張海森，楊光輝，劉超見(jiàn)，王繼隆，李繼璇，郎 宸

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基于AR技術(shù)的跨平臺(tái)移動(dòng)終端的輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)

張海森1，楊光輝2，劉超見(jiàn)1，王繼隆1，李繼璇1，郎 宸1

(1. 北京科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院，北京 100083；2. 北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，北京 100083)

為了解決現(xiàn)行單一的課本教學(xué)、課件教學(xué)等傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的局限性，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與現(xiàn)有教學(xué)方式相結(jié)合，利用3Ds max、Unity、NodeJS、MySQL等軟件和技術(shù)，基于Vuforia增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)平臺(tái)以及EasyAR圖像識(shí)別系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出了一款跨平臺(tái)移動(dòng)終端的輔助學(xué)習(xí)類應(yīng)用“POU繪——立體課堂”軟件系統(tǒng)，即立足機(jī)械制圖等課程的教學(xué)過(guò)程，以多環(huán)節(jié)、多學(xué)科、多領(lǐng)域?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，具有能夠自主識(shí)別、即時(shí)展示立體模型以及動(dòng)態(tài)形成過(guò)程，手觸控制、多場(chǎng)景選擇等功能的軟件系統(tǒng)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；工程圖學(xué)；應(yīng)用軟件；教學(xué)輔助

國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃中，將大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”和教育信息化納入了國(guó)家戰(zhàn)略，MOOC課程、新型教材等層出不窮。教育部《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》中指出：探索現(xiàn)代信息技術(shù)與教育的全面深度融合，以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式的創(chuàng)新，充分發(fā)揮教育信息化在教育改革和發(fā)展中的支撐與引領(lǐng)作用[1]。提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率是現(xiàn)代教育的基本要求，課堂是人才培養(yǎng)的主戰(zhàn)場(chǎng)；課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的根本變革應(yīng)體現(xiàn)在課堂教學(xué)系統(tǒng)的4個(gè)要素[2]，即教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)媒體。教學(xué)媒體作為提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率的4個(gè)要素之一，起著重要的作用，但現(xiàn)行的平面教材的傳統(tǒng)教學(xué)方式有著明顯局限性?，F(xiàn)階段普遍存在學(xué)生感知差的現(xiàn)象，隨之帶來(lái)的一系列影響也很廣泛。目前，對(duì)教學(xué)媒體進(jìn)行了一些革新，如采用二維碼等方式鏈接到各種網(wǎng)頁(yè)上的輔助資源，但學(xué)生的接受度普遍不高，還需要尋找更切合當(dāng)今學(xué)生需求和習(xí)慣的方式來(lái)解決這一問(wèn)題。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(augmented reality，AR)是在虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，其將計(jì)算機(jī)生成的場(chǎng)景融合到真實(shí)世界中，擴(kuò)張和補(bǔ)充真實(shí)世界而不是完全替代真實(shí)世界，從而強(qiáng)化用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)的感官和認(rèn)知[3-5]。針對(duì)大學(xué)生接近100%的手機(jī)等終端設(shè)備的持有率，AR技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)媒體的結(jié)合能恰好迎合學(xué)生的需求。本著改進(jìn)當(dāng)前教學(xué)方式的目的，北京科技大學(xué)立體課堂團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了基于AR技術(shù)的輔助類移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)體統(tǒng)——“POU繪——立體課堂”(簡(jiǎn)稱“POU繪”)。

1 平臺(tái)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

基于AR技術(shù)的跨平臺(tái)移動(dòng)終端的輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)由跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP、Web端管理后臺(tái)以及云服務(wù)器構(gòu)成。“POU繪”是一款基于Vuforia增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)平臺(tái)以及EasyAR圖像識(shí)別系統(tǒng)的輔助學(xué)習(xí)類應(yīng)用。手機(jī)端應(yīng)用可以通過(guò)手機(jī)攝像頭將課本、課件上平面的圖形變?yōu)椤?D模型”或“注解視頻”來(lái)幫助圖學(xué)學(xué)習(xí)者更好地理解立體圖和平面圖之間的關(guān)系。教師或出版商可以將制作好的學(xué)習(xí)輔助資料(三維模型、視頻動(dòng)畫(huà)等)通過(guò)平臺(tái)系統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)上傳，進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)置后學(xué)生便可通過(guò)手機(jī)利用攝像頭拍攝相應(yīng)位置以實(shí)時(shí)追蹤并呈現(xiàn)立體效果圖形畫(huà)面。

平臺(tái)可以自由操控，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)自助識(shí)別平面圖形展現(xiàn)立體模型以及形成過(guò)程動(dòng)畫(huà)等。采用了MVP(Model-View-Presenter)的架構(gòu)，由跨平臺(tái)手機(jī)應(yīng)用終端、Web端管理后臺(tái)及云服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)3大部分組成。具有科目選擇、自主識(shí)別、自由操控、過(guò)程展示等功能。

(1) 科目選擇。跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP用學(xué)科的識(shí)別集合作為分類，從教學(xué)到實(shí)驗(yàn)，涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域(如機(jī)械工程、醫(yī)學(xué)、建筑學(xué)等學(xué)科)。多學(xué)科的學(xué)生，都能立體直觀地理解教學(xué)要點(diǎn)。

(2) 自主識(shí)別。通過(guò)攝像頭自動(dòng)追蹤平面圖形，不需要人工選擇識(shí)別區(qū)域，經(jīng)過(guò)自動(dòng)精準(zhǔn)的圖像識(shí)別，實(shí)現(xiàn)即時(shí)的AR的立體呈現(xiàn)。

(3) 自由操控。使用者可以手動(dòng)操控模型，360度全方位無(wú)死角觀看三維模型或注解動(dòng)畫(huà)。

(4) 過(guò)程展示。將課本的平面圖形變換成3D模型，甚至也可以將模型拆解的過(guò)程展示出來(lái)。

2 系統(tǒng)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)

2.1 MVP架構(gòu)

本輔助類移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)系統(tǒng)主要用于輔助教學(xué)，目的是為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)立體圖形的想象能力，提高學(xué)生在空間和平面之間的思維轉(zhuǎn)換能力。MVP系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP和Web端管理后臺(tái)使用戶可直接接觸到View的部分，跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP實(shí)現(xiàn)即時(shí)AR識(shí)別展示，Web端管理后臺(tái)用來(lái)上傳和調(diào)整模型資料。

2.2 跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP

跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP實(shí)現(xiàn)功能并設(shè)置有登陸界面、課程選擇界面等多個(gè)界面，其中登錄界面如圖2；課程選擇界面如圖3。

圖2 跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP登陸界面

圖3 跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP課程選擇界面

2.2.1 功能

跨平臺(tái)手機(jī)APP共有5個(gè)模塊協(xié)調(diào)同步實(shí)現(xiàn)用戶交互、服務(wù)器通訊、AR識(shí)別等功能。具有科目選擇、自主識(shí)別、自由操控、過(guò)程展示等功能，每個(gè)場(chǎng)景中可實(shí)現(xiàn)分享模型、動(dòng)畫(huà)，暫停、截圖等功能，還可實(shí)現(xiàn)判題糾錯(cuò)功能，即只有畫(huà)出正確答案才可以出現(xiàn)對(duì)應(yīng)模型?？缙脚_(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP功能模塊見(jiàn)表1。

表1 跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP

2.2.2 邏輯流程

緩存管理模塊和云服務(wù)器通信模塊與AR識(shí)別模塊相配合，當(dāng)用戶選擇使用場(chǎng)景時(shí)，跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP就可調(diào)用緩存管理模塊搜索這個(gè)場(chǎng)景需要的識(shí)別數(shù)據(jù)，若沒(méi)有緩存數(shù)據(jù)，則自動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求下載數(shù)據(jù)；當(dāng)攝像頭識(shí)別到識(shí)別點(diǎn)時(shí)，判斷是否為判題模式，若是，判斷是否正確，是則顯示正確模型，不是則出現(xiàn)錯(cuò)號(hào)；若不是，調(diào)用緩存管理模塊，查找識(shí)別點(diǎn)對(duì)應(yīng)的展示模型，若有，則將模型添加到當(dāng)前視圖并綁定到平面圖片上來(lái)展示；若沒(méi)有，則向這個(gè)服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求并下載模型。

通過(guò)與云服務(wù)器通信，跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP實(shí)現(xiàn)了即時(shí)識(shí)別、即時(shí)下載的功能，減少了客戶下載大量模型的數(shù)據(jù)用量。相比市面上的AR產(chǎn)品，其模型是即時(shí)獲取的，不是緩存的，減少了安裝包的大小，方便后端更新和管理模型庫(kù)。

跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP邏輯流程圖如圖4所示。

圖4 跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP邏輯流程圖

2.2.3 開(kāi)發(fā)流程

(1) 首先使用Unity進(jìn)行初次開(kāi)發(fā)。將Vuforia增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)工具包以及EasyAR的工具包導(dǎo)入U(xiǎn)nity，將camera方向、光照系統(tǒng)等一系列初始值設(shè)置完畢。

(2) 編寫(xiě)Unity攝像頭識(shí)別代碼以及創(chuàng)建Prefab預(yù)制件，調(diào)用EasyAR的識(shí)別功能，完成AR識(shí)別模塊。

(3) 編寫(xiě)模型受控旋轉(zhuǎn)的C#控制腳本。

(4) 將Unity項(xiàng)目導(dǎo)出為Android的工程項(xiàng)目，在Android Studio中進(jìn)行手機(jī)APP的二次開(kāi)發(fā)，完成UI設(shè)計(jì)、緩存管理模塊的設(shè)計(jì)。

(5) 引入Socket包，編寫(xiě)與服務(wù)器通訊的模塊，完成登錄注冊(cè)、下載識(shí)別數(shù)據(jù)以及即時(shí)下載模型資料等。

2.3 Web端管理后臺(tái)及服務(wù)器開(kāi)發(fā)

2.3.1 Web端管理后臺(tái)流程圖及服務(wù)器架構(gòu)

Web端管理后臺(tái)流程圖如圖5所示；服務(wù)器架構(gòu)如圖6所示。

圖5 Web端管理后臺(tái)流程圖

圖6 服務(wù)器架構(gòu)

2.3.2 開(kāi)發(fā)流程

Web端管理后臺(tái)及云服務(wù)器使用NodeJS、MySQL作為后端服務(wù)器的核心，前端使用Bootstrap。通過(guò)網(wǎng)頁(yè)后端，教師和出版商可進(jìn)行增刪教材、AR資料識(shí)別、3D模型的操作。服務(wù)器通訊方面，由于除賬戶信息外數(shù)據(jù)不需要加密，開(kāi)放GET與POST方式與跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP進(jìn)行通訊。

2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)

采用了MySQL作為主數(shù)據(jù)庫(kù)，SQL是一個(gè)通用的、功能性極強(qiáng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言。其優(yōu)點(diǎn)有：綜合統(tǒng)一、高度非過(guò)程化、面向集合的操作方式。并且只要在初期設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)庫(kù)表單后期也較易拓展。

3 關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

(1) AR。AR是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)，其目標(biāo)是在屏幕上將虛擬世界嵌套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。使用AR技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)屏幕則可以與嵌套在屏幕中的3D建模模型進(jìn)行互動(dòng)，就像在現(xiàn)實(shí)中旋轉(zhuǎn)3D模型一樣來(lái)更好地觀察3D建模模型。

(2) Unity+Andriod。Unity3D是由Unity Technologies開(kāi)發(fā)的一種讓玩家輕松創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫(huà)等類型可互動(dòng)的多平臺(tái)的綜合型游戲開(kāi)發(fā)工具，是一種全面整合的專業(yè)游戲引擎。Unity類似于Director、Blender game engine、Virtools 或 Torque Game Builder等利用交互的圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境為首要方式的軟件。其編輯器運(yùn)行在Windows和Mac OS X下，可發(fā)布游戲至Windows、Mac、Wii、iPhone、WebGL(需要HTML5)、Windows phone 8和Android平臺(tái)。

可通過(guò)3D MAX建模，導(dǎo)入到Unity中，并進(jìn)行整合開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)手指旋轉(zhuǎn)查看模型的功能。發(fā)布至Andriod平臺(tái)，使得Android手機(jī)可以運(yùn)行POU繪立體課堂。

(3) 圖像識(shí)別。是指利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和對(duì)象的技術(shù)。利用攝像頭采集圖片，然后通過(guò)軟件進(jìn)行識(shí)別處理。

(4) 云服務(wù)器。實(shí)現(xiàn)了及時(shí)圖像識(shí)別，及時(shí)下載教學(xué)模型的功能。平臺(tái)的教學(xué)模型并不是繼承在軟件中，而是存儲(chǔ)在云服務(wù)器中，通過(guò)云查找來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.2 創(chuàng)新點(diǎn)

(1)利用當(dāng)下熱門的AR技術(shù)，增添學(xué)習(xí)樂(lè)趣，幫助學(xué)生更加直觀地理解課堂內(nèi)容。

(2)跨平臺(tái)移動(dòng)終端應(yīng)用APP中識(shí)別的數(shù)據(jù)可以即時(shí)地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)后臺(tái)更改，不需要完全更新程序。通過(guò)網(wǎng)頁(yè)后端課本、課件設(shè)置模塊，教師和出版商可添加、刪除教材、課件的AR資料識(shí)別集。使用者可以通過(guò)輔助資料模塊上傳3D模型/動(dòng)畫(huà)視頻作為AR識(shí)別后的內(nèi)容，同時(shí)需要上傳識(shí)別點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

(3)具有可分享性。模型展示出來(lái)可以共享，同學(xué)之間互相分享，讓知識(shí)更有趣，另外會(huì)增加其他互動(dòng)模塊，讓知識(shí)做到共享。本系統(tǒng)既可以作為課堂輔助工具，也可以作為課下輔助工具。從課本，課件到習(xí)題冊(cè)，平臺(tái)可幫助學(xué)生全程掌握所學(xué)知識(shí)。

(4)引入習(xí)題判斷功能。通過(guò)對(duì)習(xí)題結(jié)果的掃描，可對(duì)學(xué)生繪制的作業(yè)圖案進(jìn)行識(shí)別判斷。本功能可以幫助學(xué)生自測(cè)、查缺補(bǔ)漏，并輔助教師評(píng)判作業(yè)，自動(dòng)形成作業(yè)習(xí)題完成情況報(bào)告，便于老師管理和教學(xué)，以減輕教師的工作量。

4 應(yīng)用場(chǎng)景及實(shí)例

北京科技大學(xué)立體課堂團(tuán)隊(duì)從2016年開(kāi)始研究AR教育應(yīng)用。這里介紹的3個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景案例均來(lái)自本團(tuán)隊(duì)。

4.1 機(jī)械制圖課堂教學(xué)

傳統(tǒng)的課本加課件的教學(xué)方式存在一定的局限性，只能單一的展示平面圖片或固定視角的形狀效果。對(duì)于圖形深入理解不夠，需要學(xué)生具備很強(qiáng)的空間構(gòu)象能力[6]。通過(guò)AR技術(shù)，利用圖像識(shí)別與立體呈現(xiàn)技術(shù)，通過(guò)建模等方式顯示出立體效果，直接將平面圖轉(zhuǎn)化為三維物體，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)過(guò)程中的互動(dòng)性。在課堂學(xué)習(xí)上，老師可以通過(guò)本平臺(tái)更好地展示教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)AR實(shí)現(xiàn)由二維講解到三維講解的轉(zhuǎn)換(圖7)。學(xué)生可以自行在書(shū)本上掃描自助學(xué)習(xí)?！罢n堂簽到”、“課堂練習(xí)”等小功能也相應(yīng)增加了課堂的互動(dòng)性。同樣，對(duì)于機(jī)械制圖教材和習(xí)題集上遇到的問(wèn)題，也可以通過(guò)各個(gè)角度的立體展示幫助學(xué)生進(jìn)行分析和理解，如圖8所示。

圖7 機(jī)械制圖課件

圖8 機(jī)械制圖習(xí)題集

4.2 建筑學(xué)

目前，國(guó)內(nèi)建筑院校的本科教育雖然沿用包豪斯的“雙軌制教學(xué)”模式，提倡教授理論知識(shí)與培養(yǎng)實(shí)踐能力融為一體，但因?yàn)榻虒W(xué)大綱的任務(wù)要求已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)變成為“先課堂教學(xué)，后社會(huì)實(shí)踐”的單向線性教學(xué)模式[7]，故教學(xué)與實(shí)踐的結(jié)合對(duì)于建筑專業(yè)學(xué)生有著不可忽視的作用。“POU繪”平臺(tái)亦在建筑學(xué)教學(xué)上有著重要應(yīng)用。對(duì)于由于時(shí)間成本以及財(cái)力成本等造成的不能現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的場(chǎng)景，可以通過(guò)AR技術(shù)三維重建后具體觀測(cè)。建筑學(xué)類似于機(jī)械制圖，尤其重視建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。以往的建筑學(xué)繪制模型，通常做法是用圖紙進(jìn)行二維繪制。但是這樣只能體現(xiàn)出與地面平行的結(jié)構(gòu)。為了在二維圖上體現(xiàn)出三維的參數(shù)，就不得不對(duì)二維圖進(jìn)行一系列的符號(hào)化，來(lái)表示三維的參數(shù)。這對(duì)學(xué)生立體感要求極高，且一旦看錯(cuò)，會(huì)造成不可估量的后果。而將模型按比例縮放做出，浪費(fèi)財(cái)力、人力。

本平臺(tái)通過(guò)手機(jī)對(duì)圖紙一掃，即可實(shí)現(xiàn)從二維平面到三維立體的轉(zhuǎn)變，使建筑學(xué)教學(xué)更加容易。建筑系的學(xué)生可以通過(guò)本平臺(tái)更方便的觀察各種建筑結(jié)構(gòu)以及實(shí)例(圖9)。

4.3 醫(yī)學(xué)

縱觀現(xiàn)在的醫(yī)學(xué)教育，大多數(shù)學(xué)校均是直接拿出立體的模型進(jìn)行展示。立體模型固然有其好處，相對(duì)于純理論教授，其可以使教育變得更方便，且學(xué)生也可以更好地理解。然而實(shí)體模型帶來(lái)的問(wèn)題也是顯而易見(jiàn)的。模型在使用過(guò)程中損耗很大，會(huì)增加學(xué)校的教學(xué)成本?？紤]到使用頻率過(guò)大導(dǎo)致模型受損率極高及實(shí)體模型因成本問(wèn)題，通常也只會(huì)在實(shí)驗(yàn)室配備，或者是老師講解時(shí)配備；模型制作需要使用大量的生物資源以及化學(xué)資源，會(huì)給生態(tài)帶來(lái)一定的影響。

AR技術(shù)可在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮獨(dú)特作用，可幫助醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)者建立對(duì)人體系統(tǒng)的立體動(dòng)態(tài)概念、觀察內(nèi)部活動(dòng)、模擬手術(shù)實(shí)踐等[8](圖10)，本平臺(tái)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用前景。

圖9 建筑學(xué)應(yīng)用

圖10 醫(yī)學(xué)應(yīng)用

5 總 結(jié)

本文很好地解決了教師單一教學(xué)方式和學(xué)生難以建立立體感的問(wèn)題；一定程度上避免了機(jī)械制圖等課程教育中用平面講立體的問(wèn)題?；贏R技術(shù)開(kāi)發(fā)的輔助類移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)系統(tǒng)，使用Unity、3Ds max等技術(shù)，從Vuforia增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)平臺(tái)以及EasyAR圖像識(shí)別系統(tǒng)出發(fā)，充分利用了引擎強(qiáng)大的向下兼容性以及云服務(wù)器實(shí)時(shí)獲取模型帶來(lái)的輕量化的優(yōu)點(diǎn)，并將其應(yīng)用于機(jī)械制圖的移動(dòng)教學(xué)領(lǐng)域。根據(jù)機(jī)械制圖教學(xué)特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)立體模型進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)的交互操作，方便學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過(guò)使用該平臺(tái)，用立體課堂取代以往課本、課件教學(xué)，得到師生的認(rèn)可。本文是AR在教育領(lǐng)域應(yīng)用的一種實(shí)踐探索，基于AR技術(shù)的移動(dòng)學(xué)習(xí)模式具有傳統(tǒng)學(xué)習(xí)所沒(méi)有的交互性、移動(dòng)性、分享性等優(yōu)點(diǎn)。

基于AR技術(shù)開(kāi)發(fā)的輔助類移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)還有很大的發(fā)展空間，下一步可以在交互功能等方面進(jìn)行開(kāi)發(fā)。信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，成為國(guó)內(nèi)外教育改革的新浪潮，為教與學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供了新的思路。

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Aided Learning System of Cross Platform Mobile Terminal Based on AR Technology

ZHANG Haisen1, YANG Guanghui2, LIU Chaojian1, WANG Jilong1, LI Jixuan1, LANG Chen1

(1. School of Computer & Communication Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)

In order to solve the existing limitations of traditional teaching methods such as textbook teaching and courseware teaching, combining Augmented Reality technology with existing teaching methods, using 3Ds max, Unity, NodeJS, MySQL and others software and technologies, by which a cross-platform mobile learning application “POU drawing–stereo classroom” is developed, which is based on Vuforia and EasyAR image recognition system. It is established in the teaching process of mechanical drawing and other courses. The starting point of this APP is multi-link, multi-disciplinary and multi-field. “POU drawing” is a mobile application, with the functions of identifying pictures automatically, displaying stereoscopic models instantly, touching control and multi-scene selection.

augmented reality; engineering graphics; application software; teaching assist

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2018010085

A

2095-302X(2018)01-0085-06

2017-06-01；

2017-06-27

北京科技大學(xué)青年教學(xué)骨干人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目；北京科技大學(xué)2017年度本科教育教學(xué)改革與研究面上項(xiàng)目(JG2017M14)

張海森(1996–)，男，北京人，本科生。主要研究方向?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。E-mail：1204124268@qq.com

楊光輝(1977–)，男，山東諸城人，副教授，博士。主要研究方向?yàn)榇笮驮O(shè)備的力學(xué)行為與控制。E-mail：yanggh@ustb.edu.cn