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      基于AR/VR技術(shù)的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)思路

      2020-04-28 13:07:46席鳳征
      職業(yè)·下旬 2020年3期
      關(guān)鍵詞:建設(shè)思路VR技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地

      席鳳征

      摘 要:隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展,AR/VR技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于職業(yè)教育,AR/VR技術(shù)能夠?qū)⒔虒W(xué)內(nèi)容靈活、生動(dòng)地呈現(xiàn)給學(xué)生,為實(shí)訓(xùn)基地注入新的活力?;诖?,從AR/VR技術(shù)在實(shí)訓(xùn)室建設(shè)中的運(yùn)用實(shí)踐出發(fā),以徐州技師學(xué)院智能制造實(shí)訓(xùn)中心為例,探索集成AR/VR技術(shù)、3D技術(shù)、環(huán)境藝術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)科技手段,建立一套高度沉浸性的實(shí)景互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng),借助高仿真3D情景模擬,讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境中學(xué)習(xí)知識(shí),或通過(guò)智能制造場(chǎng)景,讓學(xué)生體驗(yàn)交互式的加工制造等。

      關(guān)鍵詞:AR/VR技術(shù) 實(shí)訓(xùn)基地 建設(shè)思路

      當(dāng)今各類院校的學(xué)生教育面臨著時(shí)代、技術(shù)和生源的變化。隨著時(shí)代變化,“工業(yè)4.0”“制造2025”已成為當(dāng)代的關(guān)鍵詞。產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)的高速發(fā)展,帶來(lái)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(guó)”到“制造強(qiáng)國(guó)”,從“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”的“中國(guó)夢(mèng)”,肩負(fù)著培養(yǎng)具有“工匠精神”的人才隊(duì)伍的重任,推動(dòng)著中國(guó)制造業(yè)從大國(guó)向強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。

      另一方面,信息技術(shù)發(fā)展的成果已在生活中占據(jù)主流,移動(dòng)互聯(lián)、虛擬仿真以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也成為大勢(shì)所趨。而院校教育的學(xué)生對(duì)象已經(jīng)從數(shù)字時(shí)代的移民變成了數(shù)字時(shí)代的原住民,新時(shí)代的學(xué)生往往個(gè)性鮮明、獨(dú)立自主,并且更依賴于信息化、個(gè)性化、多樣性的教學(xué)策略。

      面對(duì)上述變化,需要重新思考院校的教學(xué)設(shè)備與體驗(yàn)?zāi)J健?/p>

      一、各專業(yè)體驗(yàn)與教學(xué)現(xiàn)狀

      1.教學(xué)資源層次單一、模式陳舊

      當(dāng)前院校教學(xué)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(diǎn)是難以即時(shí)更新,學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容封閉。院校的教學(xué)資源層次應(yīng)該緊跟時(shí)代發(fā)展與產(chǎn)業(yè)需要,與時(shí)俱進(jìn),而不是停留在課本的、陳舊的、片段化案例的教學(xué)資源上。并且大部分教學(xué)模式都基本停留在“教師講、學(xué)生聽(tīng)”的階段,即單向教學(xué)模式,缺乏豐富、便利、具有吸引力的教學(xué)功能(比如交互模式、虛擬仿真等),無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前學(xué)生注意力和時(shí)間日益“碎片化”的趨勢(shì),難以激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。

      2.全過(guò)程實(shí)訓(xùn)難以開展

      當(dāng)前的教學(xué)不僅需要學(xué)生掌握理論知識(shí),還對(duì)學(xué)生的操作、實(shí)踐能力提出了高要求。但是由于設(shè)備、場(chǎng)地、成本等條件的限制,比如學(xué)校設(shè)備不全、不多,不會(huì)用、不敢用、不夠用。學(xué)校很難開展相關(guān)的實(shí)訓(xùn),即使進(jìn)行實(shí)訓(xùn)了,往往由于人數(shù)眾多,后排的學(xué)生經(jīng)常無(wú)法聽(tīng)清或看清教師的講解及操作;并且通常因?yàn)闀r(shí)間、場(chǎng)地有限與相關(guān)設(shè)施、人員的安全因素考量,學(xué)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(chǎng)景的實(shí)訓(xùn)案例。

      3.學(xué)校尚欠缺新型信息化教學(xué)資源的開發(fā)能力

      教學(xué)資源建設(shè)應(yīng)該緊跟前沿技術(shù)、與時(shí)俱進(jìn)。學(xué)院的數(shù)字化教學(xué)資源不可能是一勞永逸的,并且學(xué)院可能需要根據(jù)自身特色、教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行即時(shí)的個(gè)性化改造,并且改造的成果應(yīng)該是高質(zhì)量的。但目前,大部分學(xué)校仍欠缺對(duì)教學(xué)資源個(gè)性化開發(fā)和持續(xù)升級(jí)的能力。

      二、解決方案

      1.解決思路:技術(shù)驅(qū)動(dòng)變革

      改造傳統(tǒng),以技術(shù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)變革是本方案的解決思路。將“虛擬現(xiàn)實(shí)+”“互聯(lián)網(wǎng)+”、“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)+”、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與理念引入了教學(xué)中。

      針對(duì)教學(xué)資源、體驗(yàn)形式等問(wèn)題,建設(shè)融合了AR/VR技術(shù)的實(shí)訓(xùn)基地,不僅能夠使學(xué)生與參觀者了解重點(diǎn)知識(shí),進(jìn)行各種模式的實(shí)訓(xùn),并且能夠作為宣傳展示的平臺(tái),甚至向社會(huì)開放,服務(wù)于產(chǎn)業(yè)。

      針對(duì)資源開發(fā)等問(wèn)題,立足于學(xué)校培養(yǎng)“雙創(chuàng)型”技術(shù)技能人才的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo),建設(shè)虛擬仿真雙創(chuàng)空間,自主開發(fā)構(gòu)建虛擬仿真軟件,既能夠培養(yǎng)學(xué)校師生開發(fā)虛擬仿真教學(xué)資源的能力,實(shí)現(xiàn)學(xué)校的“自我造血”升級(jí);又可服務(wù)于社會(huì),承接對(duì)外業(yè)務(wù),有力推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),實(shí)現(xiàn)“創(chuàng)新引領(lǐng)創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動(dòng)就業(yè)”的良性互動(dòng)。

      2.建設(shè)目標(biāo):融合AR/VR技術(shù)的實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)中心

      建設(shè)有機(jī)地聚合了AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))、VR(虛擬現(xiàn)實(shí))等技術(shù)的實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)中心。智能制造實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)目標(biāo)如下。

      (1)面向院校與企業(yè)的“產(chǎn)教一體”教學(xué)與培訓(xùn)基地。通過(guò)對(duì)AR/VR技術(shù)的有機(jī)融合,能夠與前沿技術(shù)與產(chǎn)業(yè)需求無(wú)縫對(duì)接,面向院校學(xué)生與社會(huì)從業(yè)人員,提供教學(xué)與培訓(xùn)體驗(yàn),有效提升學(xué)生與社會(huì)員工的理論與技能。

      (2)面向全校、社會(huì)公眾的科普與體驗(yàn)基地。實(shí)訓(xùn)中心聚合多方面機(jī)械制造設(shè)備、技術(shù)知識(shí)及基于AR/VR技術(shù)硬件的體驗(yàn)功能,是珍貴的教學(xué)體驗(yàn)資源,能夠作為宣傳展示、對(duì)外開放的平臺(tái),向全校參觀人員甚至社會(huì)公眾普及機(jī)械制造技術(shù)以及VR/AR等現(xiàn)代科技技術(shù)。

      (3)面向?qū)W院師生的開發(fā)實(shí)踐基地。通過(guò)VR開發(fā)區(qū)與虛擬仿真開發(fā)引擎的使用,學(xué)校能夠具備虛擬仿真教學(xué)資源的開發(fā)能力,實(shí)現(xiàn)“創(chuàng)新引領(lǐng)創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動(dòng)就業(yè)”的良性互動(dòng),積極引進(jìn)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目與經(jīng)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)學(xué)生與產(chǎn)業(yè)需求的無(wú)縫對(duì)接,促進(jìn)產(chǎn)教融合,實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)移與輸出。

      三、場(chǎng)地與環(huán)境

      以徐州技師學(xué)院智能實(shí)訓(xùn)中心為例。

      1.區(qū)域劃分

      融合AR的智能制造實(shí)訓(xùn)中心:實(shí)訓(xùn)中心包含數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)區(qū)、工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)區(qū)、智能工廠實(shí)訓(xùn)區(qū)、3D打印實(shí)訓(xùn)區(qū)等。實(shí)訓(xùn)車間配備AR眼鏡,學(xué)生或參觀者可以戴著AR眼鏡進(jìn)入實(shí)訓(xùn)車間,然后看到某臺(tái)設(shè)備時(shí),可以通過(guò)AR眼鏡看到此設(shè)備介紹、工作原理、設(shè)備操作視頻等。

      VR體驗(yàn)區(qū):體驗(yàn)區(qū)的設(shè)備主要由虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔、計(jì)算機(jī)、虛擬設(shè)備、大型顯示器和其他附屬設(shè)備組成,可以讓人仿佛置身于計(jì)算機(jī)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(dòng),營(yíng)造出身臨其境般的教學(xué)與實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)。

      VR開發(fā)區(qū):虛擬仿真開發(fā)區(qū)內(nèi)容主要包含辦公場(chǎng)地、人員配備、硬件支持、先進(jìn)開發(fā)工具等內(nèi)容,是學(xué)校以產(chǎn)教結(jié)合、校企合作為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的自我開發(fā)升級(jí)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(cè)試、優(yōu)化、升級(jí)等內(nèi)容。

      2.硬件建設(shè)思路

      硬件建設(shè)以實(shí)用性硬件為主,觀賞、體驗(yàn)性硬件為輔。具體硬件(部分)如下。

      (1)VR體驗(yàn)設(shè)備。VR頭盔、手柄:虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔,即VR頭顯(虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示設(shè)備)。

      (2)AR體驗(yàn)設(shè)備。HoloLens增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭顯設(shè)備:HoloLens是一款增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭顯設(shè)備,使用AR技術(shù)將計(jì)算機(jī)生成的圖像與真實(shí)的世界相疊加。

      四、基于AR/VR技術(shù)的教學(xué)與體驗(yàn)

      1.虛實(shí)結(jié)合體驗(yàn):基于HoloLens(AR)穿戴設(shè)備

      基于AR技術(shù),能夠?qū)鹘y(tǒng)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行功能拓展,實(shí)現(xiàn)操作體驗(yàn)與深刻認(rèn)知的融合式教學(xué)。HoloLens穿戴設(shè)備能夠在實(shí)訓(xùn)車間區(qū)域觸發(fā)疊加在真實(shí)世界上的全息影像,如微課、動(dòng)畫、甚至虛擬解說(shuō)員進(jìn)行講解等。通過(guò)頭顯設(shè)備,參觀者能夠有選擇地對(duì)觸發(fā)的解說(shuō)進(jìn)行了解,并且參觀者之間不會(huì)相互干擾。能夠?yàn)閰⒂^者帶來(lái)全面、生動(dòng)、定制化的服務(wù),并且能夠加深學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)車間中所傳遞的知識(shí)的理解,提升學(xué)習(xí)與體驗(yàn)效果。

      2.VR體驗(yàn):虛擬制造工廠/車間

      基于VR體驗(yàn)設(shè)備,如VR頭盔等,能夠提供“時(shí)空穿越”的體驗(yàn),通過(guò)VR設(shè)備,參觀者能夠進(jìn)入虛擬仿真世界,這些虛擬場(chǎng)景與任務(wù),都是基于真實(shí)的工廠環(huán)境、真實(shí)的設(shè)備、真實(shí)的任務(wù)與工藝流程設(shè)計(jì)的,學(xué)生通過(guò)VR設(shè)備進(jìn)行瀏覽與了解,并且通過(guò)手柄等進(jìn)行操作。

      參考文獻(xiàn):

      [1]楊更生.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在旅游教學(xué)中的應(yīng)用[J].新疆教育學(xué)院學(xué)報(bào),2010(2).

      [2]金濤.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)的導(dǎo)游專業(yè)互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用研究[J].電子商務(wù),2011(5).

      (作者單位:江蘇省徐州技師學(xué)院)

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