席鳳征

摘 要：隨著信息化技術的快速發(fā)展，AR/VR技術已經(jīng)被廣泛應用于職業(yè)教育，AR/VR技術能夠將教學內容靈活、生動地呈現(xiàn)給學生，為實訓基地注入新的活力?；诖?，從AR/VR技術在實訓室建設中的運用實踐出發(fā)，以徐州技師學院智能制造實訓中心為例，探索集成AR/VR技術、3D技術、環(huán)境藝術、網(wǎng)絡技術等先進科技手段，建立一套高度沉浸性的實景互動教學系統(tǒng)，借助高仿真3D情景模擬，讓學生在虛擬的環(huán)境中學習知識，或通過智能制造場景，讓學生體驗交互式的加工制造等。

關鍵詞：AR/VR技術 實訓基地 建設思路

當今各類院校的學生教育面臨著時代、技術和生源的變化。隨著時代變化，“工業(yè)4.0”“制造2025”已成為當代的關鍵詞。產(chǎn)業(yè)前沿技術的高速發(fā)展，帶來了“智能制造”等多種概念，而這些前沿產(chǎn)業(yè)面臨著旺盛的崗位需求。院校教育是高技能人才的搖籃，孕育著從“制造大國”到“制造強國”，從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的“中國夢”，肩負著培養(yǎng)具有“工匠精神”的人才隊伍的重任，推動著中國制造業(yè)從大國向強國轉變。

另一方面，信息技術發(fā)展的成果已在生活中占據(jù)主流，移動互聯(lián)、虛擬仿真以及大數(shù)據(jù)等技術在教育領域的應用也成為大勢所趨。而院校教育的學生對象已經(jīng)從數(shù)字時代的移民變成了數(shù)字時代的原住民，新時代的學生往往個性鮮明、獨立自主，并且更依賴于信息化、個性化、多樣性的教學策略。

面對上述變化，需要重新思考院校的教學設備與體驗模式。

一、各專業(yè)體驗與教學現(xiàn)狀

1.教學資源層次單一、模式陳舊

當前院校教學資源的形式比較陳舊，大多停留在課本、PPT、案例視頻等。這些教材資源的缺點是難以即時更新，學生學習內容封閉。院校的教學資源層次應該緊跟時代發(fā)展與產(chǎn)業(yè)需要，與時俱進，而不是停留在課本的、陳舊的、片段化案例的教學資源上。并且大部分教學模式都基本停留在“教師講、學生聽”的階段，即單向教學模式，缺乏豐富、便利、具有吸引力的教學功能（比如交互模式、虛擬仿真等），無法適應當前學生注意力和時間日益“碎片化”的趨勢，難以激發(fā)學習積極性。

2.全過程實訓難以開展

當前的教學不僅需要學生掌握理論知識，還對學生的操作、實踐能力提出了高要求。但是由于設備、場地、成本等條件的限制，比如學校設備不全、不多，不會用、不敢用、不夠用。學校很難開展相關的實訓，即使進行實訓了，往往由于人數(shù)眾多，后排的學生經(jīng)常無法聽清或看清教師的講解及操作;并且通常因為時間、場地有限與相關設施、人員的安全因素考量，學生大多只能參與到片段性的、非核心的工藝，而不能接觸到系統(tǒng)化、多案例、全場景的實訓案例。

3.學校尚欠缺新型信息化教學資源的開發(fā)能力

教學資源建設應該緊跟前沿技術、與時俱進。學院的數(shù)字化教學資源不可能是一勞永逸的，并且學院可能需要根據(jù)自身特色、教學重點進行即時的個性化改造，并且改造的成果應該是高質量的。但目前，大部分學校仍欠缺對教學資源個性化開發(fā)和持續(xù)升級的能力。

二、解決方案

1.解決思路：技術驅動變革

改造傳統(tǒng)，以技術驅動教學變革是本方案的解決思路。將“虛擬現(xiàn)實+”“互聯(lián)網(wǎng)+”、“增強現(xiàn)實+”、大數(shù)據(jù)等技術與理念引入了教學中。

針對教學資源、體驗形式等問題，建設融合了AR/VR技術的實訓基地，不僅能夠使學生與參觀者了解重點知識，進行各種模式的實訓，并且能夠作為宣傳展示的平臺，甚至向社會開放，服務于產(chǎn)業(yè)。

針對資源開發(fā)等問題，立足于學校培養(yǎng)“雙創(chuàng)型”技術技能人才的長遠目標，建設虛擬仿真雙創(chuàng)空間，自主開發(fā)構建虛擬仿真軟件，既能夠培養(yǎng)學校師生開發(fā)虛擬仿真教學資源的能力，實現(xiàn)學校的“自我造血”升級;又可服務于社會，承接對外業(yè)務，有力推動區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉型升級，實現(xiàn)“創(chuàng)新引領創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)”的良性互動。

2.建設目標：融合AR/VR技術的實訓體驗中心

建設有機地聚合了AR（增強現(xiàn)實）、VR（虛擬現(xiàn)實）等技術的實訓體驗中心。智能制造實訓中心的建設目標如下。

（1）面向院校與企業(yè)的“產(chǎn)教一體”教學與培訓基地。通過對AR/VR技術的有機融合，能夠與前沿技術與產(chǎn)業(yè)需求無縫對接，面向院校學生與社會從業(yè)人員，提供教學與培訓體驗，有效提升學生與社會員工的理論與技能。

（2）面向全校、社會公眾的科普與體驗基地。實訓中心聚合多方面機械制造設備、技術知識及基于AR/VR技術硬件的體驗功能，是珍貴的教學體驗資源，能夠作為宣傳展示、對外開放的平臺，向全校參觀人員甚至社會公眾普及機械制造技術以及VR/AR等現(xiàn)代科技技術。

（3）面向學院師生的開發(fā)實踐基地。通過VR開發(fā)區(qū)與虛擬仿真開發(fā)引擎的使用，學校能夠具備虛擬仿真教學資源的開發(fā)能力，實現(xiàn)“創(chuàng)新引領創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)”的良性互動，積極引進產(chǎn)業(yè)項目與經(jīng)驗，實現(xiàn)學生與產(chǎn)業(yè)需求的無縫對接，促進產(chǎn)教融合，實現(xiàn)技術轉移與輸出。

三、場地與環(huán)境

以徐州技師學院智能實訓中心為例。

1.區(qū)域劃分

融合AR的智能制造實訓中心：實訓中心包含數(shù)控加工實訓區(qū)、工業(yè)機器人實訓區(qū)、智能工廠實訓區(qū)、3D打印實訓區(qū)等。實訓車間配備AR眼鏡，學生或參觀者可以戴著AR眼鏡進入實訓車間，然后看到某臺設備時，可以通過AR眼鏡看到此設備介紹、工作原理、設備操作視頻等。

VR體驗區(qū)：體驗區(qū)的設備主要由虛擬現(xiàn)實頭盔、計算機、虛擬設備、大型顯示器和其他附屬設備組成，可以讓人仿佛置身于計算機屏幕上才有的虛擬制造工廠中，自由探索并完成與虛擬世界的互動，營造出身臨其境般的教學與實訓體驗。

VR開發(fā)區(qū)：虛擬仿真開發(fā)區(qū)內容主要包含辦公場地、人員配備、硬件支持、先進開發(fā)工具等內容，是學校以產(chǎn)教結合、校企合作為基礎，實現(xiàn)教學資源的自我開發(fā)升級的基地。在虛擬仿真開發(fā)區(qū)，可完成虛擬仿真軟件的開發(fā)、測試、優(yōu)化、升級等內容。

2.硬件建設思路

硬件建設以實用性硬件為主，觀賞、體驗性硬件為輔。具體硬件（部分）如下。

（1）VR體驗設備。VR頭盔、手柄：虛擬現(xiàn)實頭盔，即VR頭顯（虛擬現(xiàn)實頭戴式顯示設備）。

（2）AR體驗設備。HoloLens增強現(xiàn)實頭顯設備：HoloLens是一款增強現(xiàn)實頭顯設備，使用AR技術將計算機生成的圖像與真實的世界相疊加。

四、基于AR/VR技術的教學與體驗

1.虛實結合體驗：基于HoloLens（AR）穿戴設備

基于AR技術，能夠將傳統(tǒng)的實訓設備進行功能拓展，實現(xiàn)操作體驗與深刻認知的融合式教學。HoloLens穿戴設備能夠在實訓車間區(qū)域觸發(fā)疊加在真實世界上的全息影像，如微課、動畫、甚至虛擬解說員進行講解等。通過頭顯設備，參觀者能夠有選擇地對觸發(fā)的解說進行了解，并且參觀者之間不會相互干擾。能夠為參觀者帶來全面、生動、定制化的服務，并且能夠加深學生對實訓車間中所傳遞的知識的理解，提升學習與體驗效果。

2.VR體驗：虛擬制造工廠/車間

基于VR體驗設備，如VR頭盔等，能夠提供“時空穿越”的體驗，通過VR設備，參觀者能夠進入虛擬仿真世界，這些虛擬場景與任務，都是基于真實的工廠環(huán)境、真實的設備、真實的任務與工藝流程設計的，學生通過VR設備進行瀏覽與了解，并且通過手柄等進行操作。

參考文獻：

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[2]金濤.基于虛擬現(xiàn)實技術（VR）的導游專業(yè)互動教學平臺應用研究[J].電子商務，2011（5）.

（作者單位：江蘇省徐州技師學院）