增強現(xiàn)實技術(shù)在高職《安全防范技術(shù)》教學中的應用

海光美 季明麗 王愷

【摘要】增強現(xiàn)實技術(shù)將教學內(nèi)容與真實環(huán)境相結(jié)合，更利于學生對教學內(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)》課程教學的思路，可作為此專業(yè)其他課程的參考。

【關鍵詞】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，若能將教學內(nèi)容與真實環(huán)境相對比和結(jié)合無疑更利于學生對教學內(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，使學生能夠勝任相關工作崗位。

該課程一般在建筑智能化工程技術(shù)二年級開設，此時學生已經(jīng)學習了相關電氣專業(yè)基礎課，為專業(yè)核心課程的學習打下基礎，對就業(yè)方向和崗位希望有更深入的了解，能夠熟練應用各種網(wǎng)絡終端，對于信息化技術(shù)及信息化教學方式比較歡迎。

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

2.1教學需求分析

傳統(tǒng)的教學過程中，教師在教室集中授課，學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設備的需求，從而不能掌握智能化設備在不同建筑空間的選擇和使用，這不符合建構(gòu)主義學習理論，不利于達成教學目標。

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)相關產(chǎn)品虛擬呈現(xiàn)，使學生能夠在設備上設置、操作虛擬產(chǎn)品，必將使他們對于相關知識和技能有更直觀、更深刻的體驗。教師通過設計適合的教學活動，使學生參與其中，也更加符合“以學生為中心”的教學理念，易于實現(xiàn)教學目標。

2.2技術(shù)準備

實現(xiàn)增強現(xiàn)實應用的基本條件包括硬件和軟件兩個部分。

（1）硬件。即顯示設備。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，通過顯示設備攝像頭與識別目標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)，設計需要考慮到顯示設備攝像頭、識別圖、虛擬效果、交互手勢四者的關系，交互手勢的設計使學生能夠操控設備模型。

2.3教學實施

以模塊“入侵報警探測器”的學習為例。

在課前，教師在課程學習平臺上發(fā)布任務“入侵報警探測器的選擇和使用”，明確課堂任務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PPT、微課、視頻等素材上傳，發(fā)布理論知識測試，要求學生在課前完成。

課堂上，教師首先根據(jù)課前測試情況將學生分組，明確小組任務，并講解、強調(diào)任務實施過程。然后每組分發(fā)一套增強現(xiàn)實設備，小組討論具體學習方案，確定具體學習步驟。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。以任務的形式整合教學內(nèi)容，可以讓學生帶著明確的目的去學習，有利用達成教學目標；在任務實施過程中引入增強現(xiàn)實技術(shù)，便于激發(fā)學生學習興趣，克服實訓條件、建筑環(huán)境的限制，使學生充分地體驗、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，可以克服教學環(huán)境、設備條件的限制，便于學生基于自身體驗自主探索、學習，符合“以學習者為中心”的教學理念，有利于提高教學效率，改善教學效果。

參考文獻：

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

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