VR/AR技術(shù)在高職院校“雙高”建設(shè)中的應(yīng)用探索

肖龍星

摘 ?要：該研究基于高職院校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)構(gòu)想、VR/AR技術(shù)在思政課程及其他各專業(yè)課程中的應(yīng)用，力求探索出促進(jìn)高職院?！半p高”建設(shè)的VR/AR系統(tǒng)，提高學(xué)校專業(yè)建設(shè)水平和綜合展示能力。VR/AR開發(fā)引擎基于Unity 3D游戲引擎。VR搭載平臺基于720云、Steam VR、Pico VR和微信公眾平臺等，AR搭載平臺基于Vuforia平臺、Andriod移動(dòng)端和IOS移動(dòng)端。

關(guān)鍵詞：VR ?雙高 ?職業(yè)教育 ?虛擬現(xiàn)實(shí)

中圖分類號：G434 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）06（a）-0030-02

1 ?VR/AR技術(shù)助推高職院?！半p高”建設(shè)

在高職院?！半p高”創(chuàng)建工作中，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是一項(xiàng)重要的考核指標(biāo)。VR/AR是行之有效的技術(shù)，在推動(dòng)校園建設(shè)、促進(jìn)專業(yè)建設(shè)方面具有重要意義，在可融合校方資源，或助推“雙高”建設(shè)中脫穎而出。

1.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)構(gòu)想

高職院校的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室應(yīng)包含實(shí)地展示廳和云端展示廳。

實(shí)地展示廳應(yīng)位于行政主樓或教學(xué)主樓，運(yùn)用相應(yīng)的VR和AR設(shè)備，展示校園形象、師生作品、獲獎(jiǎng)作品等。

云端展示廳應(yīng)結(jié)合相應(yīng)的VR和AR云端展示平臺，如720云、Steam VR平臺等進(jìn)行展示。如果結(jié)合微信小程序搭建產(chǎn)品展示廳，并嫁接到校方微信公眾號，既能保證數(shù)據(jù)安全，又方便師生實(shí)時(shí)訪問。

1.2 VR/AR技術(shù)融入高職課程

VR/AR是發(fā)展中的、影響深遠(yuǎn)的、有潛在應(yīng)用價(jià)值的新技術(shù)，能夠縮小教育與社會(huì)需求之間的差距，改變學(xué)習(xí)者的思維方式，甚至?xí)绊憣W(xué)習(xí)者對世界、時(shí)空和自我的看法[1]。若將其合理應(yīng)用于思政課程中，或?qū)⒂行Т龠M(jìn)思政課程改革;合理應(yīng)用于專業(yè)課程中，課堂主陣地或?qū)⒊尸F(xiàn)全新的教學(xué)模式。

1.2.1 VR/AR助力思政課程改革

師生人人一套VR眼鏡，通過沉浸式教學(xué)，將大家?guī)胨颊奶摂M世界。在各類虛擬歷史博物館、紀(jì)念館內(nèi)，師生可角色互換，通過場景漫游、觀看影片、交互游戲、答題闖關(guān)等，完成每一節(jié)課程。

結(jié)合思政課程教科書內(nèi)容，獎(jiǎng)品被設(shè)置成AR產(chǎn)品，獎(jiǎng)勵(lì)表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生。對于學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)水平、課程考核等方面，都可結(jié)合每位學(xué)生的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)做評估分析。

1.2.2 VR/AR在其他專業(yè)課程中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)專業(yè)，特別是軟件開發(fā)、數(shù)字媒體等方向，應(yīng)當(dāng)開設(shè)VR/AR課程。師生既可以開發(fā)、設(shè)計(jì)VR/AR產(chǎn)品，又可以參加各類比賽。

其他非計(jì)算機(jī)專業(yè)，則可以將VR/AR產(chǎn)品融入授課內(nèi)容。比如建筑類課程中，建筑結(jié)構(gòu)可以通過VR和AR來展示;經(jīng)濟(jì)貿(mào)易類課程中，可以通過VR模擬產(chǎn)品物流路線;小學(xué)和學(xué)前教育類課程中，通過AR將卡通漫畫生成3D效果，通過VR交互布置幼兒學(xué)習(xí)環(huán)境等。

2 ?VR產(chǎn)品設(shè)計(jì)與架構(gòu)

VR產(chǎn)品包括基于現(xiàn)實(shí)的720°或360°實(shí)景VR和基于模型的虛擬VR。前者源于實(shí)地取景，生成全景照片;后者通過建模，搭建VR環(huán)境。

2.1 實(shí)景VR的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1.1 實(shí)地取景

720°全景VR主要用于外景展示，需借助無人機(jī)實(shí)地取景。選好取景點(diǎn)后，將無人機(jī)升至高空懸停，平、仰、俯角360度各拍攝4～6張，最后扣拍1張，共計(jì)13～19張。

360°全景VR主要用于內(nèi)景展示，需借助單反相機(jī)和魚眼鏡頭。平角360°拍攝4～6張，垂直向上、向下各拍攝1張，共計(jì)6～8張。

2.1.2 后期制作

將拍攝好的實(shí)景照片導(dǎo)入全景合成軟件，比較常用有PTGUI。將照片合成1張長寬比為2：1的全景圖。

合成的720°全景圖，還需要導(dǎo)入Photohop軟件，處理天空效果或修補(bǔ)其他細(xì)節(jié)。

2.1.3 產(chǎn)品發(fā)布

處理和優(yōu)化好的全景圖片，可發(fā)布至全景云平臺，開通VR功能即可正常訪問。

以720云為例，產(chǎn)品展示中既可添加背景音樂、語音講解，又可增加熱點(diǎn)、沙盤、足跡等，增強(qiáng)交互性和用戶體驗(yàn)。生成的二維碼或超鏈接，還可嵌入到學(xué)校微信小程序或微信訂閱號中。

2.2 模型VR的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.2.1 模型制作

運(yùn)用Unity 3D搭建場景，其中包括UI界面和各類交互按鈕。

該研究以Pico VR為例，導(dǎo)入VR所需SDK，即PicoVR Unity SDK V2.7.7。進(jìn)入Project選項(xiàng)卡，依次展開Assets→Pvr_UnitySDK→Prefabs，將Pvr_UnitySDK、PvrController0、PvrController1、ControllerManager預(yù)制體拖入場景，再做相應(yīng)調(diào)試，即可完成VR交互功能的環(huán)境搭建。

2.2.2 代碼交互

點(diǎn)擊UI按鈕交互，如實(shí)現(xiàn)場景切換的核心代碼：

SceneManager.LoadScene（"Tushuguan"）;//切換到“Tushuguan”場景

點(diǎn)擊手柄方向盤按鈕，實(shí)現(xiàn)前后左右移動(dòng)。新建CameraMove.cs腳本，掛到Pvr_UnitySDK，核心代碼：

float xAxis= Input.getAxis（“Horizontal”）;

float zAxis= Input.getAxis（“Vertical”）;

transform.Translate（xAxis，0f，zAxis）;

2.2.3 作品導(dǎo)出與發(fā)布

設(shè)計(jì)好的VR作品，既可導(dǎo)出到PC端和移動(dòng)端運(yùn)行。同時(shí)，還可發(fā)布到Pico VR平臺，通過Pico VR APP訪問作品。

對于高校而言，最安全的方式是開發(fā)VR/AR云端展示廳，將所有作品集成管理。

3 ?AR產(chǎn)品設(shè)計(jì)與架構(gòu)

AR取景目標(biāo)以“五四運(yùn)動(dòng)”4個(gè)漢字的印刷體為例，制作3D視聽特效。Unity 3D最好選用2017版本以上，軟件自動(dòng)集成Vuforia SDK。

3.1 Vuforia注冊與數(shù)據(jù)庫搭建

在Vuforia官網(wǎng)注冊賬戶，新建開發(fā)項(xiàng)目。將項(xiàng)目生成的License Key復(fù)制粘貼到Unity 3D場景的Vuforia預(yù)制體中，以便識別AR取景目標(biāo)。

返回Vuforia官網(wǎng)，進(jìn)入Target Manager，點(diǎn)擊Add Database按鈕新建數(shù)據(jù)庫。在Add Target中新建單張圖片（Single Image），圖片為“五四運(yùn)動(dòng)”4個(gè)漢字的照片。下載數(shù)據(jù)庫，選擇Unity Editor，導(dǎo)入U(xiǎn)nity 3D的Assets中備用。

3.2 模型導(dǎo)入與代碼框架改寫

在Unity 3D場景中創(chuàng)建能夠代表“五四運(yùn)動(dòng)”的模型，并導(dǎo)入相關(guān)音頻。將AR_Camera預(yù)制體拖入場景，修改AR_Camera中的腳本組件，核心代碼如下：

Instantiate（Wusiyundong_Prefab， transform.position， Quaternion.identity）;//實(shí)例化場景預(yù)制體

3.3 AR產(chǎn)品導(dǎo)出與發(fā)布

AR產(chǎn)品設(shè)計(jì)好之后，即可導(dǎo)出到PC端和移動(dòng)端運(yùn)行。較安全的方式是存放到校方的VR/AR云端展示廳（包括校方APP或者微信小程序、訂閱號），將所有發(fā)布的產(chǎn)品進(jìn)行集成管理。

參考文獻(xiàn)

[1] 張枝實(shí).虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的教育應(yīng)用及融合現(xiàn)實(shí)展望[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017（1）：21-27.

[2] 郭立志.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在高校中的構(gòu)建[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016（28）：130.

[3] 皮健，李文東.基于VR/AR技術(shù)的職業(yè)學(xué)校STEAM課程體系的構(gòu)建與應(yīng)[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2019，42（1）：54-59.