智能制造与教育：新一代智能制造中增强现实技术应用带来教学的新变革

“数字化”、“网络化”和“智能化”为特征的新一代智能制造已成为产、学、研多个层面创新的积聚高地，是产业变革与技术升级的主阵地和落脚点。事实上，工业软件正是这些变革背后的灵魂，是数字化转型的关键支撑，是“智能制造”中“智能”的思考者和执行者，其应用显著改变了制造业。今天，我们看到作为推动工业4.0和经济增长的重要引擎，智能制造是制造业的需要;而因为教育很大程度面对的正是未来的产业，智能制造与教育必然的需要看齐到一起，共同在转型升级和智能化发展方面齐头并进。

作为长期扎根在智能制造领域的专家，谭展表示：不可否认的是，智能制造的兴起在给传统制造业带来深刻变革的同时也提高了行业内对于高层次人才的需求。如今，世界各国都将推进智能制造作为产业发展的主攻方向之一。在智能制造的发展浪潮中，新型人才培养是今天和未来智能制造的迫切需要。新型人才培养迫切的需要适应今天和未来工业环境的教育理念、教育方式以及方法，从而在适应性、教育效果和效率上满足行业的多层次人才需求。如何将智能制造技术融入教学体系，推动教育改革，是当下值得我们进行探讨的问题。

针对当前教学模式中教学供给不能完全满足学生培养需要的的创新型教育方法问题，同时也为了推动智能制造技术与教学体系的融合，谭展反复调研了多所大学和职业技术学院，他指出：传统的教学模式，即讲授为主、教师为中心;一方面多理论化而缺乏实践性和前瞻性，学生的个性化教学需求未能得到满足。另一方面，传统的教学模式依赖于书面材料，教学手段较为单一，教学内容难以直观地呈现给学生。依托于前期探索、研究和积累的增强现实技术完全可以引入教学课程，支持创新型教育变革，将原本就用于智能制造的技术直接带进课堂，服务人才培养。在原有混合现实全息计算中心的基础上，谭展将自研的“用于工业流程引导的增强现实编显软件V2.0”改版成为“用于教学演示的增强现实编显软件V2.2”。

在系统的搭建方面，系统采用一台高性能显卡工作站搭配2至6台微软Hololens II作为可穿戴设备，另外配置景深摄像头。软件分为本地服务器/工作站和穿戴设备端两个界面进行安装后，即可投入教学应用。教师和学生代表可以在Hololens II穿戴设备的全息环境下对教学静态和动态的三维模型进行观看、操作并进行交互式沟通，包括在全息环境下对模型进行移动、旋转、分解、组装、缩放;软件预配置了包括车辆、精密加工机床、船舶、飞机、发动机、吊装/冲压/注塑/焊接/模具等设备、印刷电路板、芯片和主板、人体、动物、分子、星体、的高精度三维模型库;最为关键的是软件的3D编辑器可以实现在全息环境下对模型进行自定义编辑、包括插入各种文字、图片、音视频、线条、和标注。系统所配置的景深摄像头采集的空间坐标和位置数据与Hololens II注册的三维空间结合后，会将融合图像再次从二维平面显示出来，方便非使用者，也就是没有穿戴Hololens II的更多学生进行观看。

这套系统在培训中具有传统教学不可比拟的优势，包括：贴近智能制造的模型元素和自定义编辑的教学信息直接通过增强现实技术投影至现实空间，真实内容和虚拟内容结合、线上线下同步互动式教学实践，不受限的自主课后演练等等。对于以前需要调动学生想象后进行详细解释的工业场景和工业生产工具及产品的具象，系统能够通过调用模型进行精准的说明，而且是与现实场景相结合的三维立体空间进行眼、耳、手共同作用的真正沉浸式教学。

这无疑是服务教育和新型人才培养，有创新性、实用性的原创性技术成果。

作为智能制造领域中的重要技术之一，增强现实技术是一种将虚拟信息与真实世界相融合在一起，通过锚定真实世界三维坐标，实时的对全息影像进行处理，混合现实对空间和模型的计算又比增强现实更高。“用于教学演示的增强现实编显软件V2.2”实际上已经是混合现实的应用系统。用户可以在真实环境中获得虚拟的信息和体验，得到的是互动性的体验，这一方式可以帮助学生在几乎贴近真实的环境中对知识和将来面对的工作对象产生深刻而周到的的感知和理解，而且颇具兴趣性。

深耕多年，谭展的这一领域创新性技术成果展现了他对智能制造和人才培养两个方向的的前瞻性认识。他说：智能制造与教育是相互影响、相辅相成的。一方面，智能制造的兴起使得行业内对技术人才的质量需求进一步提高，对人才的知识宽度和能力深度提出了相较传统行业更高的要求，这为教育领域带来了机遇和挑战，促使传统教育模式进行改革以适应智能制造时代的要求;另一方面，直接将智能制造的技术引入到教学实践中，采用全新的教学方法和内容的教学改革有助于培育更多对智能制造理解深刻，能够满足行业需求的尖端人才，从而进一步反哺智能制造行业发展。他将增强现实等先进智能制造技术应用于教学体系改革中，旨在构建更加现代化、智能化、多样化的人才培养变革，为未来教育技术的研究与开发提供实践经验。

在人工智能、大数据以及物联网技术不断发展的时代背景下，增强现实技术与教育教学的融合已成为顺应时代发展趋势的必然选择。目前，“用于教学演示的增强现实编显软件V2.2”已经得到了一定范围的应用和推广，该系统在教学中的广泛应用将有力推进教育信息化和新时代高技能人才队伍建设。谭展表示，在未来，他将继续加大对增强现实技术的研究，与行业同仁共同探索智能制造新方向和更广泛应用，为推动中国智能制造行业的发展作出更大的贡献。(文/范云)

免责声明：市场有风险，选择需谨慎!此文仅供参考，不作买卖依据。