| 标题 | 基于现实交互技术的高职院校智慧校园发展途径 |
| 范文 | [摘? ? ? ? ? ?要]? 研究高职院校基于现实交互技术的智慧校园，分析AR/VR/MR技术在智慧校园建设中的优势，并指出突出若干优势的发展途径：多维感知的MR校园、全息智能管理运维、随场景无缝交互的校园应用、个性化的用户临场体验。在实际规划实践中可以从中找出一至两个切入点，循序渐进地将智慧校园带入“现实交互”时代。 [关? ? 键? ?词]? VR/AR/MR;现实交互;高职院校;智慧校园 [中图分类号]? G717? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文献标志码]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章编号]? 2096-0603（2019）09-0106-02 自从2008提出“智慧地球”概念，进而引申至“智慧校园”以来，当下智慧校园建设在我国高等教育领域已进入第二个十年，可谓如火如荼。究其根源，既是信息化建设在高等教育领域的深入，也是不断涌现的信息化新技术整合的深入。其中，尤以物联网、云技术、大数据、AR（增强现实）技术、VR（虚拟现实）技术等为代表的“互联网+”技术体系与高等教育深入整合，引领智慧校园建设从第一阶段的“信息智慧化”向第二阶段的“现实交互智慧化”逐步迈进。 一、高职类院校的智慧校园建设瓶颈与突破 从广义上来说，智慧校园是现实物理校园和虚拟信息校园的融合，在智能环境、智慧教学和智慧科研等方面为学校提供便利和助推;智能化环境、智慧化应用服务以及多感知互动体验等方面本应成为智慧校园建设不可忽视的方面。然而，在当前智慧校园建设的过程中，处于优势领先地位的研究型院校大多硬件基础建设（如传感网和物联网）和软件数据建设（如云平台和大数据）固然成果斐然，但在现实交互这个对教育科研极易产生突破的方面，几乎缺乏投入。 反观高职类院校，在当前智慧校园建设中，出于自身基础条件限制，一方面数据集成度相对较低，教学管理与学生管理之间不能实现很好的融合;另一方面在智慧校园平台设计规划上，存在模式单一、应用集成度低从而导致服务一体化不充分的问题。这些方面的缺陷，使高职类院校的智慧校园建设在起步阶段的发展显然是比较缓慢的。同时，高职院校也受到本身底子薄弱及相关投入不及研究类院校等现实因素的影响，对需要大投入、高技术支撑的智慧校园建设相对并不热衷。然而，这也产生了“弯道超车”的机会：随着智慧校园逐渐向着“现实交互智慧化”的方向演变，鉴于现实交互有效提高职业教育人才培养性价比，以及“互联网+”全面介入各行业进而影响职业教育理念的背景，全面融合教学科研现实校園与信息化虚拟校园的智慧校园新发展，正在成为高职类院校突破当下智慧校园建设瓶颈的一个方向。现实交互技术的应用特性，是充分而可感知的大规模动态建模，并通过虚拟校园和现实校园的高度一体化，实现高性价比的科研、教学和校园管理智慧化水平。 二、现实交互技术综述 现实交互技术大体上可分为VR（虚拟现实Virtual Reality）、AR（增强现实Augmented Reality）以及在两者基础上产生的MR（混合现实Mixed Reality）三大类技术谱系。 VR（Virtual Reality） 即虚拟现实，是融合多元信息、交互式的三维动态视景和实体行为，并通过计算机模拟仿真所产生虚拟世界，让使用者身临其境，通过视觉、听觉甚至是触觉、嗅觉来体验虚拟场景;VR的最终目标是完全再现超越真实空间的全息虚拟实景，将人的感知置于虚拟空间中，以充分的“沉浸感”和“临场感”达成物理逻辑可调配的“第二现实”。 AR（Augmented Reality） 即增强现实，通过信息技术，对真实世界的数字化描述上叠加虚拟信息，虚拟物体和真实环境实时共存于同一空间。具体来说，是指通过多媒体技术、三维建模技术、实时视频控制技术、多传感器信息融合技术、实时跟踪及注册技术、场景融合技术等多种技术手段，将生成的虚拟信息融合到真实场景之中。基于几何模型的计算机三维建模是通过对物体的几何信息进行处理，涉及几何信息的数据结构以及构建、操纵数据结构的算法建模，其优点是可以随意改变观察点和观察方向，能获得真实感较强的交互体验。AR的最终目标是虚拟增强信息和真实场景信息相互共存、相互补充、相互叠加，并达到城市化和地域化乃至全球化的范围;并为其中的人类生活塑造全面而与现实充分贴合的信息环境。 MR（ Mixed Reality） 即混合现实，是合并现实和虚拟世界而产生的新的感知环境，将虚拟与现实的关系往前再推进一步。在新的感知环境中，物理和信息对象并没有清晰的界限，真实世界物体信息可以虚拟展现，信息化描述物体具备充分的现实互动性，虚拟化的反馈与改进可直接成为现实存在。技术上来说，MR是VR与AR基础上更进一步的融合，对软硬件的技术需求也更高。功能上来说，MR的主要应用在几大方面：虚实信息融合集成、实时可感知交互与高精准三维虚实融合定位等。 三、面向高等职业教育的“智慧化现实交互” VR技术可能是当前高等职业教育最熟悉的现实交互技术，因其高性价比的实操效果，并且具有低成本、高仿真、可重复回放的特性，近年来在各类实践性教学中推广速度相当快。而在智慧校园建设中，借助智慧校园的统一身份认证、云应用平台等基础应用，通过各类VR场景的统一组织，各类VR应用不再局限于分散在各专业教学中对实践性环节的再现，而是成为完整覆盖整个教学、科研和实习实训环节的一体化智慧校园的一部分。 AR场景强调的是空间内的交互功能，在选定的教学科研场景下，AR场景整体融入虚拟环境，通过体感技术，共同体验实践性经验，并即时分享学习及研究进程。同时，借助智慧校园的传感网、物联网等基础硬件，主导者可安排调度不同的参与者在现实场景中叠加不同的教学科研任务信息，突破信息化与实体间的隔离，达成“信息即实体”“应用即实体”的目的。 从远期来看，虚实结合的MR混合现实场景是高等职业教育的大趋势，VR/AR/MR场景的应用不是相互排斥的，既可根据需要而独立存在，又可相互融合，并且不仅承担着基本的教学和科研功能，还具备知识创新生产、连结知识与实践等方面的功能，而这正是现代高等职业教育追求的方向。基于现实交互技术的智慧校园实现虚与实的结合，更能让求知者立体式地感受到理论知识和实践经验、信息和实体之间的联结，更能领会承载知识的技术应用、实践与发展。 四、高职院校智慧校园建设的现实交互发展方向 （一）可感知的混合现实形态 随着传感网、物联网等智慧校园基础硬件建设的完成，以及用户VR/AR终端和应用的普及，结合各类定位系统和GIS系统，基于MR的一体化的混合现实智慧校园场景成为可能。通过GPS、AP 热点、Bluetooth 标签及NB-IOT 等融合的混合定位技术支持的校园内的GIS 系统，整个校园被融合在一体化的MR校园场景中。或者说在整个MR校园场景内，智慧校园不再是一个纯信息化的虚拟校园，而是校园应用系统、校园空间数据信息、用户位置感知数据信息以及实体校园的结合，形成全方位立体的可感知环境，为智慧校园建设提供基础保障。 （二）全息化的管理运维手段 随着智慧校园的逐步深化，对校内管理运维部门，在其日常工作中遇到的最大问题是过于泛滥的大数据与需要运维的实体之间的脱节。在现实交互技术的支持下，通过专业定制的VR/AR场景，依托感知设备通信技术实现可感知的智能环境。大量信息化数据可以被叠加在需要运维的校园实体上，主动匹配不同的管理运维需求。对运维部门来说，只需配合相应的设备，VR/AR场景可以跟随运维人员的行动无缝切换，使用定位感知设备获取科研、管理设备的位置及使用状态，可以做到对运维实体的精准掌握，更加有效监管、充分利用有限的校园实体资源。从某种意义上来说，可以说实现了“信息一触即见，实体所见可管”。 （三）场景化的交互应用服务 随着信息化和智慧校园的发展，智慧校园平台应用服务层出不穷，除了传统的稳定性和可靠性之外，面向不同应用场景的便利性也逐渐成为对应用服务的新要求标准。在云平台和统一身份认证的支持下，现实交互技术使智慧校园从典型的面向用户和角色的应用集群平滑过渡到面向场景的应用集群，使智慧校园真正达成“应用随人”而不是“应用随设备”。这意味着，不同用户在园区内不同场景，可以身份认证自动保持MR校园漫游，根据用户需求和权限，优先快速接入当下场景的集成信息服务，并根据不同的权限，提供不同的MR的交互信息和操作选择。意味着同样的AR/VR设备，对不同的用户而言，在不同的场景下就是不同的设施，同样的实体上叠加的也是不同的信息。 （四）个性化的用户临场体验 在用户体验上，现实交互技术可能最为体现用户个性化的“互联网+”技术——VR场景所追求的“临场感”可以说是一种百分百个性化的用户体验。随着现实交互技术对智慧校园介入的逐步深化，智慧校园的用户可逐步从智慧校园的“使用者”这一角色过渡到“参与者”的角色上。也就是说，用户可以在交互技术的支持下，根据自己的使用经验和需求，主动自定义属于自身的VR场景并将其在MR校园内发布展示，不仅可以有一种“修改现实”的临场体验，并且可以作为自身在MR校园中独特的形象被其他用户所感知。 对高职院校普遍有限的信息化投入而言，以上四个方向都是将现实交互技术与智慧校园高度融合，可以用相对较小的投入充分体现出智慧化现实交互的优势：多维感知的MR校园、全息智能管理运维、随场景无缝交互的校园应用、个性化的用户临场体验。但在实际规划实践仍需从本单位实际教学科研现状出发，原则上一次重点投入一两个方面切入，尽可能获取决策层的支持和相关部门的积极配合，切忌全面铺开和一蹴而就的思路。就目前看，MR 技术的成熟度明显低于VR 和AR，但将来必定是以MR 为主导。VR、AR 和MR 作为教学场景的不同形式具有各自的特点与使命，在建设过程中，不能仅建设单一化教学场景，要根据智慧校园的实际要求进行分类建设，甚至是多种形式的教学场景相融合。高职院校以此为基础，通过互联网技术实现信息互通和资源共享，既能提升自身在技能实践教育和研究方面的水平，又为社会培养实用性技术技能型人才。与此同时，基于现实交互的网络信息安全也应该引起足够的重视和充分研究。 参考文献： [1]章思初.云技術支持的高职院校智慧校园发展途径[J].电脑迷，2017（19）：141. [2]中关村在线.显为人知：VR/AR/MR高端技术全解读[J].信息与电脑（理论版），2016，9（17）：21-22. [3]蒋东兴，付小龙，袁芳，等.大数据背景下的高校智慧校园建设探讨[J].华东师范大学学报（自然科学版），2015（S1）：119-125. [4]刘邦奇.从数字校园到智慧校园我国推进校园：信息化发展的现状、策略及趋势[J].教育信息技术，2016（11）：34-37. [5]张晓波.基于增强现实技术的三维场景展现[D].北京邮电大学，2011. |
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