基于增强现实技术的“机械设计基础”课程教学改革探索

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基于增强现实技术的“机械设计基础”课程教学改革探索

作者：左大利

来源：《教育教学论坛》2014年第46期

摘要：探索利用增强现实技术把“机械设计基础”课程中的机构结构简图制作成基于图片的“魔法书”，并开发出基于智能手机的识别程序，学生利用手机拍摄“魔法书”上的机构图片，则会在手机屏幕上自动呈现出该机构的三维模型，运动简图的绘画思路、画法以及自由度计算等，从而扩充学生的学习环境，激发学生的学习兴趣，提高课程的教学效果。 关键词：机械设计基础；增强现实技术；机构结构简图

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）46-0131-02

传统的“机械设计基础”课程中使用图片、动画、视频等多媒体方式来演示像机构运动简图等知识点的方法虽然能够为学生提供比较形象、相对更容易的讲解手段，但无法与学生进行有效的交互，难以完全满足学生的学习需求。

增强现实技术（Augmented Reality，AR）是由虚拟现实发展出来的新研究领域，是一种将计算机产生的虚拟信息与真实环境进行融合的技术。增强现实不是把使用者与真实世界隔离，而是将计算机产生的虚拟信息叠加到真实场景中，构造出虚实结合的空间，其中真实物体和虚拟对象是共存的，可以互相增强或互为补充[1]。增强现实技术凭借声音技术、三维影像、用户交互等优势，为学生提供一个三维的虚拟环境，让学生身临其境一般，通过与虚拟场景交互获得知识，从而激发学生的学习兴趣与积极性，提高学生的学习效果。因此，近年来，越来越多相关研究者研究如何把增强现实技术应用到教学中。 一、增强现实技术在教学中的应用现状

1.利用增强现实技术创设教学情景。该形式的教学应用的主要特征是利用增强现实技术对有意义的真实世界的问题和情境进行模拟与表征，从而构成一种混合的虚实环境来支持学习者的学习。如哥伦比亚大学曾开发出移动增强现实系统（MARS），通过增强现实技术为校园景观添加的虚拟的多媒体信息，以帮助学生了解学校的历史；北京理工大学王涌天教授的团队，利用增强现实技术创作的大型主题景观《虚拟圆明园》，成为进行爱国主义教育的典范。美国麻省理工大学也创作了各种教学用的“魔法书”，只需要使用一个摄像头对着书籍中的图案或文字就会有一个三维图形展示出来，通过三维图形来展示各种知识点。

2.利用增强现实技术革新教学模式。信息技术本身就已使得传统的教学模式发生了改变，而增强现实技术依靠其鲜明的特色和技术优势，在推进教学模式变革的过程中更能凸显其地位