基于AR/VR技术的实训基地建设思路

席凤征

摘 要：随着信息化技术的快速发展，AR/VR技术已经被广泛应用于职业教育，AR/VR技术能够将教学内容灵活、生动地呈现给学生，为实训基地注入新的活力。基于此，从AR/VR技术在实训室建设中的运用实践出发，以徐州技师学院智能制造实训中心为例，探索集成AR/VR技术、3D技术、环境艺术、网络技术等先进科技手段，建立一套高度沉浸性的實景互动教学系统，借助高仿真3D情景模拟，让学生在虚拟的环境中学习知识，或通过智能制造场景，让学生体验交互式的加工制造等。

关键词：AR/VR技术 实训基地 建设思路

当今各类院校的学生教育面临着时代、技术和生源的变化。随着时代变化，“工业4.0”“制造2025”已成为当代的关键词。产业前沿技术的高速发展，带来了“智能制造”等多种概念，而这些前沿产业面临着旺盛的岗位需求。院校教育是高技能人才的摇篮，孕育着从“制造大国”到“制造强国”，从“中国制造”到“中国创造”的“中国梦”，肩负着培养具有“工匠精神”的人才队伍的重任，推动着中国制造业从大国向强国转变。

另一方面，信息技术发展的成果已在生活中占据主流，移动互联、虚拟仿真以及大数据等技术在教育领域的应用也成为大势所趋。而院校教育的学生对象已经从数字时代的移民变成了数字时代的原住民，新时代的学生往往个性鲜明、独立自主，并且更依赖于信息化、个性化、多样性的教学策略。

面对上述变化，需要重新思考院校的教学设备与体验模式。

一、各专业体验与教学现状

1.教学资源层次单一、模式陈旧

当前院校教学资源的形式比较陈旧，大多停留在课本、PPT、案例视频等。这些教材资源的缺点是难以即时更新，学生学习内容封闭。院校的教学资源层次应该紧跟时代发展与产业需要，与时俱进，而不是停留在课本的、陈旧的、片段化案例的教学资源上。并且大部分教学模式都基本停留在“教师讲、学生听”的阶段，即单向教学模式，缺乏丰富、便利、具有吸引力的教学功能（比如交互模式、虚拟仿真等），无法适应当前学生注意力和时间日益“碎片化”的趋势，难以激发学习积极性。

2.全过程实训难以开展

当前的教学不仅需要学生掌握理论知识，还对学生的操作、实践能力提出了高要求。但是由于设备、场地、成本等条件的限制，比如学校设备不全、不多，不会用、不敢用、不够用。学校很难开展相关的实训，即使进行实训了，往往由于人数众多，后排的学生经常无法听清或看清教师的讲解及操作;并且通常因为时间、场地有限与相关设施、人员的安全因素考量，学生大多只能参与到片段性的、非核心的工艺，而不能接触到系统化、多案例、全场景的实训案例。

3.学校尚欠缺新型信息化教学资源的开发能力

教学资源建设应该紧跟前沿技术、与时俱进。学院的数字化教学资源不可能是一劳永逸的，并且学院可能需要根据自身特色、教学重点进行即时的个性化改造，并且改造的成果应该是高质量的。但目前，大部分学校仍欠缺对教学资源个性化开发和持续升级的能力。

二、解决方案

1.解决思路：技术驱动变革

改造传统，以技术驱动教学变革是本方案的解决思路。将“虚拟现实+”“互联网+”、“增强现实+”、大数据等技术与理念引入了教学中。

针对教学资源、体验形式等问题，建设融合了AR/VR技术的实训基地，不仅能够使学生与参观者了解重点知识，进行各种模式的实训，并且能够作为宣传展示的平台，甚至向社会开放，服务于产业。

针对资源开发等问题，立足于学校培养“双创型”技术技能人才的长远目标，建设虚拟仿真双创空间，自主开发构建虚拟仿真软件，既能够培养学校师生开发虚拟仿真教学资源的能力，实现学校的“自我造血”升级;又可服务于社会，承接对外业务，有力推动区域经济社会发展和产业转型升级，实现“创新引领创业、创业带动就业”的良性互动。

2.建设目标：融合AR/VR技术的实训体验中心

建设有机地聚合了AR（增强现实）、VR（虚拟现实）等技术的实训体验中心。智能制造实训中心的建设目标如下。

（1）面向院校与企业的“产教一体”教学与培训基地。通过对AR/VR技术的有机融合，能够与前沿技术与产业需求无缝对接，面向院校学生与社会从业人员，提供教学与培训体验，有效提升学生与社会员工的理论与技能。

（2）面向全校、社会公众的科普与体验基地。实训中心聚合多方面机械制造设备、技术知识及基于AR/VR技术硬件的体验功能，是珍贵的教学体验资源，能够作为宣传展示、对外开放的平台，向全校参观人员甚至社会公众普及机械制造技术以及VR/AR等现代科技技术。

（3）面向学院师生的开发实践基地。通过VR开发区与虚拟仿真开发引擎的使用，学校能够具备虚拟仿真教学资源的开发能力，实现“创新引领创业、创业带动就业”的良性互动，积极引进产业项目与经验，实现学生与产业需求的无缝对接，促进产教融合，实现技术转移与输出。

三、场地与环境

以徐州技师学院智能实训中心为例。

1.区域划分

融合AR的智能制造实训中心：实训中心包含数控加工实训区、工业机器人实训区、智能工厂实训区、3D打印实训区等。实训车间配备AR眼镜，学生或参观者可以戴着AR眼镜进入实训车间，然后看到某台设备时，可以通过AR眼镜看到此设备介绍、工作原理、设备操作视频等。

VR体验区：体验区的设备主要由虚拟现实头盔、计算机、虚拟设备、大型显示器和其他附属设备组成，可以让人仿佛置身于计算机屏幕上才有的虚拟制造工厂中，自由探索并完成与虚拟世界的互动，营造出身临其境般的教学与实训体验。

VR开发区：虚拟仿真开发区内容主要包含办公场地、人员配备、硬件支持、先进开发工具等内容，是学校以产教结合、校企合作为基础，实现教学资源的自我开发升级的基地。在虚拟仿真开发区，可完成虚拟仿真软件的开发、测试、优化、升级等内容。

2.硬件建设思路

硬件建设以实用性硬件为主，观赏、体验性硬件为辅。具体硬件（部分）如下。

（1）VR体验设备。VR头盔、手柄：虚拟现实头盔，即VR头显（虚拟现实头戴式显示设备）。

（2）AR体验设备。HoloLens增强现实头显设备：HoloLens是一款增强现实头显设备，使用AR技术将计算机生成的图像与真实的世界相叠加。

四、基于AR/VR技术的教学与体验

1.虚实结合体验：基于HoloLens（AR）穿戴设备

基于AR技术，能够将传统的实训设备进行功能拓展，实现操作体验与深刻认知的融合式教学。HoloLens穿戴设备能够在实训车间区域触发叠加在真实世界上的全息影像，如微课、动画、甚至虚拟解说员进行讲解等。通过头显设备，参观者能够有选择地对触发的解说进行了解，并且参观者之间不会相互干扰。能够为参观者带来全面、生动、定制化的服务，并且能够加深学生对实训车间中所传递的知识的理解，提升学习与体验效果。

2.VR体验：虚拟制造工厂/车间

基于VR体验设备，如VR头盔等，能够提供“时空穿越”的体验，通过VR设备，参观者能够进入虚拟仿真世界，这些虚拟场景与任务，都是基于真实的工厂环境、真实的设备、真实的任务与工艺流程设计的，学生通过VR设备进行浏览与了解，并且通过手柄等进行操作。

参考文献：

[1]杨更生.虚拟现实技术在旅游教学中的应用[J].新疆教育学院学报，2010（2）.

[2]金涛.基于虚拟现实技术（VR）的导游专业互动教学平台应用研究[J].电子商务，2011（5）.

（作者单位：江苏省徐州技师学院）