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特色与亮点
增强现实技术的展示与应用是本学习工具最大的特色。本学习工具中应用了大量图片、识别码、三维模型、三维动画等原创素材，结合微视频、说明书、任务表等生动地展现了教学内容，能够使学生为主体、教师为主导的教育思想成为现实。无论是开课导入环节，还是学生作品展示环节，增强现实技术的运用都最大化地激发了学生的学习兴趣和探究热情。
《创新与未来》学习工具所对应的课程是一堂城乡交流课，其教学目的是使偏远地区的孩子也能够了解一些信息技术领域的前沿科技。由于农村地区学校的计算机房硬件配置普遍不高，所以我选用了增强现实技术作为学习工具中的主角，配合课堂任务，使学生在学习教材知识的同时有一个拓展视野、发挥想象力的机会。
教学策略
教师通过现场展示增强现实技术应用、微视频介绍增强现实技术的发展前景引发学生的学习兴趣，并借助讲解拓展学生的知识宽度。学生则以小组合作、互帮互助、微视频自学等方式参与学习，他们选择自己喜欢的幻灯片背景作场地，挑选合适的识别图形，经过移动、缩放、旋转等操作规划建筑的位置及大小，设计未来校园，并借助增强现实技术欣赏自己的创新成果。
设计思路及内容结构
小学中年级阶段的学生具有丰富的想象力，但抽象思维能力不足，这导致了学生对资料的分析、筛选以及整理尚不能完全独立完成。学习工具以此为切入点，为学生提供了微视频、图片素材、说明书等多种参考性媒体资源，使学生能按照自己的设计意图对有限的资源进行整合，锻炼了学生的逻辑判断能力。
本学习工具分为下述四个部分，我使用PowerPoint软件将各个板块做了线性连接，尽量做到条理清晰，操作简单。
1.导入
此环节以增强现实技术实现虚拟礼盒与课堂环境的融合，通过交互动画显示打开虚拟礼盒，虚拟礼物生长过程，激发学生的好奇心（如上页图1），从而引出实现现场效果的增强现实技术，为下一环节的教学做铺垫。
2.介绍
此环节为增强现实技术的视频介绍，我挑选了AR技术在教育、娱乐、生活、未来应用等方面的内容，对其进行整合，并配了文字介绍（如图2），使学生能在短时间内对增强现实技术及其应用有大概的了解。视频包括以下演示内容：美国国家地理增强现实技术、微软HoloLens增强现实眼镜技术、基于增强现实技术的概念视频和美国THE VOID公司虚拟现实主题公园（实际上其场景被称作混合现实MR，混合了真实、增强现实、增强虚拟和虚拟现实技术）。
学生在欣赏了视频案例后，会因其逼真的视觉效果、宏大的场景、广阔的应用前景而产生耳目一新的感觉。
3.任务
作为本课的重点，该环节通过逐层递进的方式分解了课堂任务，任务部分包含以下内容。
（1）校园场地的概念解析
由于学生理解能力存在个体差异，部分学生对任务环节中校园场地的概念理解不够清晰，我在本学习工具中提供了一段三维动画（如图3），用以帮助学生快速理解校园场地的用途，同时以部分实例暗示学生发挥自身的想象力，创造出有特色的未来校园。
（2）校园场地的设计制作
使用Adobe Captivate软件制作的一段微视频，用于演示PowerPoint软件中更改幻灯片背景的设置，考虑到学生自学时会不自觉地重复操作过程，视频在演示各项功能之后均会恢复到默认值。看起来别扭的视频教学过程却会让学生在学习中由模仿过程转换为理解功能，为学生灵活应用软件、发挥想象力创造了必要的条件。同时，本工具也为有丰富想象力却对软件操作不熟悉的学生准备了多种不同环境的场地背景，方便其直接使用。
（3）道路规划素材的叠加
PowerPoint的插入图片功能也属于本课中要求学生掌握的技能，学习工具在这一环节除了提供多种道路规划素材，还用文字提示了更高难度的道路设计方案，即使用软件的自选图形功能进行绘制，以满足水平较高和有设计意图的学生的自由发挥的需要。
（4）校园建筑的设计规划
作为本课中难度最高的建筑规划设计，我将Word文档“未来校园设计说明书”作为学生创作的唯一参考资料（如上页图4），其意义在于：①图文并茂的说明书使学生更容易理解设计规范，从而减少设计失败的可能性。②说明书的内容多为参考性意见与功能说明，学生在没有完整案例的前提下只能发挥想象力自行设计，保证了学生可以独立思考。③使学生熟悉在不同格式的文档间复制、粘贴所需资源的Windows操作技能。
（5）设计成果展示与讲解
使用增强现实技术将学生设计好的未来校园转化为实景场地与三维虚拟建筑相结合的动态画面（如图5），学生可移动电脑摄像头变换观察角度，并对自己规划的建筑功能进行介绍，进一步拓展想象力与口头表达能力。气势恢宏的体育馆、高耸的飞船发射场、摇头摆尾的老虎、空中盘旋的飞艇等立体画面，将学生的设计变得更加生动有趣。教师可在展示优秀作品时与画面交互，即可在教学楼建筑上方燃放礼花，以最大化地调动学生的积极性。 4.拓展
受到课堂环境和硬件的双重限制，学生在课堂上很难身临其境看到自己的设计成果。用摄像头鸟瞰，观察到的画面像微缩景观，甚至更像玩具沙盘，效果并不理想。
于是我尝试制作了一段三维漫游动画作为学习工具的结束部分（如图6），目的是在降低观察者的视角、保持画面风格的前提下，以预渲染的方式加强画面真实感，并配合礼花、解说、背景音乐、飞船发射等效果，使学生产生临场感，从而在心中认可自己的设计，产生“在将来大展身手，为社会做贡献”的情感升华。
关键技术处理
1.增强现实
学习工具我选用了以微软公司Microsoft Visual Studio C 软件为主，Metaio公司Metaio SDK开发工具包为辅的制作方案，只需编写少量代码即可调用摄像头、公共库、屏幕参数、三维模型、XML等资源进行增强现实效果的演示。
软件编写过程中制作三维模型占用了很多时间，这是因为Metaio SDK的渲染引擎采用早期的OpenGL标准，不支持粒子、光线追踪、高级材质等功能。为保证三维模型与实景的融合，我在制作过程中将每个模型的UV手工展开并进行贴图烘焙，配合透明贴图实现了真实的光影效果。
2.三维动画
学习工具中的所有三维动画都是使用3ds Max软件制作并渲染而成，制作过程中使用了软件自带的大量功能，如Poly模型编辑、控制器分配、虚拟物体、多维材质、高级材质、贴图展开、PF粒子、粒子动力学、骨骼动画等。只有处理好动画细节，将增强现实演示与三维动画无缝结合，才能使学生将自己的设计作品与漫游动画衔接起来，从而感受到创作的成就感。
评价与反思
学习工具作为辅助课堂教学的一种方式，已经经过了几十年的发展。我从1994年接触信息技术至今，制作了大大小小无数学习工具。期间走过不少弯路：曾经把学习工具作为炫技术、秀难度的展示平台，为了华而不实的效果放弃了学习工具应有的操作性；也曾将学习工具当成课堂主体，过于追求功能上的大而全，最终导致资源浪费，偏离了教学目标，也影响了教学进度。
经过多年的实践，我不仅掌握了各种流行学习工具的制作技巧，而且对学习工具的创新也有了一定的认知。当前，学习工具应用已经逐渐成为课堂教学的必要手段，仅仅是图文并茂的展示方式已经不能满足学生的学习需求。在学习工具中融合最新科技并灵活运用教学手段进行拓展，不仅能刺激学生的学习欲望，也能为学生创造更多开阔视野和独立思考的机会，使学生在提高认知水平的同时能大胆创新。
幕前幕后
第一次参加NOC活动，我的心情自然无比忐忑。虽然之前也有过多次参赛经验，但参加这么高级别的现场答辩还是头一遭。在这里要感谢NOC活动为参赛选手提供了观摩和学习的机会，大赛过程中，我观摩了多位参赛选手精心制作的学习工具，在软件使用、智慧课堂、碎片化学习等方面有了新的感悟。
然而本次比赛最大的收获却是在决赛之后，应主办方邀请，我有幸参加了由数字化学习工具评优赛项裁判长初娜娜教授组织的小型研讨会，初教授、刘馆长以及多位专家评委对我此次参赛的作品提出了指导意见，同时他们站在不同层面、从不同角度对增强现实技术在教学中的创新应用，对未来学习工具的发展趋势进行了深入探讨。专家们的博学多识让我大开眼界。会后经过反复思考，我对数字化学习工具评优赛项有了以下两点想法。
1.学习工具拥有与时俱进的前沿优势
各学科不同版本的教材，凝聚了一线骨干教师多年教学经验的精华，所以一套教材使用多年理所应当。得益于互联网、移动设备和交流平台的进步，我们每天都可以在文学、艺术、科技等各方面获取到大量的新信息，而配套的教材往往受限于传统媒体的形式，不能做到及时更新。因此，教师在制作学习工具时，应当注意教材中知识点与现实的差异，以适当的形式展现自己的作品，以补充教材的不足。
例如，在以计算机为代表的信息技术快速发展的时代，有关计算机及外设软硬件的功能创新层出不穷，其中部分知识在传统教材内容的基础上已经进行了更新，而且还增加了很多教材中没有提到的应用技术。3D打印、云计算、混合现实、人工智能等均属于信息技术范畴，教师完全可以在完成教学目标的前提下选取部分新技术、新知识融入到学习工具制作中，使学生变以往仅能从视频、图像、文字等单向传播方式获取知识的认知形式为以互动交流的方式进行深度体验，从而打破了固有的教学模式，也进一步强调了学生的主体作用。
2.学习工具制作需要教师不断提高自身专业技术水平
纵观本次NOC活动的现场答辩过程可知，现在评价一款学习工具的优劣，除了技术难度，还有与课程目标的契合度以及学习工具的创新应用程度这两个标准。但我仍然认为，不断提高教师自身专业技能是能够制作优秀学习工具的重要因素之一，这是在本次学习工具制作过程中的深刻体会。
增强现实技术是一项全新的技术，虽然相关的科技文章、视频很多，但我查阅大量资料后发现，尽管网络上有符合条件的开发工具包可使用，但有关具体应用的中文资料却少之又少。面对唯一可做参考的英文文档，我只有借助翻译软件，一点一滴地理解、猜测并实践制作过程。由于没有制作经验，再加上信息的缺失，单单是前期对三维模型的转换和调试就耗费了大量时间与精力。在后期软件开发阶段，我因对VS编程一窍不通而再一次陷入困境。为保证教学进度，我决定迎接挑战，提高自身的专业技术水平。我先以网络教程为参考写了一段小程序，理解了编程思路，又尝试着自己编译了一款看图软件，总结出软件流程，这才对照文档中提供的函数循序渐进地完成了增强现实软件的制作，最终掌握了该技术的关键流程，并能够自如地实现相对简单的增强现实技术。
由此可见，不断提高自身的专业技术水平是挑战极限、实现创新的有效途径。故步自封不仅限制了自身发展，还会在不远的将来落后于信息时代的前进脚步。Macromedia Authorware 3.0曾因其强大的功能、多样的交互性、简便的操作风靡全球在线教育市场，而如今我用它制作的学习工具却找不到一台能够正常运行的实体机。即便是被Adobe公司收购后出品的Adobe Authorware 7，也在2007年8月被官方确认停止研发，不再支持Microsoft Windows Vista及以后的操作系统（官方说明，实际仍可运行于32位系统），被后来居上的Adobe Flash和Adobe Captivate软件瓜分了市场。时至今日，曾经如日中天的Flash软件也开始处于尴尬境地，众多领域开始被HTML5蚕食，如果没有革命性的创新，必将成为下一个Authorware。
信息技术的发展日新月异，停止进步意味着开始落后。我们必须不断提高自身的专业技术水平，才能在信息技术大潮中劈波斩浪，不断前行，才能在学习工具的制作上加以创新，为未来课堂教学打下更加坚实的基础。
增强现实技术的展示与应用是本学习工具最大的特色。本学习工具中应用了大量图片、识别码、三维模型、三维动画等原创素材，结合微视频、说明书、任务表等生动地展现了教学内容，能够使学生为主体、教师为主导的教育思想成为现实。无论是开课导入环节，还是学生作品展示环节，增强现实技术的运用都最大化地激发了学生的学习兴趣和探究热情。
《创新与未来》学习工具所对应的课程是一堂城乡交流课，其教学目的是使偏远地区的孩子也能够了解一些信息技术领域的前沿科技。由于农村地区学校的计算机房硬件配置普遍不高，所以我选用了增强现实技术作为学习工具中的主角，配合课堂任务，使学生在学习教材知识的同时有一个拓展视野、发挥想象力的机会。
教学策略
教师通过现场展示增强现实技术应用、微视频介绍增强现实技术的发展前景引发学生的学习兴趣，并借助讲解拓展学生的知识宽度。学生则以小组合作、互帮互助、微视频自学等方式参与学习，他们选择自己喜欢的幻灯片背景作场地，挑选合适的识别图形，经过移动、缩放、旋转等操作规划建筑的位置及大小，设计未来校园，并借助增强现实技术欣赏自己的创新成果。
设计思路及内容结构
小学中年级阶段的学生具有丰富的想象力，但抽象思维能力不足，这导致了学生对资料的分析、筛选以及整理尚不能完全独立完成。学习工具以此为切入点，为学生提供了微视频、图片素材、说明书等多种参考性媒体资源，使学生能按照自己的设计意图对有限的资源进行整合，锻炼了学生的逻辑判断能力。
本学习工具分为下述四个部分，我使用PowerPoint软件将各个板块做了线性连接，尽量做到条理清晰，操作简单。
1.导入
此环节以增强现实技术实现虚拟礼盒与课堂环境的融合，通过交互动画显示打开虚拟礼盒，虚拟礼物生长过程，激发学生的好奇心（如上页图1），从而引出实现现场效果的增强现实技术，为下一环节的教学做铺垫。
2.介绍
此环节为增强现实技术的视频介绍，我挑选了AR技术在教育、娱乐、生活、未来应用等方面的内容，对其进行整合，并配了文字介绍（如图2），使学生能在短时间内对增强现实技术及其应用有大概的了解。视频包括以下演示内容：美国国家地理增强现实技术、微软HoloLens增强现实眼镜技术、基于增强现实技术的概念视频和美国THE VOID公司虚拟现实主题公园（实际上其场景被称作混合现实MR，混合了真实、增强现实、增强虚拟和虚拟现实技术）。
学生在欣赏了视频案例后，会因其逼真的视觉效果、宏大的场景、广阔的应用前景而产生耳目一新的感觉。
3.任务
作为本课的重点，该环节通过逐层递进的方式分解了课堂任务，任务部分包含以下内容。
（1）校园场地的概念解析
由于学生理解能力存在个体差异，部分学生对任务环节中校园场地的概念理解不够清晰，我在本学习工具中提供了一段三维动画（如图3），用以帮助学生快速理解校园场地的用途，同时以部分实例暗示学生发挥自身的想象力，创造出有特色的未来校园。
（2）校园场地的设计制作
使用Adobe Captivate软件制作的一段微视频，用于演示PowerPoint软件中更改幻灯片背景的设置，考虑到学生自学时会不自觉地重复操作过程，视频在演示各项功能之后均会恢复到默认值。看起来别扭的视频教学过程却会让学生在学习中由模仿过程转换为理解功能，为学生灵活应用软件、发挥想象力创造了必要的条件。同时，本工具也为有丰富想象力却对软件操作不熟悉的学生准备了多种不同环境的场地背景，方便其直接使用。
（3）道路规划素材的叠加
PowerPoint的插入图片功能也属于本课中要求学生掌握的技能，学习工具在这一环节除了提供多种道路规划素材，还用文字提示了更高难度的道路设计方案，即使用软件的自选图形功能进行绘制，以满足水平较高和有设计意图的学生的自由发挥的需要。
（4）校园建筑的设计规划
作为本课中难度最高的建筑规划设计，我将Word文档“未来校园设计说明书”作为学生创作的唯一参考资料（如上页图4），其意义在于：①图文并茂的说明书使学生更容易理解设计规范，从而减少设计失败的可能性。②说明书的内容多为参考性意见与功能说明，学生在没有完整案例的前提下只能发挥想象力自行设计，保证了学生可以独立思考。③使学生熟悉在不同格式的文档间复制、粘贴所需资源的Windows操作技能。
（5）设计成果展示与讲解
使用增强现实技术将学生设计好的未来校园转化为实景场地与三维虚拟建筑相结合的动态画面（如图5），学生可移动电脑摄像头变换观察角度，并对自己规划的建筑功能进行介绍，进一步拓展想象力与口头表达能力。气势恢宏的体育馆、高耸的飞船发射场、摇头摆尾的老虎、空中盘旋的飞艇等立体画面，将学生的设计变得更加生动有趣。教师可在展示优秀作品时与画面交互，即可在教学楼建筑上方燃放礼花，以最大化地调动学生的积极性。 4.拓展
受到课堂环境和硬件的双重限制，学生在课堂上很难身临其境看到自己的设计成果。用摄像头鸟瞰，观察到的画面像微缩景观，甚至更像玩具沙盘，效果并不理想。
于是我尝试制作了一段三维漫游动画作为学习工具的结束部分（如图6），目的是在降低观察者的视角、保持画面风格的前提下，以预渲染的方式加强画面真实感，并配合礼花、解说、背景音乐、飞船发射等效果，使学生产生临场感，从而在心中认可自己的设计，产生“在将来大展身手，为社会做贡献”的情感升华。
关键技术处理
1.增强现实
学习工具我选用了以微软公司Microsoft Visual Studio C 软件为主，Metaio公司Metaio SDK开发工具包为辅的制作方案，只需编写少量代码即可调用摄像头、公共库、屏幕参数、三维模型、XML等资源进行增强现实效果的演示。
软件编写过程中制作三维模型占用了很多时间，这是因为Metaio SDK的渲染引擎采用早期的OpenGL标准，不支持粒子、光线追踪、高级材质等功能。为保证三维模型与实景的融合，我在制作过程中将每个模型的UV手工展开并进行贴图烘焙，配合透明贴图实现了真实的光影效果。
2.三维动画
学习工具中的所有三维动画都是使用3ds Max软件制作并渲染而成，制作过程中使用了软件自带的大量功能，如Poly模型编辑、控制器分配、虚拟物体、多维材质、高级材质、贴图展开、PF粒子、粒子动力学、骨骼动画等。只有处理好动画细节，将增强现实演示与三维动画无缝结合，才能使学生将自己的设计作品与漫游动画衔接起来，从而感受到创作的成就感。
评价与反思
学习工具作为辅助课堂教学的一种方式，已经经过了几十年的发展。我从1994年接触信息技术至今，制作了大大小小无数学习工具。期间走过不少弯路：曾经把学习工具作为炫技术、秀难度的展示平台，为了华而不实的效果放弃了学习工具应有的操作性；也曾将学习工具当成课堂主体，过于追求功能上的大而全，最终导致资源浪费，偏离了教学目标，也影响了教学进度。
经过多年的实践，我不仅掌握了各种流行学习工具的制作技巧，而且对学习工具的创新也有了一定的认知。当前，学习工具应用已经逐渐成为课堂教学的必要手段，仅仅是图文并茂的展示方式已经不能满足学生的学习需求。在学习工具中融合最新科技并灵活运用教学手段进行拓展，不仅能刺激学生的学习欲望，也能为学生创造更多开阔视野和独立思考的机会，使学生在提高认知水平的同时能大胆创新。
幕前幕后
第一次参加NOC活动，我的心情自然无比忐忑。虽然之前也有过多次参赛经验，但参加这么高级别的现场答辩还是头一遭。在这里要感谢NOC活动为参赛选手提供了观摩和学习的机会，大赛过程中，我观摩了多位参赛选手精心制作的学习工具，在软件使用、智慧课堂、碎片化学习等方面有了新的感悟。
然而本次比赛最大的收获却是在决赛之后，应主办方邀请，我有幸参加了由数字化学习工具评优赛项裁判长初娜娜教授组织的小型研讨会，初教授、刘馆长以及多位专家评委对我此次参赛的作品提出了指导意见，同时他们站在不同层面、从不同角度对增强现实技术在教学中的创新应用，对未来学习工具的发展趋势进行了深入探讨。专家们的博学多识让我大开眼界。会后经过反复思考，我对数字化学习工具评优赛项有了以下两点想法。
1.学习工具拥有与时俱进的前沿优势
各学科不同版本的教材，凝聚了一线骨干教师多年教学经验的精华，所以一套教材使用多年理所应当。得益于互联网、移动设备和交流平台的进步，我们每天都可以在文学、艺术、科技等各方面获取到大量的新信息，而配套的教材往往受限于传统媒体的形式，不能做到及时更新。因此，教师在制作学习工具时，应当注意教材中知识点与现实的差异，以适当的形式展现自己的作品，以补充教材的不足。
例如，在以计算机为代表的信息技术快速发展的时代，有关计算机及外设软硬件的功能创新层出不穷，其中部分知识在传统教材内容的基础上已经进行了更新，而且还增加了很多教材中没有提到的应用技术。3D打印、云计算、混合现实、人工智能等均属于信息技术范畴，教师完全可以在完成教学目标的前提下选取部分新技术、新知识融入到学习工具制作中，使学生变以往仅能从视频、图像、文字等单向传播方式获取知识的认知形式为以互动交流的方式进行深度体验，从而打破了固有的教学模式，也进一步强调了学生的主体作用。
2.学习工具制作需要教师不断提高自身专业技术水平
纵观本次NOC活动的现场答辩过程可知，现在评价一款学习工具的优劣，除了技术难度，还有与课程目标的契合度以及学习工具的创新应用程度这两个标准。但我仍然认为，不断提高教师自身专业技能是能够制作优秀学习工具的重要因素之一，这是在本次学习工具制作过程中的深刻体会。
增强现实技术是一项全新的技术，虽然相关的科技文章、视频很多，但我查阅大量资料后发现，尽管网络上有符合条件的开发工具包可使用，但有关具体应用的中文资料却少之又少。面对唯一可做参考的英文文档，我只有借助翻译软件，一点一滴地理解、猜测并实践制作过程。由于没有制作经验，再加上信息的缺失，单单是前期对三维模型的转换和调试就耗费了大量时间与精力。在后期软件开发阶段，我因对VS编程一窍不通而再一次陷入困境。为保证教学进度，我决定迎接挑战，提高自身的专业技术水平。我先以网络教程为参考写了一段小程序，理解了编程思路，又尝试着自己编译了一款看图软件，总结出软件流程，这才对照文档中提供的函数循序渐进地完成了增强现实软件的制作，最终掌握了该技术的关键流程，并能够自如地实现相对简单的增强现实技术。
由此可见，不断提高自身的专业技术水平是挑战极限、实现创新的有效途径。故步自封不仅限制了自身发展，还会在不远的将来落后于信息时代的前进脚步。Macromedia Authorware 3.0曾因其强大的功能、多样的交互性、简便的操作风靡全球在线教育市场，而如今我用它制作的学习工具却找不到一台能够正常运行的实体机。即便是被Adobe公司收购后出品的Adobe Authorware 7，也在2007年8月被官方确认停止研发，不再支持Microsoft Windows Vista及以后的操作系统（官方说明，实际仍可运行于32位系统），被后来居上的Adobe Flash和Adobe Captivate软件瓜分了市场。时至今日，曾经如日中天的Flash软件也开始处于尴尬境地，众多领域开始被HTML5蚕食，如果没有革命性的创新，必将成为下一个Authorware。
信息技术的发展日新月异，停止进步意味着开始落后。我们必须不断提高自身的专业技术水平，才能在信息技术大潮中劈波斩浪，不断前行，才能在学习工具的制作上加以创新，为未来课堂教学打下更加坚实的基础。