增強現(xiàn)實技術(shù)在高職《安全防范技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用

海光美 季明麗 王愷

【摘要】增強現(xiàn)實技術(shù)將教學(xué)內(nèi)容與真實環(huán)境相結(jié)合，更利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的吸收和理解。論文討論了利用增強現(xiàn)實技術(shù)組織高職《安全防范技術(shù)》課程教學(xué)的思路，可作為此專業(yè)其他課程的參考。

【關(guān)鍵詞】增強現(xiàn)實技術(shù) 高職 安全防范技術(shù)

【基金項目】2017年江蘇省教育信息化研究立項課題，課題編號20172026。

【中圖分類號】G71 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）46-0251-01

增強現(xiàn)實技術(shù)（Augmented Reality）是將計算機產(chǎn)生的文本、圖像以及虛擬3D模型、視頻或場景等信息實時準(zhǔn)確地疊加到用戶所感知到的真實世界中的一種技術(shù)，用這種方式將虛擬環(huán)境和真實環(huán)境連接起來，從而提高使用者對現(xiàn)實世界信息的感知能力。

在建筑智能化工程技術(shù)專業(yè)課程教學(xué)中，AR較 VR（Virtual Reality）更具有優(yōu)勢。因為VR呈現(xiàn)的場景全部是計算機生成的虛擬畫面，而AR是利用附加的文字或圖片等信息對周圍的真實場景進行動態(tài)增強。事實上，建筑智能化工程技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)智能化系統(tǒng)設(shè)計、施工、維護等的高素質(zhì)技能人才，無論施工還是維護，都要基于現(xiàn)場進行操作性的工作，若能將教學(xué)內(nèi)容與真實環(huán)境相對比和結(jié)合無疑更利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的吸收和理解。

1.建筑智能化工程技術(shù)專業(yè)《安全防范技術(shù)》課程

《安全防范技術(shù)》課程是研究安全防范系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、原理與工程實施的一門課程，是建筑智能化工程技術(shù)專業(yè)的核心專業(yè)課程，主要教授安全防范系統(tǒng)工程的基本知識、基本理論和基本技能，使學(xué)生能夠勝任相關(guān)工作崗位。

該課程一般在建筑智能化工程技術(shù)二年級開設(shè)，此時學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了相關(guān)電氣專業(yè)基礎(chǔ)課，為專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，對就業(yè)方向和崗位希望有更深入的了解，能夠熟練應(yīng)用各種網(wǎng)絡(luò)終端，對于信息化技術(shù)及信息化教學(xué)方式比較歡迎。

2.增強現(xiàn)實技術(shù)在《安全防范技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用

2.1教學(xué)需求分析

傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師在教室集中授課，學(xué)生無法在立體直觀的建筑空間內(nèi)隨心所欲地探索，也就無法深刻理解建筑物對相關(guān)設(shè)備的需求，從而不能掌握智能化設(shè)備在不同建筑空間的選擇和使用，這不符合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，不利于達成教學(xué)目標(biāo)。

如果能夠利用增強現(xiàn)實技術(shù)在真實建筑環(huán)境中將安全防范技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品虛擬呈現(xiàn)，使學(xué)生能夠在設(shè)備上設(shè)置、操作虛擬產(chǎn)品，必將使他們對于相關(guān)知識和技能有更直觀、更深刻的體驗。教師通過設(shè)計適合的教學(xué)活動，使學(xué)生參與其中，也更加符合“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，易于實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

2.2技術(shù)準(zhǔn)備

實現(xiàn)增強現(xiàn)實應(yīng)用的基本條件包括硬件和軟件兩個部分。

（1）硬件。即顯示設(shè)備。增強現(xiàn)實融合技術(shù)可以顯示出視頻、聲音、動畫等多媒體，當(dāng)前有頭戴式、投影式和移動終端顯示器。出于可攜帶、易操作的考慮，可選用頭戴式設(shè)備，如Real Seer Dk1眼鏡，或移動終端智能手機。

（2）軟件。要實現(xiàn)的功能包括以下四個。

3D模型構(gòu)建：構(gòu)建能夠在真實場景中呈現(xiàn)的安全防范技術(shù)產(chǎn)品的立體模型，如入侵報警系統(tǒng)中的入侵報警探測器、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機，門禁系統(tǒng)中的讀卡器等。

場景構(gòu)建：想要增強現(xiàn)實的場景具有動態(tài)效果，除了完成識別圖與虛擬效果的識別配置外，還要分析虛擬效果與真實環(huán)境以及識別圖之間關(guān)系。

識別定位：增強現(xiàn)實技術(shù)的原理是通掃描識別圖調(diào)出相對應(yīng)的虛擬物體疊加在指定位置，從而產(chǎn)生虛實結(jié)合增強現(xiàn)實信息的效果。這一動作的前提是先在計算機中指定出一個識別圖和對應(yīng)虛擬效果，所識別的可以是三維立體物體也可以是平面圖形，通過顯示設(shè)備攝像頭與識別目標(biāo)相對位置和方向的改變，顯示的虛擬物體也隨之改變。

交互手勢：完成前三項基本條件后才可以實現(xiàn)，設(shè)計需要考慮到顯示設(shè)備攝像頭、識別圖、虛擬效果、交互手勢四者的關(guān)系，交互手勢的設(shè)計使學(xué)生能夠操控設(shè)備模型。

2.3教學(xué)實施

以模塊“入侵報警探測器”的學(xué)習(xí)為例。

在課前，教師在課程學(xué)習(xí)平臺上發(fā)布任務(wù)“入侵報警探測器的選擇和使用”，明確課堂任務(wù)是為授課教室選擇并安裝入侵報警探測器；并將入侵報警探測器相關(guān)PPT、微課、視頻等素材上傳，發(fā)布理論知識測試，要求學(xué)生在課前完成。

課堂上，教師首先根據(jù)課前測試情況將學(xué)生分組，明確小組任務(wù)，并講解、強調(diào)任務(wù)實施過程。然后每組分發(fā)一套增強現(xiàn)實設(shè)備，小組討論具體學(xué)習(xí)方案，確定具體學(xué)習(xí)步驟。接下來，每個小組根據(jù)各種入侵報警探測器的特點利用增強現(xiàn)實技術(shù)在空間感受、嘗試，直觀地體會不同種類探測器安裝使用時的不同，也注意區(qū)分同一種探測器不同性能參數(shù)對于探測效果的影響。以任務(wù)的形式整合教學(xué)內(nèi)容，可以讓學(xué)生帶著明確的目的去學(xué)習(xí)，有利用達成教學(xué)目標(biāo)；在任務(wù)實施過程中引入增強現(xiàn)實技術(shù)，便于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，克服實訓(xùn)條件、建筑環(huán)境的限制，使學(xué)生充分地體驗、感受，然后從自身的體驗出發(fā)，自主總結(jié)、獲得經(jīng)驗。

3.總結(jié)

將增強現(xiàn)實技術(shù)用于《安全防范技術(shù)》課程教學(xué)，可以克服教學(xué)環(huán)境、設(shè)備條件的限制，便于學(xué)生基于自身體驗自主探索、學(xué)習(xí)，符合“以學(xué)習(xí)者為中心”的教學(xué)理念，有利于提高教學(xué)效率，改善教學(xué)效果。

參考文獻：

[1]江自昊.基于增強現(xiàn)實技術(shù)的學(xué)具的開發(fā)與實現(xiàn)[J].蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2018.3

[2]李殷.基于增強現(xiàn)實技術(shù)的“武漢旅游”APP設(shè)計研究[D].湖北工業(yè)大學(xué)，2018.5

作者簡介：

海光美（1983-），女，河南扶溝人，碩士，研究方向：電氣自動化，建筑智能化。