进理念与经验，寻找抓手，因地制宜推进课程教学改革。引入的“习课堂”教学模式的成功，坚定了天涯区不断寻找课程教学改革抓手的决心。

2021年年底，一场关于数字教材、中教云数字课程教材云平台的介绍会在三亚市天涯区召开。根据人民教育出版社对基础教育领域数字教材的定义，数字教材是依据国家课程标准，以传统纸质教材为蓝本，运用互联网、数字媒体、大数据等技术手段，融教材、数字资源、学科工具、应用数据于一体的立体化教材。中教云数字课程教材云平台汇聚了多版本的官方数字教材与大量优质教学资源，已在全国多地开展数字教材实践应用。

看完中教云专家对平台的介绍与演示，丁大勇大为震撼。“中教云数字课程教材云平台中的官方数字教材与全国中小学使用的纸质教材完全一样，都经过了教育部的审核。与静态、无声、平面化的电子教材不同的是，数字教材是对纸质教材进行了数字化处理后形成的教材，具有动态、有声、立体化、丰满、充实等特点，具有很高的推广价值。”

2022年1月，三亚市天涯区经研究决定，开展基于中教云数字课程教材云平台的数字教材应用试点工作，以数字教材为抓手，促进天涯区信息技术与教育教学深度融合。

教育教学提质增效数字课程教材云平台为支撑

以官方数字教材、优质教学资源为核心引领的中教云数字课程教材云平台，在拥有丰富、优质的数字教材、数字资源的基础上，平台内的各类学科工具以及中教云提供的服务，共同助力中教云数字课程教材云平台为全国多地的信息化教育教学提供有力支撑。

丁大勇参与了多次中教云数字课程教材云平台的介绍会与数字课程教材应用培训，对平台中的学科工具印象深刻。担任三亚市天涯区教育研究培训中心主任的丁大勇，教学经验丰富，教授过语文、数学、政治、历史等学科。

“让我印象最深的是历史课。平台中的学科工具，能将教材中的配图放大，让图片中的细节更清晰；纸质教材中静止的地图、战争图在中教云数字课程教材云平台中动了起来、活了起来，能清楚地看到敌我双方的进与退。”丁大勇说，语文课、英语课能通过平台进行标准的朗读，物理课、化学课可以将危险性高的实验在网络空间完成，师生运用平台中的优质数字教材资源与工具，可实现课堂教学效果的提升。

2017年8月，有着近三十年教育工作经验、十几年校长经历的丁大勇从江苏南通来到三亚市妙联学校担任校长。结合妙联学校教育教学水平与质量参差不齐的实际情况，丁大勇构建了“导学·精讲·检测”课堂教学模式。该模式发挥了教师的主导作用和学生的主体作用，运用启发式教学，让学生自主、合作、探究，注重先学后教、当堂训练，提高了课堂教学效率与教育教学质量。

丁大勇认为，如果能将“导学·精讲·检测”课堂教学模式与中教云数字课程教材云平台有机地结合，该模式将如虎添翼——操作更方便，课堂更生动，检测更及时。“当堂检测有时因时间关系无法将检测结果在当堂呈现。当运用中教云数字课程教材云平台，学生做完检测题，立即就会呈现检测结果，非常有利于这种模式的推广，也非常有利于课堂效率的提升。”

同时，中教云为帮助各地更好地开展数字教材实践应用，其团队会在全国各地开展应用培训、教研磨课、赛课活动、课例展示、专家讲座等活动。在天涯区数字教材应用试点工作中，中教云团队为三亚市妙联学校、天涯小学、凤凰小学和文门小学等四所中小学的骨干教师进行了数字教材创新应用、数字资源创新应用以及智慧教学备授课培训，将数字教材应用理念和平台实操相结合，帮助教师运用平台中丰富的数字教材、数字资源进行备授课。

丁大勇表示，数字教材与中教云数字课程教材云平台的实践应用，为偏远地区、教育教学相对落后地区教师的课堂教学提供了载体。“通过培训，教师就会使用。在偏远的学校，只要有网络，师生使用的资源与最好的学校、最优秀的老师使用的载体和平台完全一样。有利于区域教育优质均衡发展。”（科文）

来源：光明网

「智慧校园」电工电子技术实验 AR 教材研究

　　1. AR技术简介

　　AR（AugmentedReality），即增强现实技术。该技术是将现实世界中的各种事物信息，如声音、触觉、动作等，通过计算机技术巧妙地叠加到现实环境中，使人们在现实情景中展示，或将完全无法感觉和体会到的一些实际或者虚构的信息进行立体化呈现，被人类感官所感知，实现虚拟情境与真实环境的融合，提供了具象性的体验和连续而自然的交互。

　　AR教材是基于显示器来对教材叠加的，通过识别AR图片进行实时查看所呈现的虚拟对象。利用AR技术将教材中的抽象理论知识更加直观地展现出来，降低学习难度。在电工电子技术实验中利用AR技术以虚实结合的方式指导学生实操设备，能够提高实验效果，降低实验的安全风险。

　　2. AR教材国内外现状

　　Billinghurst的MagicBook是AR教材的开端。它将教材内容通过三维动画和模型进行创新型表现，读者既可以阅读文字，又可以通过配套的眼镜来观看跃然纸上的数字化场景，便于读者更好地理解内容所表现的情境。

　　目前，国内许多出版社都在积极进行AR技术在图书出版的研究。但AR技术大都应用在与消费者关系最为紧密的教育类产品中，包括图书、卡片和益智玩具等，内容覆盖自然、地理、历史、机械等多方面。AR技术在高等院校电工电子技术实验教材中的应用还很欠缺。应用AR技术的教材能够很好地翻转课堂，实现与微课等教学模式的衔接，在对我院学生的调查中显示90%的学生对AR技术在教材上的应用感兴趣。

　　3.AR技术在电工电子技术实验教材中的应用优势

　　3.1抽象理论的直观呈现

　　电工电子技术实验教材中，每项实验内容涉及多种仪器设备，由于各实验室建设时间不同，相同种类的仪器设备存在型号、样式的差别。纸质教材由于版面限制不能够做到全面介绍。借助AR技术读者不必通过传统的图片、照片等“脑补”教材中出现的元器件或设备的全貌，通过扫描AR标识就可以直接360°查看其三维模型、模型分解、实物视频等信息。这种直观的呈现方式将晦涩难懂的专业知识，用读者喜闻乐见的形式展现出来，给读者带来极大便利，提高了预习实验内容的效果，激发了学习兴趣，提高了学习效率。

　　3.2激发自主学习兴趣

　　传统的填鸭式教育方式已经落后于时代，教学方法与手段要随着时代的变化而不断改进。网络的飞速发展，信息获取渠道更为广泛，应引导学生主动学习、思考和探索。培养学生自主查找、搜集、处理信息的能力。利用AR技术的实时交互特点，学生与教材实时交互，更有效地激发学生自主学习的积极性。在学习中发现问题，解决问题，提高学生的实践能力。

　　3.3教材内容实时更新与扩展

　　传统图书出版之后，如果要修改或增加新内容只能等教材再版时进行，而且教材的编写、申报、审批编写周期较长，但借助AR技术，编者可以随时将图书的增改内容上传，读者通过扫描图书可以及时获取图书的新增内容，例如实验室仪器设备更新，新理论、新技术的拓展，实验内容增加等。

　　3.4丰富实验室环境

　　目前，国内院校的实验室大都采取图片展板的形式对实验室仪器、开设的实验内容进行简单介绍。虽然起到一定的辅助实验作用，但使用效果甚微。由于不同实验室开设不同的实验项目，并且实验室仪器设备也不同，这时可以利用AR资源制作实验室展板，针对性地介绍实验内容，如演示实验过程等。使学生在实验操作过程中遇到问题可以随时查看，并予以解决，起到辅助教学的作用。

　　4.电工电子技术实验AR教材存在的问题

　　4.1软件设计技术要求较高

　　AR教材涉及三维立体数字内容的制作和程序的编写与实现，还有APP的设计研发，这就需要编写教材的人员，既熟知教学内容又要具备3Dmax、Unity3D等软件的设计能力、图片处理能力、视频剪辑与后期处理能力。这对编者提出了更高的要求，若没有一个良好的技术团队，AR教材的编写就会面临很大的困难。

　　4.2首次教材编写周期较长

　　如图1所示，利用3Dmax对介绍的仪器设备进行3D建模，这一步要耗费大量的制作时间。这项工作如果只有一个人来完成，那么所需的时间就会更长。因此需要由一个技术优良的设计团队，分模块完成再进行组合，以便缩短设计时间。如果与AR企业合作就要有大量的资金投入。同时移动终端的APP开发，也需要良好的服务器运行，以及专门的维护人员实施维护。

　　4.3管理难度加大

　　目前，我国还没有专门用于学校环境的移动智能终端，实际应用中主要是利用智能手机和平板电脑作为移动终端。AR教学软件的良好教学效果要有载体来实现。但如果课堂允许使用手机，随之而来的是学生利用智能手机做与学习无关的事情。如何正确引导和管理对于教师来说是一个新的挑战。

图1AR教材开发基本流程

　　5.电工电子技术实验AR教材的应用

　　电工电子技术实验AR教材编写过程分为：教材编写、数字化资源制作和移动APP软件开发。

　　5.1教材编写

　　依据教学大纲要求编写实验项目内容。主要分为3个层次：基础性实验、综合设计性实验、仿真实验。

　　基础性实验主要培养学生的基本实验方法和基本技能，对基本定律、定理进行验证。例如：基尔霍夫定律验证、戴维南定理验证等。综合设计性实验是学生在具有一定知识和技能的基础上，运用多个知识点和技能方法进行综合训练的综合性实验内容。

　　仿真实验利用仿真软件完成实验项目的分析，可以很好地解决教学与实际动手实验相脱节的难题，方便学生将学到的理论知识用计算机仿真真实地再现出来。克服传统实验室各种条件的限制。

图2移动APP应用界面

　　5.2数字化资源制作

　　数字化资源制作是AR教材的核心部分，根据AR可视化资源将其分为视频资源与三维虚拟仿真。对于教材中理论讲解、流程展示等利用二维平面动画展示即可。对于复杂结构展示、角度、位移等利用三维立体动画展示效果更好。直录视频对示范讲解、操作演示更适合。对于实验现象分析，仿真实验的操作采用三维虚拟仿真更能有效提高实验效果。但三维虚拟仿真的交互式控制，需要互联网的各类交互操作。信息传递与存储对服务器后台设备要求较高。需要不小的一笔开支，这就需要资金的支持。

　　5.3APP开发

　　APP软件开发首先要按照需求梳理规划Ap的功能列表。依据APP功能列表，制作APP的原型图，之后设计APP的页面、内部各要素等。功能的开发包括客户端、服务端等。最后是软件测试，对开发出来的APP进行详细的测试。目前，APP应用的系统主要为安卓和苹果的IOS系统。一款APP的开发要做好兼顾这两个系统。移动终端APP对教材的识别主要分为图片识别和识别码识别。识别码通常采用二维码。每一个实验内容连接一个有效二维码，APP扫描二维码后直接跳转该二维码对应的实验内容。图片识别主要对该图片内容的立体展示。应用APP界面可以个性化设计，按需求布局。图2为移动APP界面初步构想。

　　6.结语

　　教材是知识的载体，实现传统教材的可视化是教材发展的必然趋势。AR技术在电工电子实验教材中的应用将增强学习的交互性，实现超感官的体验，使学习从被动转为主动，增强学生的学习兴趣，提高学习效率。利用AR技术的虚实结合指导学生电工电子技术实验实操设备，提高了实验训练的效果，同时降低了实验的风险与教学成本。但AR技术在教材中的应用还存在着技术上的局限性，这就需要不断地探索研究。

撰稿：张珊珊武警海警学院

本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第17期

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