時(shí)間：2023-09-07 09:19:49
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打破“機(jī)器人”的神秘感
人工智能與機(jī)器人技術(shù)，聽上去既高深又神秘，似乎距離普通百姓很遠(yuǎn)，但實(shí)際上正在越來越深刻地改變著人們的生產(chǎn)和生活，如何打破這種神秘感，縮短高精尖技術(shù)與百姓生活的距離，趙姝穎創(chuàng)造性地提出了“智能技術(shù)科普化和科普產(chǎn)品智能化”的理念，并在實(shí)踐中積極探索通過智能技術(shù)推動(dòng)科學(xué)普及與傳播。
在中國(guó)科技館，有這樣一個(gè)“動(dòng)感過山車”體驗(yàn)區(qū)，你可以在電腦上通過簡(jiǎn)單操作親自設(shè)計(jì)過山車軌道，然后戴上3D眼鏡，進(jìn)入模擬操作艙。體驗(yàn)自己設(shè)計(jì)的動(dòng)感場(chǎng)景。這聽上去是小是很過癮？這套“動(dòng)感過山車”模擬操作系統(tǒng)，是趙姝穎團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用人工智能與機(jī)器人技術(shù)自主研發(fā)的。
在遼寧科技館“機(jī)器人秀”展臺(tái)前，常常圍著里三層外三層的人，人們開心地觀賞機(jī)器人表演。一群可愛的機(jī)器人隨著音樂一會(huì)兒跳舞，一會(huì)兒翻跟頭；一會(huì)兒集體舞。一會(huì)兒個(gè)人秀；既會(huì)播報(bào)節(jié)日，還會(huì)看圖猜字……看的人都忍不住嘖嘖贊嘆，有的小朋友纏著家長(zhǎng)一遍又一遍地看，還邊看邊隨著機(jī)器人一起跳舞，一起翻滾。由趙姝穎團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這套機(jī)器人全自動(dòng)展演系統(tǒng)，集中展示了多機(jī)器人協(xié)作與控制技術(shù)，是遼寧科技館的標(biāo)志性展品。
在沈陽(yáng)科學(xué)宮，有一個(gè)叫“下棋機(jī)器人”的展臺(tái)。展臺(tái)內(nèi)，一個(gè)智能機(jī)器人認(rèn)真“觀察著”臺(tái)面上的4盤棋局，迅速地移動(dòng)手臂，同時(shí)與4個(gè)人分別下不同的棋，有中國(guó)象棋，有圍棋，還有五子棋和跳棋。這個(gè)展臺(tái)常常被大批棋類愛好者包圍，大家爭(zhēng)相與機(jī)器人切磋棋藝，比試高低。由趙姝穎團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這套下棋機(jī)器人系統(tǒng)，創(chuàng)造了一臺(tái)機(jī)器人同時(shí)與四人進(jìn)行不同棋類博弈的紀(jì)錄，在沈陽(yáng)科學(xué)宮運(yùn)行多年，始終是最受觀眾歡迎的展品之一。
目前，趙姝穎團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為中國(guó)工業(yè)博物館、遼寧科技館新館、遼陽(yáng)科技館、襄陽(yáng)科技館等多個(gè)科普展館提供了完整的展區(qū)設(shè)計(jì)和展品建設(shè)規(guī)劃。按照趙姝穎的設(shè)想，團(tuán)隊(duì)下一個(gè)目標(biāo)是努力實(shí)現(xiàn)研究成果的產(chǎn)品化，走出一條產(chǎn)、學(xué)、研、用相結(jié)合的道路，為人工智能與機(jī)器人技術(shù)走進(jìn)百姓生活做出更大貢獻(xiàn)。
教書育人，既是嚴(yán)師又是益友
趙姝穎始終把教書育人作為自己最神圣的責(zé)任，她對(duì)待學(xué)生既嚴(yán)又愛，是有名的嚴(yán)師，也是學(xué)生公認(rèn)的益友。
她幫助過“后進(jìn)”學(xué)生成才，幫助過有心理問題的學(xué)生走出困境，幫助過家庭困難的學(xué)生渡過難關(guān)。
她重視大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)，組建了多個(gè)大學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，常常在炎熱的暑假與學(xué)生們共同在實(shí)驗(yàn)室里揮汗如雨，趴在地上調(diào)試設(shè)備、優(yōu)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。以自己的實(shí)際行動(dòng)為東北大學(xué)“知行合一”的校訓(xùn)做了完美詮釋。
去年5月，趙姝穎與她的學(xué)生梁事學(xué)一起到北京參加大型科普博覽活動(dòng)。他們的展區(qū)前人頭攢動(dòng)、歡聲如潮。小朋友們都十分興奮，尖叫著體驗(yàn)“動(dòng)感過山車”，中老年人排著長(zhǎng)隊(duì)等待體驗(yàn)“智能體測(cè)系統(tǒng)”?！霸谛[的人群中，我突然感受到了一種前所未有的成就感。趙老師帶領(lǐng)我們開發(fā)的這些融合物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人控制、互動(dòng)3D建模和裸眼3D顯示等科普展品受到如此歡迎，真的讓我感到十分興奮！”事后梁事學(xué)感慨地說。
在趙姝穎的學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)中，既有信息學(xué)科的學(xué)生，也有機(jī)械、藝術(shù)等其他學(xué)科的學(xué)生；既有本科生，也有研究生。在這個(gè)團(tuán)隊(duì)中，學(xué)生們不僅學(xué)到了很多在課堂和書本上學(xué)不到的知識(shí)，而且培養(yǎng)了學(xué)習(xí)興趣、掌握了科研本領(lǐng)、提高了創(chuàng)新能力、鍛煉了團(tuán)結(jié)合作和百折不撓的精神。
趙姝穎對(duì)學(xué)生的吃苦精神、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和溝通能力培養(yǎng)最為看重?！皺C(jī)器人科學(xué)本身就是多學(xué)科跨界混搭的結(jié)晶，而科研與科普都不是靠一個(gè)人單打獨(dú)斗能夠完成的任務(wù)。只有讓學(xué)生在社會(huì)實(shí)踐中得到歷練，學(xué)會(huì)交流、溝通、合作，才能真正促使他們成長(zhǎng)，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p>
今年夏天，趙姝穎的學(xué)生常旭鶴帶領(lǐng)“仿人機(jī)器人舞蹈隊(duì)”在遼寧省科技館亮相，獲得廣泛好評(píng)。“我們機(jī)器人表演的舞蹈是‘太極’，由于對(duì)平衡性要求很高。排練時(shí)，曾經(jīng)有好幾個(gè)機(jī)器人倒下了，趙老師帶著我們連夜改進(jìn)，在正式展覽時(shí)，機(jī)器人的表現(xiàn)非常好。在這個(gè)過程中，我深刻體會(huì)到了做科研一定要有吃苦耐勞、精益求精的精神！”常旭鶴說。
趙姝穎指導(dǎo)的學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，在參加國(guó)際、國(guó)內(nèi)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽中，獲得過國(guó)際一等獎(jiǎng)3次、國(guó)際二等獎(jiǎng)7次和全國(guó)二等獎(jiǎng)3次，曾包攬2011年全國(guó)機(jī)器人大賽暨ROBOCUP中國(guó)公開賽國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)比賽冠亞軍。
凝心聚力，打造特色黨支部
教學(xué)科研之外，趙姝穎還有一個(gè)重要角色――黨支部書記。擔(dān)任支部書記10余年來，趙姝穎一直把創(chuàng)建“特色鮮明、充滿活力、團(tuán)結(jié)奮進(jìn)、爭(zhēng)創(chuàng)一流”的基層黨支部作為目標(biāo)。在她看來，支部工作的目的主要在于把握方向、凝聚力量，為更好地履行教學(xué)科研、人才培養(yǎng)和社會(huì)服務(wù)職責(zé)打造一個(gè)寬松的環(huán)境和和諧的氛圍。
根據(jù)研究所工作的特點(diǎn)，她從一開始直接主抓各項(xiàng)支部工作，到帶領(lǐng)更多年輕人參與支部建設(shè)，支部工作模式已經(jīng)逐漸從“個(gè)人帶頭、少數(shù)人參與”向“集體合作、共同努力”轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步激發(fā)了黨員隊(duì)伍的活力。支部的年輕黨員陳大力、林明秀等先后擔(dān)任黨支部副書記，越來越多的教師黨員參與到支部建設(shè)中來，黨支部的凝聚力和戰(zhàn)斗力不斷增強(qiáng)。
趙姝穎教授認(rèn)為，基層黨支部工作雖然算不上轟轟烈烈，但同樣可以做出特色?！疤厣鲇诒旧?，支部工作不能游離于研究所的業(yè)務(wù)工作之外。研究所的本色在于培育優(yōu)秀創(chuàng)新人才，支部工作的特色則在于發(fā)揮黨員帶頭作用，凝聚更多力量投入到創(chuàng)新人才培養(yǎng)的特色工作中來?！庇谑牵{(diào)動(dòng)一切積極因素大力推進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)，成為了這個(gè)支部的工作重點(diǎn)和鮮明特色。
2008年，人工智能與機(jī)器人研究所開始承擔(dān)大學(xué)生數(shù)模競(jìng)賽組織工作，當(dāng)時(shí)，數(shù)模競(jìng)賽對(duì)于大多數(shù)師生來說還是一個(gè)陌生的新事物，這項(xiàng)工作對(duì)于推動(dòng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要意義還沒有被充分認(rèn)識(shí)，參與的師生很少，工作難度很大。在這種情況下，趙姝穎教授帶領(lǐng)支部部分黨員承擔(dān)起了這項(xiàng)工作，大家犧牲了春節(jié)休息時(shí)間，一起研究探索工作思路和方法，認(rèn)真做好參賽學(xué)生的賽前輔導(dǎo)，最終取得了優(yōu)異成績(jī)，獲得了2項(xiàng)國(guó)際一等獎(jiǎng)和4項(xiàng)國(guó)際二等獎(jiǎng)。此后，這個(gè)在全國(guó)高校中影響力很大的競(jìng)賽項(xiàng)目迅速成為東北大學(xué)最受歡迎的創(chuàng)新人才培養(yǎng)項(xiàng)目。在2014年度國(guó)際大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中，東北大學(xué)獲得特等獎(jiǎng)。
目前，以科技競(jìng)賽活動(dòng)為平臺(tái)推動(dòng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)已經(jīng)在研究所的教師中形成了共識(shí)，在“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽、亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽、“華為杯”全國(guó)大學(xué)生智能設(shè)計(jì)大賽等同內(nèi)外大學(xué)生科技競(jìng)賽中，研究所的師生們已經(jīng)獲得了上百個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，一大批學(xué)生通過競(jìng)賽活動(dòng)提高了創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，成為人才市場(chǎng)上的“搶手貨”。
與此同時(shí)，研究所的黨建工作也取得豐碩成果。在趙姝穎擔(dān)任黨支部書記期間，支部多次被評(píng)為“東北大學(xué)先進(jìn)黨支部”，并獲得“遼寧省先進(jìn)黨支部”、“沈陽(yáng)市科教工委先進(jìn)黨支部”等榮譽(yù)稱號(hào)。
向著最好，奮力前行不止步
“高精尖”還需“勤苦實(shí)”，喝彩與掌聲的背后，是無數(shù)的汗水與辛苦?！罢\(chéng)信做人，踏實(shí)做事”是趙姝穎的人生信條。20多年來，她始終堅(jiān)持在人工智能與機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域不斷探索，向著最好，奮力前行，勞動(dòng)和汗水換來了豐盛的果實(shí)。
智能機(jī)器人是近十年內(nèi)逐步發(fā)展起來的一個(gè)新興技術(shù)，集電子技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能、自動(dòng)控制和創(chuàng)新設(shè)計(jì)于一體。在進(jìn)行機(jī)器人設(shè)計(jì)、搭建、編程和調(diào)試的過程中，能夠讓學(xué)生手腦并用，鍛煉學(xué)生手與腦的靈活性和協(xié)調(diào)性，讓學(xué)生體驗(yàn)挑戰(zhàn)困難、超越自我的快樂，增強(qiáng)學(xué)生探求科學(xué)知識(shí)的自信心和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維能力、空間想象能力、科學(xué)探究能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。最近幾年，智能機(jī)器人教育在全國(guó)乃至全世界范圍內(nèi)廣泛開展起來，越來越多的政府部門、教育主管部門已經(jīng)看到，智能機(jī)器人教育帶來的影響：讓學(xué)生在“玩”中找到了學(xué)習(xí)的樂趣，培養(yǎng)了學(xué)生樂于學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開發(fā)學(xué)生的智力潛能，提高青少年學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。于是，越來越多的關(guān)于智能機(jī)器人的競(jìng)賽也如雨后春筍般開展起來。
我校從2008年以來，在王禮維校長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)下，率先引進(jìn)機(jī)器人課程，并在全校范圍內(nèi)廣泛開展機(jī)器人課程和科普知識(shí)宣傳。2012年9月，我校正式在小學(xué)3？6年級(jí)和初中1年級(jí)開展機(jī)器人普及教育，每?jī)芍芤淮握n，每次課2個(gè)課時(shí)。怎樣通過這兩個(gè)課時(shí)來開展好機(jī)器人普及教育，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，我有以下兩點(diǎn)看法。
教學(xué)課程的設(shè)置
我校開展機(jī)器人教育雖較早，但由于機(jī)器人硬件條件的限制和課程的局限性，在初期，機(jī)器人教育只針對(duì)興趣小組和參加各級(jí)各類競(jìng)賽的學(xué)生，主要的培養(yǎng)目標(biāo)只有一個(gè)——競(jìng)賽成績(jī)。這樣的培訓(xùn)太過目的化，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中思維并沒有得到開拓，多數(shù)停留在該項(xiàng)競(jìng)賽固有的程序和結(jié)構(gòu)上，缺少了創(chuàng)新和探究能力的培養(yǎng)，也就沒有達(dá)到提高學(xué)生科技創(chuàng)新能力的目標(biāo)。因此，對(duì)于近年來開設(shè)的普及課程，我們初步擬定的整個(gè)機(jī)器人課程體系如上圖所示。
整個(gè)體系主要分為4大部分，普及課程、選修課程、展示活動(dòng)和競(jìng)賽課程。普及課程主要是針對(duì)全校范圍內(nèi)（小學(xué)3年級(jí)至初中1年級(jí)）不同年級(jí)、不同學(xué)段開展的不同內(nèi)容的教學(xué)。普及課程重在基礎(chǔ)知識(shí)的講解，向?qū)W生講解一些生活中事物運(yùn)動(dòng)、運(yùn)行的原理，激發(fā)學(xué)生將理論聯(lián)系實(shí)際，從實(shí)際問題出發(fā)來進(jìn)行創(chuàng)新。選修課程主要是普及課程與競(jìng)賽課程的過渡，是針對(duì)少部分興趣班的孩子。在這里，他們可以選擇自己喜歡的項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)習(xí)。教師教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)是從競(jìng)賽出發(fā)。例如，在講解灰度傳感器時(shí)，不再是激發(fā)學(xué)生與實(shí)際聯(lián)系，思考灰度在現(xiàn)實(shí)生活中可以讓哪些更方便更快捷，而是聯(lián)系灰度模塊在軌跡賽中的應(yīng)用，為學(xué)生講解兩個(gè)灰度夾線走、3個(gè)灰度踏線走等原理和策略。展示活動(dòng)是與選修課程同一階梯的培訓(xùn)。學(xué)生在機(jī)器人課程中不僅應(yīng)該增長(zhǎng)動(dòng)手、動(dòng)腦的能力，還應(yīng)學(xué)會(huì)動(dòng)口。學(xué)校每學(xué)期至少會(huì)安排一次機(jī)器人作品展示或體驗(yàn)活動(dòng)，在這個(gè)活動(dòng)中，學(xué)生是主體。展示什么，怎么展示，展示時(shí)怎樣介紹等，都是學(xué)生需要自己嚴(yán)謹(jǐn)策劃和大膽表達(dá)的。競(jìng)賽課程主要是培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)競(jìng)賽的心理狀態(tài)。有的學(xué)生很優(yōu)秀，在競(jìng)賽培訓(xùn)的時(shí)候也出類拔萃，在學(xué)校展示中也頭頭是道。但是，在具體的競(jìng)賽中則表現(xiàn)出緊張、害怕得失、不能獨(dú)自面對(duì)突發(fā)問題，致使競(jìng)賽失敗，心里承受能力低下。而競(jìng)賽培訓(xùn)和競(jìng)賽的參與則可以很好地鍛煉學(xué)生這個(gè)方面的能力。
整個(gè)課程循序漸進(jìn)，從大面積的“撒網(wǎng)”到小面積的“收尾”，每個(gè)階段各有側(cè)重點(diǎn)，這樣不僅保證了科普教育在全校范圍內(nèi)的開展，也保證了學(xué)校選拔學(xué)生參加競(jìng)賽的優(yōu)秀率。
學(xué)生能力的培養(yǎng)
培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的邏輯思維能力
在學(xué)習(xí)機(jī)器人程序時(shí)，我總是先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容給出學(xué)生本節(jié)課要完成的任務(wù)，然后按照學(xué)習(xí)任務(wù)利用流程圖分解任務(wù)，讓學(xué)生思考。在分解之后，哪些是我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了的，哪些是我們沒有學(xué)習(xí)的，這樣就提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性，也鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力。例如，我們?cè)诮虒W(xué)生利用兩個(gè)傳感器走迷宮的時(shí)候，學(xué)生需要考慮，兩個(gè)紅外傳感器將影響機(jī)器人有4種狀態(tài)：（以右手法則為例）如果前面有障礙右手沒有障礙；如果前面有障礙右手有障礙；如果前面沒有障礙右手有障礙；如果前面沒有障礙右手也沒有障礙。這4種狀態(tài)下機(jī)器人分別的運(yùn)行方式應(yīng)該是怎樣的？學(xué)生在思考這個(gè)問題時(shí)，用到了程序編寫中的流程圖繪制法，先將整個(gè)問題繪制成流程圖的形式，再利用盲人走迷宮的方法，順著墻壁走一圈，自然知道4種狀態(tài)下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式。
培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力
機(jī)器人的制作不是一個(gè)人的事情。機(jī)器人不僅需要機(jī)械部件的搭建，也需要嚴(yán)密程序的控制和無數(shù)次程序的測(cè)試和調(diào)試才能成功。因此，我在上課期間要求，學(xué)生分組完成任務(wù)，強(qiáng)調(diào)組中的每個(gè)成員都將影響整個(gè)組的得分。在每節(jié)課安排任務(wù)時(shí)，組長(zhǎng)必須填寫學(xué)生學(xué)習(xí)卡，表示每個(gè)組員在本節(jié)課中的工作是什么。這樣安排的結(jié)果，在每個(gè)月的小組競(jìng)賽或者參加其他各類競(jìng)賽時(shí)，就能看出同學(xué)之間團(tuán)結(jié)的力量。例如，在FLL競(jìng)賽中，由于賽臺(tái)是放置在桌面上的，整個(gè)競(jìng)賽中要完成更多的任務(wù)才能保證成績(jī)的優(yōu)勝，因此，要求學(xué)生在更換機(jī)器人裝置和清理現(xiàn)場(chǎng)時(shí)組內(nèi)學(xué)生必須搭檔配合才能更好地完成任務(wù)。
培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的能力
機(jī)器人制作如果僅限于配置一些傳感器或者搭積木，那就不能達(dá)到開展這門課程的目的。機(jī)器人教育的目的是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)科技、了解科技、走近科技創(chuàng)新，重在創(chuàng)新。因此，我們?cè)谶M(jìn)行知識(shí)講解時(shí)，注意將理論與生活中的實(shí)際相聯(lián)系。例如，我們?cè)谥v解馬達(dá)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，學(xué)生可能只知道動(dòng)力系統(tǒng)就像汽車的馬達(dá)一樣，可以帶動(dòng)車子運(yùn)動(dòng)，卻并沒有想到，在生活中很多東西都只是由一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)力系統(tǒng)控制的。例如風(fēng)扇、模型飛機(jī)螺旋槳、割草機(jī)等。經(jīng)過引導(dǎo)，學(xué)生可以想象出利用馬達(dá)可以制作出自動(dòng)叉車、升降機(jī)、攪拌機(jī)、廚房小助手等。
培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科整合的能力
很多家長(zhǎng)和老師都認(rèn)為，機(jī)器人就是學(xué)生的一個(gè)高級(jí)玩具而已。學(xué)生去學(xué)習(xí)機(jī)器人，浪費(fèi)時(shí)間，也會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)的成績(jī)。來看看我們?cè)谥v解機(jī)器人時(shí)遇到的一些事情：在普及課程中我們學(xué)到機(jī)器人小車的幾種狀態(tài)：前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎。當(dāng)我問學(xué)生，為什么機(jī)器人能轉(zhuǎn)彎，或者機(jī)器人怎樣才能轉(zhuǎn)彎時(shí)，沒有一個(gè)學(xué)生能回答。在生活中，汽車的轉(zhuǎn)彎只是轉(zhuǎn)動(dòng)一下方向盤，遙控車的轉(zhuǎn)彎只是按動(dòng)一下按鈕而已。然而，轉(zhuǎn)彎的基本原理其實(shí)是在我們數(shù)學(xué)中早就學(xué)習(xí)過的圓的形成。機(jī)器人轉(zhuǎn)彎就是要求機(jī)器人左右2個(gè)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)或速度不一時(shí)，即可達(dá)到不同要求的轉(zhuǎn)彎（前進(jìn)轉(zhuǎn)彎、后退轉(zhuǎn)彎、原地轉(zhuǎn)彎和原地急轉(zhuǎn)彎等）；而轉(zhuǎn)彎的應(yīng)用，在足球機(jī)器人中則是另一種更深的探究：電教館4輪足球機(jī)器人進(jìn)攻中，總會(huì)遇到怎樣讓你的機(jī)器人“完美”地避免烏龍球的問題，因此物理知識(shí)中的線速度與角速度的關(guān)系、角速度與機(jī)器人馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系，則勢(shì)必要體現(xiàn)出來。
我們?cè)诳偨Y(jié)多年教育裝備研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前教育改革的新模式、新要求，根據(jù)基礎(chǔ)教育新課程特點(diǎn)，針對(duì)普教教學(xué)儀器研發(fā)，提出了10點(diǎn)研發(fā)理念。
1．緊密圍繞基礎(chǔ)教育新課程標(biāo)準(zhǔn)，以新課程理念開展教學(xué)設(shè)備的研究與開發(fā)，為基礎(chǔ)教育課程改革服務(wù)
新課程改革為教育裝備企業(yè)提供了新的發(fā)展空間。教育裝備必須緊密圍繞新課程標(biāo)準(zhǔn)所明確的方向、目標(biāo)，進(jìn)行全方位的開發(fā)與創(chuàng)新，更好地激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望?！疤旎汀痹谧灾餮邪l(fā)過程中，緊密圍繞新課程標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真研究教材和教學(xué)方法，根據(jù)新課程理念，研發(fā)出了大量原創(chuàng)性、超越性的教學(xué)設(shè)備，為基礎(chǔ)教育課程改革服務(wù)。
2．開展基礎(chǔ)教育實(shí)驗(yàn)新模式的研究，開發(fā)探究性實(shí)驗(yàn)儀器，為開展研究性學(xué)習(xí)提供便利
“提出問題、假設(shè)與猜想、實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證、探究問題及得出結(jié)論”的探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，可以使學(xué)生“腦”“手”并用，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。“天煌”根據(jù)新課程理念，借鑒專家學(xué)者的理論和實(shí)踐，通過研究和學(xué)習(xí)探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，充分考慮以學(xué)生為主體、注重過程和方法、增加趣味性等探究特點(diǎn)，改變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想，開發(fā)探究性實(shí)驗(yàn)儀器，把學(xué)生置于一種動(dòng)態(tài)、開放、生動(dòng)、多元的學(xué)習(xí)環(huán)境中，給學(xué)生提供更多獲取知識(shí)的方法和渠道，使他們?cè)谧灾鲗W(xué)習(xí)、自主探索中獲得新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，為開展研究性學(xué)習(xí)提供便利。
3．圍繞提升學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，開發(fā)高性能實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝備，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀”的課程目標(biāo)
提升學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)是新課程改革的核心理念，也是素質(zhì)教育的重要組成部分。高性能實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝備是提升學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的先決條件，過去傳統(tǒng)意義上的教學(xué)儀器普遍存在趣味性不夠、操作性不強(qiáng)等問題。為了改變這種現(xiàn)狀，我們認(rèn)真研讀新課程標(biāo)準(zhǔn)，熟知課程目標(biāo)要求、深入研究教材、了解所需掌握的知識(shí)與技能，開發(fā)出高性能的實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝備，在注重學(xué)生親身實(shí)踐和操作、自主探究過程及掌握學(xué)習(xí)方法的同時(shí)，提升他們的主動(dòng)學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)他們實(shí)事求是、敢于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。
4．將數(shù)字技術(shù)與探究性教學(xué)相結(jié)合，研究開發(fā)數(shù)字化信息實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開啟數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)新時(shí)代
在新課程改革的大背景下，與之相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革也在深入開展，特別是針對(duì)實(shí)施素質(zhì)教育的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)已經(jīng)成為新課程改革的重要組成部分?！疤旎汀痹谏羁汤斫猱?dāng)前教育發(fā)展態(tài)勢(shì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)雄厚的研發(fā)技術(shù)力量將傳感器技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)出一整套適合中小學(xué)進(jìn)行理化生實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)備，為師生提供了一個(gè)開放性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使其能夠更快速、更準(zhǔn)確地獲得可靠且連續(xù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而拓展實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)效率，促使學(xué)生開展探究式學(xué)習(xí)。
5．以通用技術(shù)課程目標(biāo)為導(dǎo)向，產(chǎn)品體現(xiàn)心智技能與動(dòng)作技能相結(jié)合，在“做中學(xué)、學(xué)中做”中全面提高學(xué)生綜合能力
通用技術(shù)課程的核心目標(biāo)是進(jìn)一步提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，在促進(jìn)學(xué)生全面、個(gè)性發(fā)展的同時(shí)，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。要達(dá)到這一目標(biāo)，就需要有相應(yīng)配套的教學(xué)裝備做支撐。為推動(dòng)通用技術(shù)的開展，在“做中學(xué)、學(xué)中做”中全面提高學(xué)生的綜合能力，“天煌”研究《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》、《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》、《電子控制技術(shù)》和《簡(jiǎn)易機(jī)器人制作》等通用技術(shù)課程，將研發(fā)的通用儀器、實(shí)踐設(shè)備、工具、耗材、軟件等設(shè)備，按照新課程要求進(jìn)行合理配置，相繼推出了“技術(shù)與設(shè)計(jì)室配置方案”、“技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)踐室配置方案”、“ 電子控制技術(shù)實(shí)踐室配置方案”、“ 簡(jiǎn)易機(jī)器人實(shí)踐室”四種配置方案。
6．開展課外教育新模式的研究，開發(fā)校園科技館展品，運(yùn)用科技手段展現(xiàn)自然之奧秘
近年來，青少年科普教育被擺在了素質(zhì)教育的重要位置。教育部門和學(xué)校都希望通過對(duì)青少年進(jìn)行科技教育，不僅讓他們懂得科學(xué)知識(shí)，同時(shí)教會(huì)他們掌握科學(xué)思想，運(yùn)用科學(xué)方法去處理學(xué)習(xí)、生活、工作中的問題，提升青少年的綜合素質(zhì)。作為科普教育的重要補(bǔ)充，將課堂教學(xué)與課外教學(xué)緊密結(jié)合起來，讓科技館走進(jìn)校園，已經(jīng)成為頗受師生喜愛的科普教育方式?！疤旎汀狈e極探索課外教學(xué)新模式，運(yùn)用現(xiàn)代科技手段將科技館大型展品和探究性實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)出一系列結(jié)構(gòu)大小適中、外型美觀、質(zhì)量可靠、操作方便的展品，為青少年科普教育搭建良好的平臺(tái)。
7．將抽象的科學(xué)原理進(jìn)行生動(dòng)而直觀地展示，全面開發(fā)演示型實(shí)驗(yàn)儀器，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解
演示實(shí)驗(yàn)具有形象、真實(shí)、生動(dòng)和有趣等特點(diǎn)，它可以為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)最直觀的物理情境，給學(xué)生以感性認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生較快地形成物理概念、得出物理規(guī)律?！疤旎汀毖邪l(fā)的演示型實(shí)驗(yàn)儀器將復(fù)雜的物理現(xiàn)象予以直觀展示，激發(fā)學(xué)生興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生全部感官，踴躍參加課堂活動(dòng)，從而學(xué)得深刻，記得牢固。
8．以全國(guó)中學(xué)生物理奧林匹克競(jìng)賽目的為宗旨，開發(fā)高性能競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)儀器，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>
全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽的目的是促進(jìn)中學(xué)生提高學(xué)習(xí)物理的主動(dòng)性和興趣，改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，增強(qiáng)學(xué)習(xí)能力。競(jìng)賽重點(diǎn)在于考核參賽學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，考核點(diǎn)包括對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器原理和結(jié)構(gòu)的熟悉、了解程度，操作和使用的熟練、正確、規(guī)范程度，以及在測(cè)量過程中物理原理的理解和應(yīng)用程度?！疤旎汀鄙钊胙芯扛?jìng)賽大綱，精心研制出具有高科技含量、將深?yuàn)W理論直觀表現(xiàn)的競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)儀器，為培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力提供便利。
9．圍繞機(jī)器人競(jìng)賽和教學(xué)模式，開發(fā)智能機(jī)器人系列產(chǎn)品，為中小學(xué)信息技術(shù)課程建設(shè)與改革服務(wù)
機(jī)器人融合了現(xiàn)代設(shè)計(jì)、機(jī)械、電子、傳感器、人工智能等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，因此，在中小學(xué)開展智能機(jī)器人活動(dòng)，既適應(yīng)新課程改革需要，又符合素質(zhì)教育要求，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力將起到積極作用。“天煌”研發(fā)的“思想者”機(jī)器人，“締造者”機(jī)器人和“創(chuàng)意風(fēng)暴”機(jī)器人，為中小學(xué)開展專業(yè)機(jī)器人教學(xué)，組織機(jī)器人科技小組，參加各類機(jī)器人比賽等活動(dòng)，提供了豐富的軟硬件資源。
10．研究CDIO工程教育模式，開發(fā)基礎(chǔ)工程教育實(shí)踐教學(xué)設(shè)備，培養(yǎng)中小學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，為工程教育發(fā)展奠定基礎(chǔ)
中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）10-0092-05
一、引言
我國(guó)人口基數(shù)龐大，科普意識(shí)薄弱，體現(xiàn)在ξ⑿排笥訝Φ壬縝中傳播謠言的輕信，網(wǎng)絡(luò)的快速轉(zhuǎn)發(fā)率對(duì)社會(huì)造成了極大的隱患，科普教育亟待加強(qiáng)。作為信息時(shí)代的年輕用戶，更需要普及科學(xué)意識(shí)。然而，目前對(duì)于科普教育的傳播仍然停留于平面載體，如社區(qū)公告亭張貼、宣傳單分發(fā)等，缺乏立體化的現(xiàn)場(chǎng)感染力，實(shí)際效果不理想。眾所周知，游戲是一種深受全年齡段用戶喜愛的媒體，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則讓游戲沉浸體驗(yàn)再獲提升，應(yīng)用其媒體視聽優(yōu)勢(shì)有望加強(qiáng)科普教育的教學(xué)效果。
虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）概念上世紀(jì)80年代由美國(guó)的Jaron Lanier所提出，指的是由計(jì)算機(jī)構(gòu)建的對(duì)真實(shí)世界或現(xiàn)象的模擬。隨著Oculus Rift等消費(fèi)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的推出，虛擬現(xiàn)實(shí)重新成為市場(chǎng)的關(guān)注熱點(diǎn)，F(xiàn)acebook、三星、SONY等大型科技公司大力研發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)游戲，2016年由此被稱為“虛擬現(xiàn)實(shí)元年”。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)被應(yīng)用于教育、培訓(xùn)、文化等領(lǐng)域，如教育平臺(tái)Unimersiv設(shè)計(jì)了羅馬競(jìng)技場(chǎng)、乘坐宇宙飛船探索太陽(yáng)系等虛擬現(xiàn)實(shí)案例，通過沉浸感教學(xué)將最枯燥的課題變得生動(dòng)，獲得良好反響[1]。根據(jù)Digi-Capital預(yù)測(cè)，虛擬現(xiàn)實(shí)軟硬件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1500億美元，未來5年將實(shí)現(xiàn)超高速增長(zhǎng)，虛擬現(xiàn)實(shí)依托移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)呈現(xiàn)巨大發(fā)展?jié)摿2]?；谏鲜霰尘?，本研究以野外求生作為科普教育內(nèi)容題材，提出采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建一款支持包括Web在內(nèi)主流平臺(tái)的科普游戲案例，闡述虛擬現(xiàn)實(shí)與教育游戲載體結(jié)合的方法，以此作為互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代科普教育宣傳新范式。
二、理論基礎(chǔ)
本研究的游戲案例基礎(chǔ)理論為Mihalyi Csikszentmihalyi的心流理論（Flow Theory，有時(shí)也稱沉浸理論），心流（Flow）是一種在活動(dòng)中因意識(shí)投入情境而進(jìn)入到忽視其它知覺的愉悅狀態(tài)。研究表明，心流的產(chǎn)生，可通過調(diào)整游戲情境中的挑戰(zhàn)與能力以影響用戶心理狀態(tài)偏離焦慮與厭倦?yún)^(qū)，靠近心流區(qū)所激發(fā)[3]。
有別于常規(guī)媒體設(shè)計(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)游戲中的挑戰(zhàn)與能力，主要是經(jīng)由虛擬現(xiàn)實(shí)3i特征（沉浸：Immersion，構(gòu)想：Imagination，交互： Interaction）調(diào)整實(shí)現(xiàn)。當(dāng)今虛擬現(xiàn)實(shí)的優(yōu)勢(shì)在于沉浸（Immersion），可幫助用戶快速構(gòu)建對(duì)虛擬環(huán)境的認(rèn)知，是獲取心流的必要前提?；谔摂M現(xiàn)實(shí)的科普游戲首當(dāng)需要考慮虛擬環(huán)境的真實(shí)程度，三維建模正是還原對(duì)象特征的優(yōu)先選擇，可有效連接用戶行動(dòng)與知覺，這也是目前絕大多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的首選呈現(xiàn)方式。構(gòu)想（Imagination）體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造思想，交代游戲的世界觀，在科普游戲中表現(xiàn)為當(dāng)前知識(shí)內(nèi)容的性質(zhì)、意義、因果、參照等客觀事實(shí)。沉浸與構(gòu)想的設(shè)計(jì)，加速了用戶對(duì)于科普游戲案例的熟悉過程，有利于沉浸階段中的目標(biāo)設(shè)立。交互（Interaction）反映游戲的人機(jī)交互理念，是沉浸持續(xù)發(fā)生的重要階段。在科普游戲設(shè)計(jì)中，利用游戲的天然優(yōu)勢(shì)――快速反饋保持用戶注意力的集中，并通過設(shè)計(jì)趣味性的游戲任務(wù)保持用戶參與動(dòng)機(jī)的持續(xù)，同時(shí)在任務(wù)中設(shè)置與能力相平衡的挑戰(zhàn)以促進(jìn)行動(dòng)與意識(shí)的融合，引導(dǎo)用戶進(jìn)入沉浸從而激發(fā)心流[4]。
三、游戲設(shè)計(jì)流程概述
基于虛擬現(xiàn)實(shí)的科普游戲的設(shè)計(jì)流程如圖1所示，分為設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用三個(gè)階段。設(shè)計(jì)階段包含概念創(chuàng)意、游戲背景設(shè)定、游戲劇情設(shè)計(jì)、游戲任務(wù)設(shè)計(jì)、游戲關(guān)卡設(shè)計(jì)等，這部分工作由整個(gè)游戲團(tuán)隊(duì)共同參與討論，并由游戲策劃人員將游戲設(shè)計(jì)思想編寫為游戲腳本，方便游戲團(tuán)隊(duì)了解游戲的各個(gè)組成部分與游戲的分解，并制訂開發(fā)計(jì)劃，其重點(diǎn)關(guān)注游戲內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容融合。開發(fā)階段包含游戲三維建模、游戲程序開發(fā)等工作，由專門的美術(shù)人員、建模人員、音頻設(shè)計(jì)人員、編程人員等負(fù)責(zé)，致力于整個(gè)游戲程序的開發(fā)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用階段包含游戲測(cè)試與推廣應(yīng)用，分別由測(cè)試群體與市場(chǎng)管理人員負(fù)責(zé)，在游戲測(cè)試中通過判斷是否發(fā)生沉浸學(xué)習(xí)決定游戲修改或，目的在于保證游戲項(xiàng)目的質(zhì)量以及順利推廣。
四、游戲腳本設(shè)計(jì)
游戲腳本（也稱游戲設(shè)計(jì)文檔），主要用于指導(dǎo)游戲項(xiàng)目的持續(xù)性、游戲主題的連貫性以及游戲開發(fā)的順利進(jìn)行[5]。本研究的科普游戲案例腳本設(shè)計(jì)包含下列步驟：首先，討論決定概念原型，確定游戲的背景設(shè)定，保證科普游戲時(shí)空背景與現(xiàn)實(shí)的一致。其次，設(shè)計(jì)游戲劇情，創(chuàng)設(shè)出野外求生的形象情境，增強(qiáng)用戶的代入感。再次，設(shè)計(jì)游戲任務(wù)，將遇險(xiǎn)自救的知識(shí)內(nèi)容分解到各個(gè)任務(wù)，并與劇情主線走向融合。最后，設(shè)計(jì)游戲關(guān)卡，將自救技能的虛擬現(xiàn)實(shí)操作與游戲難度系數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)并趨向平衡，利用互動(dòng)設(shè)計(jì)理念優(yōu)化關(guān)卡的人性化操作，以做到對(duì)大部分用戶的友好適應(yīng)。
1.概念原型
本游戲案例的概念原型是，利用Unity引擎開發(fā)一款野外自救題材的科普游戲，強(qiáng)調(diào)三維場(chǎng)景的真實(shí)展示，在虛擬情境的交互練習(xí)過程中助其達(dá)到沉浸學(xué)習(xí)。鑒于目前頭盔沉浸式等虛擬現(xiàn)實(shí)類型對(duì)點(diǎn)擊、選擇等精確交互的不友好，且體感操控、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)式虛擬現(xiàn)實(shí)則對(duì)設(shè)備或場(chǎng)地要求較高，較高的成本不利于推廣，與科學(xué)普及面向廣大普通用戶的原則相悖；而桌面仿真式只需要普通的個(gè)人電腦、較小的物理空間就能夠滿足運(yùn)行條件，基于上述原因，本案例在游戲模式上主要采用桌面仿真式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。
2.背景設(shè)定
游戲背景設(shè)定主要用于描述游戲世界觀，本案例將其定位于現(xiàn)代時(shí)空下的戶外場(chǎng)景事件，主要交代故事的由來、用戶可以在游戲中具備何種程度的能力、世界是怎樣一種物理運(yùn)行規(guī)則等背景，以此匹配用戶對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)野外自救行為的認(rèn)知習(xí)慣。
3.劇情設(shè)計(jì)
本游戲案例的劇情設(shè)定為主角與伙伴在叢林走失，依靠自救技能在叢林內(nèi)冒險(xiǎn)尋找伙伴的故事。敘事采用影視媒體常用的三幕式結(jié)構(gòu)，易于用戶理解劇情。第一幕（Act1）講述游戲主角與伙伴走失，從而深入?yún)擦謱ふ一锇椋_定了游戲的人物關(guān)系、所處形勢(shì)以及面臨的主要問題，所占內(nèi)容比例較少[6]。這一幕主要在于吸引用戶的注意力，盡快將其引入游戲情境。第二幕（Act2）講述主角穿越叢林的密林區(qū)、水域區(qū)以及村莊，在每個(gè)場(chǎng)景地圖內(nèi)完成自救冒險(xiǎn)的故事，確立主角所面臨的主要問題以及與困難做斗爭(zhēng)的事件關(guān)系。這一幕作為游戲劇情的展開，占據(jù)游戲大部分的內(nèi)容比例，給予用戶自由，允許其控制自己的虛擬現(xiàn)實(shí)游戲體驗(yàn)[7]。第三幕（Act3）v述主角歷經(jīng)艱險(xiǎn)，成功找到伙伴，為游戲故事劃上結(jié)局。這一幕對(duì)用戶在游戲過程中的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)，通過游戲成就的反饋結(jié)束整個(gè)游戲。其地位相當(dāng)于電影的，雖然篇幅內(nèi)容不多，但是對(duì)于用戶的沉浸體驗(yàn)非常重要，可以有效增強(qiáng)或持續(xù)激發(fā)心流。三幕式設(shè)定由于在影視媒體中應(yīng)用較廣，用戶對(duì)其接受度較高，可較好理解游戲情節(jié)，便于教學(xué)內(nèi)容的融入。
4.任務(wù)設(shè)計(jì)
與商業(yè)游戲有所不同，科普游戲的任務(wù)設(shè)計(jì)除了創(chuàng)設(shè)游戲趣味性，還需要兼顧游戲項(xiàng)目的科學(xué)性。因此，必須考量游戲性與教育性的融合問題，即游戲任務(wù)與科普知識(shí)如何有機(jī)結(jié)合。
在游戲性與教育性融合樣式處理上，本案例的游戲任務(wù)應(yīng)用了“1主線任務(wù)+3子任務(wù)”的直線型任務(wù)結(jié)構(gòu)，與三幕式劇情結(jié)構(gòu)呼應(yīng)，利于對(duì)游戲不熟悉的用戶理解教學(xué)內(nèi)容的闡釋流程；并采用游戲設(shè)計(jì)中的模糊策略，將科普知識(shí)與游戲任務(wù)設(shè)計(jì)為一種“互為彼此”的交融狀態(tài)，緩解教學(xué)內(nèi)容融入游戲內(nèi)容的突兀感。游戲任務(wù)在前提上仍然遵循于游戲背景與劇情設(shè)定，確保用戶順利按照任務(wù)主線進(jìn)行冒險(xiǎn)，而知識(shí)內(nèi)容則通過尋找游戲地圖的物理特征與野外自救知識(shí)的性質(zhì)特征的聯(lián)結(jié)點(diǎn)將其融入到對(duì)應(yīng)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)樣式如圖2所示[8]，可以看到樹林、水域、村莊等場(chǎng)景內(nèi)的任務(wù)均與相關(guān)知識(shí)進(jìn)行聯(lián)結(jié)。例如，樹林中枝葉密集的物理特性決定其易致人迷路，而如何應(yīng)對(duì)迷路的科普知識(shí)包含了指南針的使用、對(duì)陌生樹林內(nèi)毒蛇的防患知識(shí)，通過兩者的關(guān)聯(lián)點(diǎn)將指南針與防蛇知識(shí)融入到樹林地圖的迷路任務(wù)。采用模糊策劃的好處是，可助科普與游戲主線吻合，避免產(chǎn)生知識(shí)點(diǎn)游離于游戲之外的情況，既保證了良好、完整的游戲體驗(yàn)，又確保科學(xué)普及的正確性。
5.關(guān)卡設(shè)計(jì)
關(guān)卡作為游戲可玩性體現(xiàn)的環(huán)境，擁有分界線，入口與出口，以及一定的目標(biāo)、開頭與結(jié)局等特征，一般包含地形、目標(biāo)（任務(wù)）、情節(jié)、對(duì)手與NPC（非玩家角色）、物品道具等要素[5]。關(guān)卡在本案例中是用以劃分知識(shí)單元的重要依據(jù)，便于用戶了解自身的學(xué)習(xí)進(jìn)度。本游戲案例的關(guān)卡設(shè)計(jì)（Stage）較為明確，以區(qū)域地圖為單位，劃分為叢林、水域、村莊三個(gè)關(guān)卡。每個(gè)關(guān)卡的目標(biāo)導(dǎo)向均明確當(dāng)前任務(wù)目標(biāo)，關(guān)卡內(nèi)的每件道具都與自救技能的練習(xí)存在關(guān)聯(lián)，始終考慮游戲的科普宗旨，如叢林關(guān)卡中的指南針道具就是為了鍛煉尋路技能而設(shè)置。此外，關(guān)卡中的地形、道具、挑戰(zhàn)、難題等資源都是逐漸呈現(xiàn)給用戶，以保持進(jìn)入下一個(gè)關(guān)卡的樂趣。
五、游戲平衡設(shè)計(jì)
在本游戲案例中，游戲平衡的類型屬于玩家用戶/游戲性平衡（Player/Gameplay Balance），為了有效觸發(fā)心流，其重點(diǎn)在于調(diào)整游戲挑戰(zhàn)難度與用戶能力的相適應(yīng)，以此提升用戶在游戲過程中的愉悅感，保持用戶的學(xué)習(xí)動(dòng)力。具體的平衡技巧有以下幾種[7]：
1.保持設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)一致性
確保游戲的核心玩法，使之保持科普游戲的純粹性，令游戲特征得到良好控制。若因?yàn)檫^度強(qiáng)調(diào)趣味性而加入太多不相關(guān)的游戲特征，容易分散用戶的注意力，且影響到科普宣傳目的，如在游戲《植物大戰(zhàn)僵尸》中，設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)就是對(duì)抗僵尸、防衛(wèi)家園，始終貫徹如一，最終獲得市場(chǎng)肯定。在本案例中，設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)始終是以科普為導(dǎo)向，野外自救為內(nèi)容題材，追求虛擬現(xiàn)實(shí)帶來的沉浸體驗(yàn)，特征集小而精煉，游戲任務(wù)等各項(xiàng)內(nèi)容均為保持游戲設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)的一致性所服務(wù)。
2.概率統(tǒng)計(jì)
游戲中發(fā)生的不平衡現(xiàn)象存在個(gè)體性、偶然性，因此需要通過測(cè)試人員對(duì)游戲程序進(jìn)行測(cè)試分析，確定數(shù)據(jù)是否存在群體性異常，進(jìn)而使用數(shù)學(xué)工具改善原有游戲數(shù)值或公式，使之與多數(shù)用戶的能力水平匹配。例如，在本案例的渡河任務(wù)中，若100名測(cè)試人員內(nèi)有60名均長(zhǎng)時(shí)間無法完成任務(wù)且表現(xiàn)出沮喪情緒，則說明游戲難度可能偏高，需聯(lián)系游戲數(shù)值策劃、游戲程序員等討論、修改。
3.動(dòng)態(tài)難度調(diào)整
游戲動(dòng)態(tài)難度調(diào)整指的是依靠游戲系統(tǒng)對(duì)用戶的各種行為進(jìn)行監(jiān)聽，如用戶的操作方式、行為方式、判斷能力等信息，以此作為用戶的度量標(biāo)準(zhǔn)判斷用戶的能力水平，進(jìn)而調(diào)整游戲的難度，如游戲《暗黑破壞神III》就根據(jù)用戶的角色等級(jí)自動(dòng)調(diào)整游戲難度。在本案例中，這一措施的關(guān)鍵是，需確定環(huán)境障礙或威脅的數(shù)量、用戶的任務(wù)持續(xù)時(shí)間、任務(wù)完成度、操作有效率等參數(shù)，以這些參數(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建游戲變量并形成度量標(biāo)準(zhǔn)，配合后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)即可作出及時(shí)的自動(dòng)難度調(diào)整。
4.改善用戶選擇
游戲中存在多種類型的選擇，越靠近上層的選擇對(duì)游戲的影響越大。用戶最想要的是在游戲中獲勝，游戲設(shè)計(jì)者必須為其定制有意義的選擇，即對(duì)勝負(fù)產(chǎn)生直接或間接影響的選擇，如在游戲《掃雷》中，用戶每一次目標(biāo)區(qū)的選擇都可能對(duì)生死結(jié)果產(chǎn)生決定性影響，其決策等級(jí)較高。在本案例中，對(duì)于科普知識(shí)傳達(dá)及游戲任務(wù)結(jié)果具有直接或間接影響的用戶選擇會(huì)得以保留，以保證游戲的趣味性、戲劇性。其它空洞的、無根據(jù)的、無關(guān)緊要的選擇都必須摒棄，避免用戶的無意義思考影響沉浸學(xué)習(xí)。
六、游戲交互機(jī)制
心流理論顯示，清晰的目標(biāo)、及時(shí)的反饋等維度都屬于影響心流產(chǎn)生的條件，而這些正是游戲交互機(jī)制中的關(guān)鍵因素。Werner Wirth等研究者認(rèn)為，沉浸的發(fā)生需要經(jīng)由用戶在頭腦中形成游戲展示給他們的世界印象，繼而以游戲世界作為自己“在”哪里的參考點(diǎn)，最終獲得空間臨場(chǎng)感（Presence）[9]。因此，良好交互機(jī)制的設(shè)定也是維持沉浸的重要條件，可減少用戶對(duì)游戲的熟悉時(shí)間，有利于快速激發(fā)心流。結(jié)合上述理論，本游戲案例設(shè)定如下游戲交互機(jī)制：
1.清晰的目標(biāo)
清晰的目標(biāo)，要求游戲明確表達(dá)用戶參與游戲任務(wù)的原因以及要完成的目標(biāo)要求。通過目標(biāo)設(shè)定，用戶可以有效定位自己在游戲中的角色使命，更好的獲取游戲中的參考點(diǎn)，有助沉浸產(chǎn)生。在本游戲案例中，所設(shè)定的目標(biāo)為主角在叢林中尋找失散伙伴，用戶以此在尋找過程中探索未知的地圖，并清晰表述于游戲的開場(chǎng)動(dòng)畫內(nèi)，為沉浸體驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。
2.及時(shí)的反饋
及時(shí)的反饋，指的是游戲必須就用戶參與的游戲行為給予實(shí)時(shí)或者幾近實(shí)時(shí)的清晰、準(zhǔn)確的反饋[10]。反饋是電子游戲區(qū)別于其它多媒體軟件的最大特點(diǎn)之一，其傳達(dá)速度極快甚至密集，內(nèi)容涵蓋環(huán)境狀態(tài)、人物狀態(tài)、能力狀態(tài)、物品狀態(tài)、NPC（非玩家角色）狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)等在內(nèi)的游戲常見狀態(tài)。在本游戲案例中，以渡河任務(wù)為例，用戶可以實(shí)時(shí)觀察游戲HUD（抬頭顯視設(shè)備）界面所反饋的渡河里程、人物方向、浮力狀態(tài)等信息，正確評(píng)估自己的能力，掌握任務(wù)的完成進(jìn)度，激勵(lì)用戶取得游戲的勝利。
3.信息的關(guān)聯(lián)展示
Werner Wirth等認(rèn)為空間臨場(chǎng)感的發(fā)生，是經(jīng)由各種線索形成對(duì)虛擬空間感知的定位，從而進(jìn)行判斷，進(jìn)入沉浸狀態(tài)的心理模型。這個(gè)前提是用戶在游戲世界中遇到的（線索）信息應(yīng)該是有所關(guān)聯(lián)的，如在本案例中會(huì)遇到樹叢下的毒蛇，這種遭遇并不會(huì)產(chǎn)生突兀感，用戶只會(huì)覺得毒蛇增加了森林的危險(xiǎn)性，制造了冒險(xiǎn)的沖突感，游戲環(huán)境在用戶心中會(huì)產(chǎn)生更加立體的印象；但如果樹叢下露出的是“迪斯尼米老鼠”，整個(gè)游戲的嚴(yán)肅氛圍就會(huì)被打破，導(dǎo)致用戶思維可能跳出野外自救的范疇，構(gòu)建出其它世界觀背景，從而影響到科普游戲的目標(biāo)與動(dòng)機(jī)。因此，信息的展示設(shè)置需要顧及到游戲?qū)ο箝g的關(guān)聯(lián)，對(duì)視覺、因果、行為完整性以及物品對(duì)象間的互動(dòng)作用進(jìn)行協(xié)調(diào)，促進(jìn)臨場(chǎng)的沉浸。
4.操作方法的簡(jiǎn)化
Alan Cooper等設(shè)計(jì)專家認(rèn)為，面對(duì)一個(gè)陌生的系統(tǒng)，每個(gè)人在一段時(shí)間內(nèi)都是以新手形式存在；隨后遷移到中間用戶，成為大部分用戶的代表，且最為穩(wěn)定；最后僅有少數(shù)中間用戶會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷＜襕11]。
基于虛擬現(xiàn)實(shí)的科普游戲案例，也遵循這種用戶曲線規(guī)律，鑒于科普案例的持續(xù)使用時(shí)間通常小于商業(yè)游戲，可以預(yù)計(jì)用戶層次會(huì)停留在新手與中間用戶為主。因此，在游戲進(jìn)程的初期，通過簡(jiǎn)化操作方法，讓新手快速進(jìn)入熟悉階段，并助其無痛苦的成為中間用戶，具體措施有同時(shí)支持鼠標(biāo)左鍵單擊行走與鍵盤（WASD鍵）控制四向行走，支持滾輪縮放視角、右鍵選擇視角、任務(wù)自動(dòng)尋址等為用戶普遍認(rèn)可的三維游戲操作。在游戲進(jìn)程的中后期，為穩(wěn)定的中間用戶優(yōu)化操作體驗(yàn)，具體措施有設(shè)置易被發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)航與功能交互區(qū)，提供側(cè)邊、半透明、自動(dòng)移除等形式的工具提示條，永久支持調(diào)用的操作幫助界面等。通過上述操作方法的簡(jiǎn)化，可保證大部分用戶對(duì)于游戲案例不存在使用障礙，有效增加新手成長(zhǎng)為中間用戶的信心。
七、游戲程序開發(fā)
游戲程序的開發(fā)實(shí)現(xiàn)主要包含兩部分，首先采用3dsMax進(jìn)行三維建模，再使用Unity引擎開發(fā)與游戲程序。期間所用到的媒體素材則由專門多媒體軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，如圖片采用Photoshop設(shè)計(jì)，音頻采用Audition設(shè)計(jì)。
1.3dsMax三維建模
本案例中的游戲角色、物品道具、植被建筑等對(duì)象均采用3dsMax進(jìn)行建模。物品道具與簡(jiǎn)單的建筑主要采用內(nèi)置模型建模，使用基本幾何形體和擴(kuò)展幾何形體快速實(shí)現(xiàn)。相對(duì)復(fù)雜的植被建筑采用復(fù)合對(duì)象建模，對(duì)基本模型對(duì)象進(jìn)行合并與修改，采用變形、連接、地形、散布等方法構(gòu)建。對(duì)于最為復(fù)雜的人物、動(dòng)物等模型，采用網(wǎng)格建模法對(duì)其設(shè)計(jì)，主要從頂點(diǎn)、邊和面進(jìn)行精細(xì)化編輯；其中部分復(fù)雜的布線（如臉部），借助Photoshop繪制二維參考圖導(dǎo)入3dsMax作為底圖，實(shí)現(xiàn)三維布線繪制。最后，使用UV貼圖方法進(jìn)行貼圖，VRay插件進(jìn)行渲染，完成模型的設(shè)計(jì)工作。
2.Unity游戲開發(fā)
Unity引擎是Unity科技公司開發(fā)的支持三維虛擬現(xiàn)實(shí)、三維游戲等互動(dòng)內(nèi)容的綜合性開發(fā)工具，兼容Windows、Mac、iOS、Android、WebGL等21種主流平臺(tái)，開發(fā)周期短，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)支持良好，極為適合作為開發(fā)科普游戲案例的首選平臺(tái)。
本案例的Unity開發(fā)流程如圖3所示，包含場(chǎng)景繪制、參數(shù)設(shè)置、C#編程、美化渲染等工作。
首先，導(dǎo)入模型、音頻、UI（User Interface）等素材文件，做好分類管理。其次，創(chuàng)建Terrain對(duì)象，繪制地形，設(shè)置材質(zhì)紋理，并將植被、建筑等模型插入到場(chǎng)景，通過調(diào)整⑹完善地圖外觀。接著，按照角色、NPC、物品道具等門類，插入到場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)位置，以及添加碰撞體，為角色各類動(dòng)作設(shè)置動(dòng)畫。然后，為全局事件、動(dòng)作事件等編寫C#腳本，綁定到場(chǎng)景中的指定對(duì)象，具體包含角色的視角控制、角色的移動(dòng)、角色與任務(wù)對(duì)象的碰撞交互、UI組件的數(shù)據(jù)顯示、游戲成就記錄保存等，實(shí)現(xiàn)游戲案例中的各種交互功能。其中，應(yīng)用Unity自帶的Nav Mesh Agent組件，對(duì)地圖對(duì)象進(jìn)行烘焙與設(shè)置行走區(qū)，為角色與NPC等對(duì)象在碰撞半徑范圍的自動(dòng)響應(yīng)觸發(fā)，以及實(shí)現(xiàn)標(biāo)記節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)追蹤等智能功能提供支持，提升游戲的人工智能。此外，值得一提的是對(duì)于人稱視覺的統(tǒng)一化設(shè)計(jì)以及交互操作的簡(jiǎn)化，可為引入Google VR SDK預(yù)留接口，若頭盔顯示器條件足夠成熟，只需要將主攝像機(jī)添加Google VR SDK的StereoController組件即可創(chuàng)設(shè)立體視覺。最后，為場(chǎng)景添加粒子特效、天空盒，渲染美化視覺，為支持Windows、Mac OS、Web等主流平臺(tái)的應(yīng)用程序，可直接本地運(yùn)行或依托Unity Web Player在瀏覽器中解析運(yùn)行，保證程序的強(qiáng)大兼容性。最終效果如圖4所示。
八、結(jié)束語(yǔ)
虛擬現(xiàn)實(shí)與沉浸的交集歷來是用戶關(guān)注的焦點(diǎn)，在2016年更是掀起市場(chǎng)熱潮，本研究即基于此背景，采用Unity引擎開發(fā)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲案例，將其應(yīng)用于科普教育領(lǐng)域，豐富原有的科普教育資源，提升教學(xué)效果。優(yōu)秀的游戲設(shè)計(jì)，可以更好地發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有助用戶達(dá)到沉浸、激發(fā)心流。
展望未來，科普游戲的創(chuàng)新方向也許是與虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的混合應(yīng)用，如將本案例中的迷路任務(wù)進(jìn)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)，可用手機(jī)攝像頭掃描印有指南針的照片，屏幕立刻呈現(xiàn)三維指南針模型的虛擬現(xiàn)實(shí)交互操作，在身臨其境的基礎(chǔ)上更易克服眩暈這一典型問題，突破教育游戲的技術(shù)普及型問題，這值得教育游戲設(shè)計(jì)者去實(shí)踐研究。
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摘要：智能專業(yè)作為具有工科特色的新興專業(yè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是必不可少的環(huán)節(jié)。文章闡述如何依托科研項(xiàng)目帶動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，建設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。舉例介紹實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的幾個(gè)具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，說明通過科研與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的互動(dòng)，可以豐富智能專業(yè)的教學(xué)資源，提升教學(xué)方法，使科研成果和科研難題有新的“用武之地”。
關(guān)鍵詞 ：智能科學(xué)與技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
基金項(xiàng)目：南開大學(xué)2014年本科重點(diǎn)教學(xué)改革項(xiàng)目；中國(guó)科協(xié)高?？破談?chuàng)作與傳播試點(diǎn)項(xiàng)目( 2012KPZP183)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目( 61375087)；2015年南開大學(xué)研究生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目。
第一作者簡(jiǎn)介：周璐，女，中級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)橹悄軝C(jī)器人技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、機(jī)器人科普教育，zhoulu@nankai.edu.cn。
0 引 言
南開大學(xué)智能專業(yè)建設(shè)依托機(jī)器人與信息自動(dòng)化研究所，至今已走過十個(gè)年頭，堅(jiān)持科研帶動(dòng)教學(xué)是我們專業(yè)建設(shè)的特色思路。通過幾年的認(rèn)真研究和發(fā)掘，一批面向智能專業(yè)教學(xué)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。
1 仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)背景
眾所周知，智能科學(xué)技術(shù)是一個(gè)融合計(jì)算機(jī)、人工智能、模式識(shí)別等研究領(lǐng)域的交叉性學(xué)科，這些前沿技術(shù)也是當(dāng)前智能科學(xué)發(fā)展的動(dòng)力和源泉。我們嘗試將科研成果與智能專業(yè)教學(xué)相結(jié)合，用高水平的學(xué)術(shù)研究反哺課程教學(xué)，使科研項(xiàng)目作為優(yōu)秀的教學(xué)資源，傳承到課程改革實(shí)踐中。
很多高校智能專業(yè)的教師團(tuán)隊(duì)大部分需要從事教學(xué)、科研雙重工作。教師將自己或團(tuán)隊(duì)中的科研成果開發(fā)成適合學(xué)生的教學(xué)實(shí)例，既能讓科研資源發(fā)揮作用，又能將自己的研究理念傳授給學(xué)生，使課程的開展更加得心應(yīng)手。
絕大部分智能專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后繼續(xù)從事相關(guān)領(lǐng)域的深造和技術(shù)工作，因此教師的工作更加貼近前沿的科研技術(shù)、貼近實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能使學(xué)生的科研素養(yǎng)和實(shí)踐能力得到更大的提高。
2 在智能專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中的作用
首先，仿真平臺(tái)應(yīng)用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)具有很多好處：該平臺(tái)相對(duì)于枯燥的公式推導(dǎo)和計(jì)算，起到豐富教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化演示效果、提升教學(xué)能力等作用；相對(duì)于實(shí)體機(jī)器操作，有節(jié)約成本、拓展實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域、降低安全風(fēng)險(xiǎn)等作用。
其次，我們建設(shè)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由多個(gè)仿真系統(tǒng)組成，這些仿真系統(tǒng)均來自機(jī)器人所承擔(dān)的重大課題和實(shí)際科研項(xiàng)目。以智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容為大綱，我們?cè)诔浞职l(fā)掘這些仿真系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，設(shè)置了對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，更關(guān)注技術(shù)的前瞻性，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。
最后，這種教學(xué)方法除了傳授給學(xué)生前沿的知識(shí)以外，還能逐漸提高學(xué)生對(duì)研究性學(xué)習(xí)的興趣，更有利于培養(yǎng)具有實(shí)踐本領(lǐng)和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才。
3 平臺(tái)建設(shè)情況
3.1 將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分類設(shè)計(jì)
南開大學(xué)組織學(xué)位委員會(huì)專家和一線教師，根據(jù)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方案，制定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，教師們經(jīng)過多次研討，選定恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為基礎(chǔ)型、綜合型、創(chuàng)新型3類。
(1)基礎(chǔ)型：主要培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，使之了解知識(shí)原理，鞏固和加深基本理論，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)工具、基本實(shí)驗(yàn)方法、計(jì)算機(jī)輔助工具、科學(xué)仿真與計(jì)算軟件的使用方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，為以后學(xué)生進(jìn)行更綜合的實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。
(2)綜合型：以提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和綜合能力為主，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容側(cè)重于綜合應(yīng)用本課程的知識(shí)及相關(guān)課程知識(shí)，設(shè)計(jì)并完成有一定難度的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生要分析實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，最后通過數(shù)據(jù)整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成全過程實(shí)踐。
(3)創(chuàng)新型：安排學(xué)生參與兼具研究性和探索性的大型實(shí)驗(yàn)。該類實(shí)驗(yàn)題目往往是從科學(xué)研究、實(shí)際科研項(xiàng)目、大型工程實(shí)踐等項(xiàng)目中提煉出來的子課題或子系統(tǒng)。教師應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生通過分析實(shí)際問題，提出創(chuàng)新解決方案，并進(jìn)行優(yōu)化比選。
在安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容時(shí)，要求任課教師注重增加綜合型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目既能反映本學(xué)科理論的最新發(fā)展，又能將教師的科研成果引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
目前，在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)方面，我們將科研成果應(yīng)用于本科教學(xué)中，初步建立了兩個(gè)創(chuàng)新型仿真平臺(tái)和兩個(gè)綜合型仿真平臺(tái)。
3.2 具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目舉例
1)虛擬機(jī)器人仿真開發(fā)實(shí)驗(yàn)（創(chuàng)新型）。
學(xué)生可以在圖形化界面下進(jìn)行機(jī)器人設(shè)計(jì)、搭建，并通過系統(tǒng)的MATLAB接口實(shí)現(xiàn)虛擬運(yùn)行，從而驅(qū)動(dòng)自己搭建的機(jī)器人。
機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)于智能專業(yè)學(xué)生的培訓(xùn)并非重點(diǎn)，應(yīng)該更多地關(guān)注在建立三維模型后，對(duì)機(jī)器人和工作任務(wù)的控制環(huán)節(jié)。本套仿真系統(tǒng)的三維建模功能可以讓學(xué)生輕松上手，簡(jiǎn)單快速地搭建機(jī)器人，類似拼搭樂高積木。同時(shí)，虛擬機(jī)器人可以與軌跡規(guī)劃相結(jié)合，在虛擬場(chǎng)景中讓機(jī)器人運(yùn)動(dòng)起來。圖1為學(xué)生搭建的虛擬移動(dòng)機(jī)器人以及它在Simulink環(huán)境中的軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)仿真。離線編程模塊可以讓學(xué)生用簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)可以應(yīng)用于機(jī)器人學(xué)／機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，訓(xùn)練學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和建模能力。
項(xiàng)目來源：中國(guó)科協(xié)高校科普創(chuàng)作與傳播試點(diǎn)項(xiàng)目( 2012KPZP183)。
2)可配置多機(jī)器人仿真開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（綜合型）。
圖2為可配置多機(jī)器人仿真開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過雙工業(yè)機(jī)器人仿真平臺(tái)，學(xué)生可以在圖形化界面下學(xué)習(xí)機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)，鞏固機(jī)器人學(xué)中正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)、雅克比矩陣、軌跡規(guī)劃等重要概念，也可以通過算法設(shè)計(jì)，完成關(guān)節(jié)限位、避碰檢測(cè)、路徑跟蹤等任務(wù)級(jí)作業(yè)，從而更好地理解工業(yè)級(jí)機(jī)器人的各項(xiàng)控制方法。該實(shí)驗(yàn)可以應(yīng)用于機(jī)器人學(xué)／機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論、機(jī)器智能基礎(chǔ)等課程。
機(jī)器人工作空間和奇異點(diǎn)問題需要較為復(fù)雜的計(jì)算和推導(dǎo)，理解起來有些抽象，但通過仿真系統(tǒng)進(jìn)行演示非常直觀。學(xué)生可以將自己規(guī)劃的算法或關(guān)節(jié)空間下控制序列輸入系統(tǒng)，驗(yàn)證自己的實(shí)驗(yàn)效果。
項(xiàng)目來源：競(jìng)爭(zhēng)型機(jī)器人遙操作機(jī)理的研究( 60575048)，國(guó)家自然科學(xué)基金；雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)集成技術(shù)及其復(fù)雜作業(yè)的研究，國(guó)家863項(xiàng)目。
3)多機(jī)器人視覺仿真系統(tǒng)（綜合型）。
圖3為多機(jī)器人視覺仿真系統(tǒng)，使用了MATLAB編程環(huán)境將機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)參數(shù)實(shí)時(shí)地顯示出來，學(xué)生可以在熟悉的MATLAB界面下，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)視覺伺服相關(guān)理論、核心算法。該仿真平臺(tái)可以讓學(xué)生綜合鍛煉視覺伺服參數(shù)標(biāo)定、算法驗(yàn)證、誤差分析等能力，能夠應(yīng)用于機(jī)器智能基礎(chǔ)等課程。
機(jī)器視覺作為智能專業(yè)的主干課程，在本科教學(xué)中非常重要，然而學(xué)生通過操作攝像機(jī)進(jìn)行視覺標(biāo)定實(shí)驗(yàn)需要的硬件設(shè)備較多，對(duì)環(huán)境光線、空間等要求較高。為了讓學(xué)生更快地理解各種算法和標(biāo)定方法，可以讓學(xué)生借助這套仿真系統(tǒng)進(jìn)行鍛煉，同時(shí)引入噪聲等變量模仿環(huán)境干擾，進(jìn)行誤差分析、視覺伺服補(bǔ)償、算法優(yōu)化等作業(yè)。
項(xiàng)目來源：基于遠(yuǎn)程網(wǎng)開放的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)( 2001AA422290)，十五863計(jì)劃。
4)航天工程機(jī)械臂仿真實(shí)驗(yàn)（創(chuàng)新型）。
圖4為航天工程機(jī)械臂仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)生可以在逼真的三維空間環(huán)境下，學(xué)習(xí)虛擬仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。在課程中，教師可以讓學(xué)生嘗試將多維力、聲、觸、視等反饋設(shè)備加入系統(tǒng)，鍛煉數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)集成能力。該實(shí)驗(yàn)可以應(yīng)用于機(jī)器視覺基礎(chǔ)、智能專業(yè)實(shí)踐等課程。
項(xiàng)目來源：基于網(wǎng)絡(luò)遙觀測(cè)機(jī)器人的野外生態(tài)觀測(cè)技術(shù)研究( 61375087)，國(guó)家自然科學(xué)基金。
4 結(jié)語(yǔ)
南開大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)根據(jù)本學(xué)科的積累和建設(shè)特色，將“科研項(xiàng)目帶動(dòng)教學(xué)”作為一種全新思路進(jìn)行嘗試，取得了一定效果。通過挖掘和延伸設(shè)計(jì)實(shí)際科研項(xiàng)目中的仿真系統(tǒng)，目前已經(jīng)初步建設(shè)完成了一些較好的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。智能專業(yè)的機(jī)器人學(xué)課程對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的應(yīng)用最為深入，通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提高了學(xué)生對(duì)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、軌跡規(guī)劃等知識(shí)的學(xué)習(xí)效果。我們將在今后的教學(xué)過程中，繼續(xù)豐富和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)越來越完善。
參考文獻(xiàn)：
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一、高?？茀f(xié)開展科普工作的現(xiàn)狀
《中國(guó)科協(xié)、教育部關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)?？茀f(xié)工作的意見》明確提出，高校科協(xié)的主要任務(wù)之一就是開展科學(xué)技術(shù)普及活動(dòng)，其主要內(nèi)容為：貫徹《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要》，組織師生面向公眾開展科學(xué)技術(shù)普及活動(dòng)。運(yùn)用高?？破召Y源，開放實(shí)驗(yàn)室、標(biāo)本室、博物館、實(shí)驗(yàn)示范基地等場(chǎng)所，面向公眾普及科學(xué)知識(shí)。組織師生參與科技周、科普日、科普征文、科普?qǐng)?bào)告、科普創(chuàng)作等活動(dòng)。整合大學(xué)生科普志愿者、科普宣講團(tuán)、校內(nèi)科技社團(tuán)等力量，深入社區(qū) 、農(nóng)村、企業(yè)、學(xué)校開展科普服務(wù)。該文明確了高?？茀f(xié)開展科普工作的內(nèi)容及主要形式。
（一）高?？茀f(xié)開展科普工作的主要形式
1.科普講座。科普講座是一種近距離、面對(duì)面的信息傳播形式，一直以來就是高校科協(xié)舉辦科普活動(dòng)的重要形式之一，每年高校都要舉辦多場(chǎng)次不同內(nèi)容的科普講座，主要對(duì)象有學(xué)生、老師和離退休人員。就講座的主題邀請(qǐng)?jiān)擃I(lǐng)域的老師或?qū)I(yè)人員就該領(lǐng)域某一主題向師生介紹與此相關(guān)的知識(shí)。講座內(nèi)容主要以自然科技知識(shí)為主，如針對(duì)學(xué)生群體的心理講座，針對(duì)離退休人員的保健知識(shí)講座等。
2.科技競(jìng)賽。高?？茀f(xié)組織大中小學(xué)生科技競(jìng)賽也是舉辦科普活動(dòng)的形式之一。如由著名物理學(xué)家諾貝爾獎(jiǎng)獲得者楊振寧博士倡議，香港億利達(dá)工業(yè)發(fā)展集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)劉永齡先生出資在“四省二市”（湖北、四川、江蘇、浙江、天津、上海）設(shè)立了“億利達(dá)青少年發(fā)明獎(jiǎng)”，該獎(jiǎng)項(xiàng)由全國(guó)“四省二市”（湖北、四川、江蘇、浙江、天津、上海）的高?？茀f(xié)輪流承辦，每?jī)赡暝u(píng)選一次。這項(xiàng)活動(dòng)受到中小學(xué)師生的熱烈歡迎，每年都收到來自“四省二市”中小學(xué)生數(shù)百件參賽作品。再如，有些高校科協(xié)依托學(xué)生社團(tuán)（如研究生科協(xié)、大學(xué)生科協(xié)等），開展大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)意作品大賽活動(dòng)，評(píng)選出優(yōu)秀作品并推薦參加中國(guó)科協(xié)等舉辦的全國(guó)青少年創(chuàng)新創(chuàng)意大賽參賽作品。還有些高校科協(xié)依托掛靠學(xué)會(huì)組織科技競(jìng)賽，如華中科技大學(xué)科協(xié)依托湖北省力學(xué)學(xué)會(huì)參與組織了中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)主辦的“第九屆全國(guó)周培源大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽”湖北賽區(qū)工作。這些活動(dòng)極大地激發(fā)了青少年參與科技活動(dòng)的熱情，有效培養(yǎng)了青少年對(duì)科學(xué)的興趣。
3.高?？茖W(xué)營(yíng)活動(dòng)及其他活動(dòng)。舉辦科學(xué)營(yíng)也是高?？茀f(xié)進(jìn)行科普活動(dòng)的又一形式。如由中國(guó)科協(xié)、教育部共同主辦，中國(guó)科學(xué)院為支持單位，全國(guó)40余所教育部直屬重點(diǎn)高校、各省級(jí)科協(xié)和省級(jí)教育廳（教委）共同承辦的全國(guó)青少年高?？茖W(xué)營(yíng)活動(dòng)，都取得較好的科普效果。其他諸如支持學(xué)生社團(tuán)開展學(xué)?？萍脊?jié)、下午茶、學(xué)術(shù)沙龍、學(xué)術(shù)論壇，組織參觀各種科普展覽等活動(dòng)。
（二）高?？茀f(xié)科普工作存在的問題
1.科普形式單一、內(nèi)容陳舊，影響范圍有限。從上述高?？茀f(xié)開展科普工作形式來看，當(dāng)前高?？茀f(xié)囿于所處環(huán)境，其主要科普對(duì)象為在校大中小學(xué)生，加之場(chǎng)地受限，致使科普形式創(chuàng)新程度與動(dòng)力皆不足。傳統(tǒng)并被認(rèn)為有效的科普形式，如科普講座、科技競(jìng)賽和科學(xué)營(yíng)活動(dòng)被視為高?？茀f(xié)科普工作的固有模式。這些固有模式日復(fù)一日，年復(fù)一年，歷年難有變化，既不能吸引更多潛在科普受眾，其科普效應(yīng)也大打折扣，如科普講座。據(jù)調(diào)查，各高校講座形式基本上是授者講，受者聽 ，盡管設(shè)有互動(dòng)環(huán)節(jié)，但都不夠深入，很難發(fā)揮受眾在活動(dòng)中的主觀能動(dòng)性，間接影響了活動(dòng)效果。盡管科技競(jìng)賽和科學(xué)營(yíng)活動(dòng)形式是傳統(tǒng)的，也是有效的，但由于其受眾主要局限于小范圍的大中小學(xué)生，因此很難走出校園，走向社會(huì)，因而不能達(dá)到更大范圍傳播科技知識(shí)，擴(kuò)大科普活動(dòng)影響力的作用。
2.科普人才培養(yǎng)不力。科普工作是全方位、系統(tǒng)性的工程，其所需的各類專業(yè)人才是相當(dāng)廣泛的。作為高?？破杖瞬?，理應(yīng)包括科普行政管理人員和傳授科技專業(yè)知識(shí)的專門人員，但高校科協(xié)在各類科普人才培養(yǎng)方面還有待改進(jìn)。主要表現(xiàn)為：（1）科普行政管理人員的培養(yǎng)重視不夠。據(jù)了解，全國(guó)高校科協(xié)通常是掛靠在學(xué)校的科技處（科發(fā)院），有很多學(xué)校的科協(xié)工作都是由科技?的工作人員兼任，沒有專職人員，想要開展科普活動(dòng)，困難很大。（2）科普知識(shí)傳播人才挖掘不夠。多數(shù)高校科協(xié)工作人員主要是行政管理人員，少有專門傳播科技知識(shí)的人才，傳播科技知識(shí)的人員多是兼職的，因此高校科協(xié)舉辦科普講座時(shí)只能根據(jù)講座內(nèi)容，邀請(qǐng)相關(guān)專業(yè)的教師臨時(shí)擔(dān)任。高校對(duì)教師從事科普工作的評(píng)價(jià)普遍不夠重視，嚴(yán)重影響了兼職教師進(jìn)行科普活動(dòng)的積極性。（3）科普高層次人才匱乏。目前，我國(guó)高校里鮮有培養(yǎng)科普人才的本科專業(yè)。2012年教育部與中國(guó)科協(xié)聯(lián)合開展推進(jìn)培養(yǎng)高層次科普專門人才試點(diǎn)工作，首批在清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京師范大學(xué)、華東師范大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)等6所高校先期開展培養(yǎng)科普教育人才、科普產(chǎn)品創(chuàng)意與設(shè)計(jì)人才、科普傳媒人才三個(gè)方向的試點(diǎn)工作，試點(diǎn)工作培養(yǎng)目標(biāo)是具有科普?qǐng)鲳^及相關(guān)行業(yè)各類展覽與教育活動(dòng)等科普產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、理論研究、組織實(shí)施與項(xiàng)目管理能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才。這無異于打開了科普人才隊(duì)伍培養(yǎng)的大門，但對(duì)于我國(guó)龐大的科普活動(dòng)規(guī)模，也無異于杯水車薪。而對(duì)于科普活動(dòng)中的核心人員――傳授專業(yè)知識(shí)的人才仍然沒有涉及。
3.對(duì)與科技相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題關(guān)注不足[4]。社會(huì)發(fā)展到互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，熱點(diǎn)問題層出不窮，與科技相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題也不在少?怠?2016年就有很多讓公眾應(yīng)接不暇并引起極大關(guān)注的新鮮事，如2月的“引力波”事件、3月的圍棋人機(jī)大戰(zhàn)、毒疫苗等事件。公眾對(duì)這些事件給予極大的熱情和好奇，對(duì)于大多數(shù)人來說，這些充滿了未知數(shù)的事件，迫切需要了解與此相關(guān)的科技知識(shí)和人文知識(shí)。但據(jù)了解，目前還沒有高校科協(xié)就這些公眾關(guān)注的社會(huì)熱點(diǎn)問題進(jìn)行跟進(jìn)，更沒有進(jìn)行及時(shí)的科普活動(dòng)。
二、高校科協(xié)創(chuàng)新科普工作的優(yōu)勢(shì)
（一）智力優(yōu)勢(shì)
高校科協(xié)是校黨委領(lǐng)導(dǎo)下的科技工作者的群眾性學(xué)術(shù)團(tuán)體，是科技工作者之家。 高校聚集了眾多擁有各學(xué)科背景的科技工作者，這就為不同主題的科普活動(dòng)提供了豐富的人才優(yōu)勢(shì)。高校科協(xié)應(yīng)主動(dòng)搭橋，讓他們的專業(yè)知識(shí)和技能在科學(xué)普及工作這個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)上能大有用武之地。
（二）受眾優(yōu)勢(shì)
高?？茀f(xié)科普活動(dòng)面對(duì)的主要對(duì)象是大學(xué)生、研究生、離退休人員等，這個(gè)群體受教育程度比較高，科學(xué)素養(yǎng)也相對(duì)社會(huì)其他群體高，對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)有主動(dòng)性，對(duì)未知事物有比較強(qiáng)烈的求知欲，與科普想要達(dá)成的目標(biāo)有比較高的契合度。
（三）場(chǎng)地優(yōu)勢(shì)
高校擁有校史館、圖書館、科研設(shè)施、眾多的實(shí)驗(yàn)室和校園網(wǎng)絡(luò)。 2007年，國(guó)家多部委聯(lián)合的《關(guān)于科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)向社會(huì)開放開展科普活動(dòng)的若干意見》明確指出，科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)將科研設(shè)施、場(chǎng)所等科技資源向社會(huì)開放，開展科普活動(dòng)，科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)向社會(huì)開放，要堅(jiān)持公益性原則，突出社會(huì)效益。因此，高校在全國(guó)科普日、校園開放日、科技周等節(jié)日向社會(huì)公眾開放，有利于大力推進(jìn)科普活動(dòng)。
（四）組織優(yōu)勢(shì)
在科普組織工作方面，高?？茀f(xié)有為數(shù)眾多的各類掛靠學(xué)會(huì)可以依托。掛靠學(xué)會(huì)是高?？茀f(xié)的一支主力軍，學(xué)會(huì)里聚集了眾多的行業(yè)專家，高?？茀f(xié)應(yīng)利用這個(gè)平臺(tái)，與協(xié)會(huì)協(xié)同作戰(zhàn)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，做強(qiáng)做大做優(yōu)科普工作。此外，高校還有一個(gè)社會(huì)團(tuán)體不能比擬的優(yōu)勢(shì)，那就是各類學(xué)生社團(tuán)，如研究生科協(xié)和大學(xué)生科協(xié)，是高校科協(xié)的基本組織單位，高?？茀f(xié)完全可以與學(xué)生社團(tuán)聯(lián)手打造一支龐大的科普志愿者隊(duì)伍，讓擁有專業(yè)知識(shí)的年輕學(xué)生，以他們特有的激情和對(duì)新生事物天然的敏銳性參與到科普隊(duì)伍當(dāng)中來，這對(duì)于高?？茀f(xié)科普工作大有裨益。
三、高校科協(xié)創(chuàng)新科普工作的對(duì)策
在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，與公眾息息相關(guān)的科學(xué)、文化、藝術(shù)等領(lǐng)域，熱點(diǎn)問題層出不窮，公眾環(huán)境與公眾關(guān)注的焦點(diǎn)也在不斷變換，真可謂是“科學(xué)與偽科學(xué)齊飛，信息共偽信息一色”。面對(duì)如此眾多良莠不齊、似是而非、真真假假的信息，公眾群體應(yīng)接不暇，無法分辨。高?？茀f(xié)在新形勢(shì)下，面對(duì)復(fù)雜的受眾環(huán)境，開展科普活動(dòng)時(shí)要?jiǎng)?chuàng)新理念、開拓思路、培養(yǎng)科普人才、創(chuàng)新模式，只有這樣，才能使科普活動(dòng)更有活力和吸引力。
（一）創(chuàng)新理念
創(chuàng)新理念是高校科協(xié)創(chuàng)新科普工作的關(guān)鍵。當(dāng)前，科普不僅是傳播科學(xué)技術(shù)，還要傳播社會(huì)科學(xué)知識(shí)，但更重要的是向公眾傳播科學(xué)方法、科學(xué)思想、科學(xué)精神。高校科協(xié)要從理念上摒棄科普就是科技知識(shí)的傳播的觀念，擴(kuò)大科普活動(dòng)主題范圍（人文、社會(huì)、歷史、哲學(xué)、藝術(shù)等），使科普對(duì)象既接受科技知識(shí)的洗禮，也接受人文知識(shí)的熏陶，使科普工作從主要以傳播科技知識(shí)為主，轉(zhuǎn)變?yōu)榧葌鞑ブR(shí)也傳播文化，把“倡導(dǎo)科學(xué)方法、傳播科學(xué)思想、弘揚(yáng)科學(xué)精神”的理念始終貫穿于科普活動(dòng)中。
（二）開拓思路
1.結(jié)合熱點(diǎn)問題開展科普工作[5]。當(dāng)前，高校科協(xié)除了做好傳統(tǒng)的科普工作外，更應(yīng)積極關(guān)注當(dāng)下的社會(huì)熱點(diǎn)問題，因?yàn)闊狳c(diǎn)問題可以為科普工作提供鮮活而豐富的素材。如“引力波”事件，可以提供科學(xué)史、物理學(xué)、天文學(xué)的知識(shí)；“民科”引起的爭(zhēng)議，除了可以提供科學(xué)與偽科學(xué)甄別的知識(shí)，還可以提供心理學(xué)的知識(shí)；“華陰老腔”則可以提供中華民族歷史、民風(fēng)、民俗和民族音樂的知識(shí)；2016年，由人工智能系統(tǒng)AlphaGo挑戰(zhàn)世界圍棋冠軍李世石的人機(jī)世紀(jì)大戰(zhàn)，提供的不僅是圍棋知識(shí)，還有人工智能、機(jī)器人、人類未來等方面的知識(shí)；毒疫苗事件則可以提供醫(yī)學(xué)、防疫、危機(jī)管理等方面的知識(shí)，但更重要的是這些熱點(diǎn)事件是公眾關(guān)注的焦點(diǎn)，他們對(duì)層出不窮的新鮮事充滿了疑惑和求知欲。興趣是最好的老師，公眾對(duì)熱點(diǎn)問題有著鮮活的熱情和濃厚的興趣，高?？茀f(xié)要順應(yīng)時(shí)代潮流，把握公眾心理傾向，回應(yīng)公眾關(guān)注的焦點(diǎn)，及時(shí)傳播公眾急需的知識(shí)，解答他們的疑惑，滿足他們的求知欲，只有這樣，才能更好地提高公眾的科學(xué)素養(yǎng)。
2.精準(zhǔn)把握科普契入點(diǎn)。在當(dāng)今“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代，高?？茀f(xié)科普工作在借鑒新聞報(bào)導(dǎo)形式，注重時(shí)效性、影響力和顯赫度[6]的同時(shí)，應(yīng)精準(zhǔn)把握好科普工作的契入點(diǎn)。這就要求高?？茀f(xié)要及時(shí)了解受眾環(huán)境，有針對(duì)性地開展科普活動(dòng)；要敏銳地抓取一些公眾當(dāng)下關(guān)注的社會(huì)熱點(diǎn)事件，適時(shí)組織專業(yè)人員撰寫與此相關(guān)的科普文章，利用校園網(wǎng)和科協(xié)網(wǎng)站這個(gè)有利陣地，第一時(shí)間把相關(guān)科技知識(shí)傳播出去，在瞬息萬變的信息時(shí)出高校科協(xié)科普活動(dòng)的聲音。
3.著力培養(yǎng)科普人才?？破杖瞬攀歉咝？茀f(xié)創(chuàng)新科普工作的強(qiáng)力支撐。長(zhǎng)期以來，高?？茀f(xié)科普工作一般只提供科普資源整合、科普資金投入、科普?qǐng)鲳^建設(shè)，而科普人才隊(duì)伍的建設(shè)最核心的問題往往被忽略。具體到高?？茀f(xié)，科普專業(yè)人才除了科普行政管理人員，還應(yīng)理解為包括專門從事科技知識(shí)傳授的具備專業(yè)資格的人員[7]。因此，高?？茀f(xié)要著力培養(yǎng)科普人才。首先，依托“科技工作者之家”這個(gè)平臺(tái)，逐步建立完善科普專家?guī)?，打造一支“招之即來，來之能?zhàn)，戰(zhàn)之有效”的兼職科普人員隊(duì)伍。其次，大力促成高校建立一支專職科普隊(duì)伍，培養(yǎng)專業(yè)化的人才，打造職業(yè)化的隊(duì)伍?？梢钥紤]把一些致力于科普事業(yè)的各門類專業(yè)技術(shù)人員轉(zhuǎn)為專職，在職稱評(píng)定、福利待遇等方面為他們爭(zhēng)取應(yīng)有的權(quán)益。最后，培養(yǎng)科普專業(yè)的后備人才。建議呼吁教育部出臺(tái)政策，在高校新增科普傳播和科普教育專業(yè)，文理兼招，課程應(yīng)涵蓋理、工、農(nóng)、醫(yī)、管，以及哲學(xué)、社會(huì)學(xué)、心理學(xué)、新聞學(xué)等學(xué)科，為高校開展日益繁榮的科普活動(dòng)培養(yǎng)一批有各學(xué)科門類知識(shí)背景的專業(yè)人才。
（三）模式創(chuàng)新
1.高?？茀f(xié)要對(duì)傳統(tǒng)的科普模式注入新的元素。如科普講座要處理好授者與受者的關(guān)系，改變授者灌輸，受者被動(dòng)接受的簡(jiǎn)單方式，授者除了傳授專業(yè)知識(shí)外，也要允許受眾提出質(zhì)疑，因?yàn)檎嬲目茖W(xué)是經(jīng)得起質(zhì)疑的，而質(zhì)疑是培養(yǎng)科學(xué)精神的核心。授者與受者的良性互動(dòng)，會(huì)對(duì)科普知識(shí)的傳播帶來更好的效果。與此同時(shí)，高?？茀f(xié)還可以簡(jiǎn)報(bào)的形式向公眾發(fā)放講座內(nèi)容，以擴(kuò)大受眾面，增強(qiáng)科普效果?？茖W(xué)營(yíng)除了傳統(tǒng)的參觀科普?qǐng)鲳^、動(dòng)手制作科技產(chǎn)品、聆聽大師講座等形式外，也可以考慮把科技和人文知識(shí)融入歌舞、戲劇、書法、繪畫、音頻、視頻等豐富多彩的形式，讓青少年更樂于接受。
2.高?？茀f(xié)要善于“借勢(shì)”。高?？茀f(xié)要緊跟時(shí)代潮流，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”，充分利用校園網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行形式多樣的科普活動(dòng)。比如，除了傳統(tǒng)的講座、科學(xué)營(yíng)、科技競(jìng)賽、參觀科普?qǐng)鲳^等模式，還可以采用公眾喜聞樂見的方式，如音樂、歌曲、舞蹈、書法、繪畫等，把科普內(nèi)容融入其中，把科普知識(shí)更快、更好、更大范圍的傳播出去。
中職教育與普通高中教育的最大區(qū)別在于中職教育是專業(yè)教育、就業(yè)導(dǎo)向教育，因此，各類課程與普高存在著較大區(qū)別?？墒牵捎谖覈?guó)的中職學(xué)校相當(dāng)一部分是由普高轉(zhuǎn)化而來，教師也主要是由普教系統(tǒng)培養(yǎng)而來，這使得部分中職教師在教學(xué)中形成了強(qiáng)大的思維定勢(shì)和教學(xué)習(xí)慣，難以適應(yīng)中職教學(xué)的實(shí)際要求，語(yǔ)文教學(xué)更是如此。在實(shí)際教學(xué)中，中職教師大都還按照普高的方法開展中職語(yǔ)文教學(xué)，這就產(chǎn)生了矛盾和沖突，教師會(huì)抱怨學(xué)生基礎(chǔ)太差、無心向?qū)W，學(xué)生即抱怨語(yǔ)文課太枯燥、學(xué)無所用。如何破解這一難題，以使中職語(yǔ)文教學(xué)更加符合實(shí)際，也更適應(yīng)學(xué)生的需求？筆者認(rèn)為，結(jié)合學(xué)生專業(yè)開展語(yǔ)文教學(xué)是一條科學(xué)、切實(shí)可行的道路。
一、結(jié)合專業(yè)開展中職語(yǔ)文教學(xué)的必要性
1.結(jié)合專業(yè)開展中職語(yǔ)文教學(xué)，是語(yǔ)文學(xué)科工具性、人文性的必然要求。
《中等職業(yè)學(xué)校語(yǔ)文教學(xué)大綱》中明確指出：“工具性與人文性的統(tǒng)一，是語(yǔ)文課程的基本特點(diǎn)?！惫ぞ咝苑矫?，除普通的語(yǔ)言應(yīng)用能力要求外，還要求“為綜合職業(yè)能力的形成，以及繼續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)”“以適應(yīng)就業(yè)和創(chuàng)業(yè)的需要”；人文性則要求“提高學(xué)生的思想道德修養(yǎng)和科學(xué)文化素養(yǎng)”“為培養(yǎng)高素質(zhì)勞動(dòng)者服務(wù)”“促進(jìn)職業(yè)生涯的發(fā)展”。由于不同的行業(yè)，不同的就業(yè)目標(biāo)崗位，其語(yǔ)文應(yīng)用的形式和特點(diǎn)不同，從業(yè)人員未來職業(yè)生涯的發(fā)展特點(diǎn)也不同，這就要求中職語(yǔ)文教學(xué)要有針對(duì)性，要結(jié)合專業(yè)進(jìn)行教學(xué)，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，符合學(xué)生就業(yè)、創(chuàng)業(yè)需求，也才能為學(xué)生的未來生涯發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。在工具性方面，如旅游、幼師專業(yè)要加強(qiáng)口語(yǔ)表達(dá)的訓(xùn)練和提高，文秘專業(yè)要強(qiáng)化寫作能力的訓(xùn)練和要求，計(jì)算機(jī)、動(dòng)漫專業(yè)的學(xué)生要加強(qiáng)書法、字體知識(shí)方面的培養(yǎng)，教會(huì)學(xué)生選擇合適的字體、字號(hào)，從而編排出美觀得體的版面。在人文精神方面，服務(wù)類專業(yè)可側(cè)重培養(yǎng)熱情、用心服務(wù)的觀念，而加工制造類專業(yè)可側(cè)重培養(yǎng)其科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、認(rèn)真的素質(zhì)。這些就要求中職語(yǔ)文教學(xué)要具有針對(duì)性，要結(jié)合學(xué)生的專業(yè)開展教學(xué)。
2.結(jié)合專業(yè)開展中職語(yǔ)文教學(xué)，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)語(yǔ)文的興趣。
興趣是最好的老師，“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，如果學(xué)生對(duì)語(yǔ)文課感興趣了，教學(xué)自然就好組織，效率、效果也會(huì)大幅提升。中職生所學(xué)的專業(yè)是中考時(shí)志愿選擇的結(jié)果，整體上反映了學(xué)生對(duì)于未來的職業(yè)取向。那么中職生對(duì)于與其未來就業(yè)、職業(yè)、行業(yè)相關(guān)的知識(shí)會(huì)比較有興趣。中職教師如果結(jié)合學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)來開展語(yǔ)文教學(xué)，讓學(xué)生意識(shí)到語(yǔ)文也是與其未來的工作息息相關(guān)的，自然能激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)語(yǔ)文的興趣。
3.結(jié)合專業(yè)開展中職語(yǔ)文教學(xué)，可發(fā)揮語(yǔ)文為專業(yè)服務(wù)的功能。
從中職教育的課程體系看，所有課程，從整體看都是為學(xué)生的未來的職業(yè)服務(wù)的。雖然從功用上、內(nèi)容上有相對(duì)的學(xué)科劃分，但其總體目標(biāo)，從宏觀上是一致的。因此，語(yǔ)文自然也要為學(xué)生的職業(yè)服務(wù)，為學(xué)生的專業(yè)服務(wù)。除此以外，語(yǔ)文教學(xué)還承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生的基本人文素養(yǎng)、語(yǔ)言交流能力的職能，為學(xué)生的綜合素質(zhì)、未來發(fā)展服務(wù)，這與為專業(yè)服務(wù)是相輔相成的。因此，結(jié)合專業(yè)開展中職語(yǔ)文教學(xué)，可進(jìn)一步激發(fā)語(yǔ)文教師為專業(yè)培養(yǎng)和發(fā)展服務(wù)的觀念，進(jìn)一步發(fā)揮語(yǔ)文為專業(yè)服務(wù)的功能。
4.結(jié)合專業(yè)開展中職語(yǔ)文教學(xué)，可進(jìn)一步體現(xiàn)因材施教的教育思想。
學(xué)生的專業(yè)不同，其語(yǔ)文基礎(chǔ)、習(xí)慣和現(xiàn)有語(yǔ)文能力、語(yǔ)文的價(jià)值或選擇取向自然不同，同一個(gè)專業(yè)的學(xué)生從整體上看往往具有相似、相近的特征。專業(yè)內(nèi)的整體共同特征和專業(yè)間的巨大差異，也要求語(yǔ)文教學(xué)結(jié)合實(shí)際情況采取的不同策略和方法。如文秘類、財(cái)經(jīng)類、旅游類和幼師等專業(yè)的學(xué)生，一般語(yǔ)文基礎(chǔ)較好，語(yǔ)言表達(dá)能力也比較強(qiáng)，機(jī)械類、電子電工類、計(jì)算機(jī)類等專業(yè)的學(xué)生語(yǔ)文基礎(chǔ)普遍較差。美國(guó)發(fā)展心理學(xué)家霍華德?加德納教授的多元智能理論認(rèn)為，我們的智能是多元的，各種智能只有領(lǐng)域的不同，而沒有優(yōu)劣之分或輕重之別。多元智能理論強(qiáng)調(diào)每個(gè)學(xué)生在智能方面是存在差異的，每個(gè)學(xué)生都有可資發(fā)展的潛能?；诖?，教師不難發(fā)現(xiàn)很多中職專業(yè)的學(xué)生也并不是所謂的差生，只是擁有不同類型的智能而已，每個(gè)學(xué)生都有自己的思維和學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)。例如，我們不能認(rèn)為電子類專業(yè)的學(xué)生比財(cái)經(jīng)類的學(xué)生差，只是智能類型不同而矣。因此在教學(xué)中，教師要采用合適的教學(xué)方式和方法，讓學(xué)生選擇自己喜歡的學(xué)習(xí)方式，充分發(fā)揮自己的智能優(yōu)勢(shì)。筆者認(rèn)為，教師認(rèn)識(shí)到中職生基于多元智能理論的差異的客觀存在是中職語(yǔ)文結(jié)合專業(yè)開展教學(xué)的起點(diǎn)和依據(jù)。
綜上所述，結(jié)合學(xué)生專業(yè)開展語(yǔ)文教學(xué)不但是職教系統(tǒng)外在的要求，也是以生為本的內(nèi)在要求，是由中職語(yǔ)文教學(xué)的特定功能和目標(biāo)決定的。
二、如何結(jié)合學(xué)生專業(yè)開展中職語(yǔ)文教學(xué)
中職語(yǔ)文教師，作為直接面向?qū)W生的教學(xué)組織者，如何結(jié)合學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)開展語(yǔ)文教學(xué)呢？結(jié)合當(dāng)前中職教學(xué)的實(shí)際，可主要從以下幾個(gè)方面入手。
1.增強(qiáng)結(jié)合專業(yè)開展教學(xué)的自覺性，從我做起。
教師要從思想上認(rèn)識(shí)到結(jié)合中職專業(yè)開展語(yǔ)文教學(xué)是中職教育深入發(fā)展的必然，也是語(yǔ)文達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的內(nèi)在要求。筆者了解到，某些條件較好的學(xué)校已對(duì)結(jié)合專業(yè)開展語(yǔ)文教學(xué)進(jìn)行了相關(guān)規(guī)劃和組織，如有的學(xué)校的語(yǔ)文教研室比較成熟，教師們常共同研究、探索教學(xué)重難點(diǎn)，在這種環(huán)境下，教師比較容易參與其中，也比較容易在語(yǔ)文教學(xué)中結(jié)合專業(yè)來開展教學(xué)。相反，有的學(xué)校沒有這種研究氛圍，那么教師要實(shí)施起來就相對(duì)困難。但即使如此，教師也不能只作等待、觀望。教學(xué)是刻不容緩的，如果沒有良好的外部條件，教師就要從我做起，從日常教學(xué)做起，增強(qiáng)結(jié)合專業(yè)開展教學(xué)的自覺性，只要有這種結(jié)合專業(yè)開展教學(xué)的理念，并注重相應(yīng)的策略，也是可以在語(yǔ)文教學(xué)中達(dá)到相應(yīng)的效果的。
2.深入了解各專業(yè)的特點(diǎn)與需求，為結(jié)合專業(yè)開展教學(xué)奠好基礎(chǔ)。
語(yǔ)文教師對(duì)中職專業(yè)的了解往往不深，他們認(rèn)為這與自己的課程關(guān)系不大，很多教師認(rèn)為只需要知道這個(gè)專業(yè)的學(xué)生是男生多還是女生多就可以了。其實(shí)，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要結(jié)合專業(yè)開展教學(xué)就要深入了解相關(guān)專業(yè)，分析其特點(diǎn)與相關(guān)需求。根據(jù)目前中職教育的實(shí)際，主要需要了解以下幾個(gè)方面：①專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，即這個(gè)專業(yè)要培養(yǎng)什么樣的人，學(xué)生主要的就業(yè)目標(biāo)、崗位是什么，主要培養(yǎng)學(xué)生具備什么方面的知識(shí)和技能；②專業(yè)的課程體系，即主要開設(shè)哪些課程，核心課程有哪些；③崗位主要工作任務(wù)，即學(xué)生走上工作崗位后的主要工作內(nèi)容是什么；④行業(yè)職業(yè)崗位發(fā)展規(guī)律，即學(xué)生畢業(yè)進(jìn)入行業(yè)后的崗位上升路線是怎樣的。語(yǔ)文教師要了解專業(yè)的以上相關(guān)情況，可通過以下的部門和人員來進(jìn)行了解：①專業(yè)部――通過專業(yè)部可了解專業(yè)規(guī)劃，課程體系等；②學(xué)校的招生就業(yè)辦公室――可向其了解學(xué)生就業(yè)崗位及相關(guān)情況，了解學(xué)生職業(yè)發(fā)展規(guī)律；③校企合作相關(guān)企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)、就業(yè)企業(yè)等――了解主要生產(chǎn)、服務(wù)任務(wù)，對(duì)學(xué)生能力需求，對(duì)學(xué)校培養(yǎng)意見、建議等；④相關(guān)班主任、專業(yè)課教師――了解學(xué)生相關(guān)語(yǔ)文培養(yǎng)需求，學(xué)生對(duì)語(yǔ)文課的反饋意見、建議；⑤其他語(yǔ)文教師――交流結(jié)合專業(yè)開展語(yǔ)文教學(xué)的思路和方法，分析不同專業(yè)學(xué)生的不同特點(diǎn)。教師在了解過程中可以采用交流、訪談、問卷等多種形式，收集、分析有關(guān)數(shù)據(jù)和信息。只有深入了解專業(yè)的相關(guān)情況和需求，了解學(xué)生的特點(diǎn)，才能為教學(xué)設(shè)計(jì)和改革確定目標(biāo)和方向，才能為結(jié)合專業(yè)開展語(yǔ)文教學(xué)的探索和實(shí)踐奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。
3.選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，有針對(duì)性地組織語(yǔ)文實(shí)踐活動(dòng)。
（1）在現(xiàn)有統(tǒng)編教材的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)、就業(yè)崗位的需要，補(bǔ)充與專業(yè)相關(guān)的教學(xué)資料?，F(xiàn)有教材中一些與時(shí)代、專業(yè)相距較遠(yuǎn)的可以留作自讀。另外補(bǔ)充一些體現(xiàn)行業(yè)發(fā)展的、接近學(xué)生未來崗位需要的課文和其他教學(xué)內(nèi)容。如計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生可補(bǔ)充一些體現(xiàn)當(dāng)前信息技術(shù)最新發(fā)展的科普文章，汽車運(yùn)用與維修專業(yè)可補(bǔ)充一些汽車新型、新能源汽車的科技文章，財(cái)經(jīng)類專業(yè)可補(bǔ)充當(dāng)前電子商務(wù)方面的新聞或文章，電子類專業(yè)可補(bǔ)充一些智能機(jī)器人、人工智能等方面的科普文章，藝術(shù)類專業(yè)可補(bǔ)充一些藝術(shù)大師的散文或藝術(shù)評(píng)論等。有補(bǔ)充有舍棄，都是圍繞為專業(yè)服務(wù)，為學(xué)生的就業(yè)和未來發(fā)展服務(wù)。
（2）可收集、編印一些與專業(yè)相關(guān)的語(yǔ)文閱讀材料作為學(xué)生的輔助學(xué)習(xí)材料。教師可組織、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外閱讀，作為對(duì)課堂教學(xué)的補(bǔ)充。
（3）結(jié)合專業(yè)，突出、強(qiáng)化培養(yǎng)不同的語(yǔ)言交流方式。如加工制造類專業(yè)學(xué)生的邏輯能力強(qiáng)，可突出一些實(shí)用類的應(yīng)用寫作能力培養(yǎng)，如工作計(jì)劃、總結(jié)，科技制作說明，工藝流程說明，工作方案、報(bào)告等；服務(wù)類專業(yè)則突出口語(yǔ)表達(dá)訓(xùn)練，如人物介紹、產(chǎn)品介紹、景點(diǎn)介紹，寫作方面?zhèn)戎赜浭鍪录^程、表情達(dá)意訓(xùn)練。
（4）結(jié)合專業(yè)，開展特色語(yǔ)文實(shí)踐活動(dòng)。如旅游專業(yè)可組織導(dǎo)游解說訓(xùn)練、演講比賽等；幼師專業(yè)可組織講故事表演、詩(shī)歌朗誦比賽；文秘專業(yè)可舉行快速作文訓(xùn)練、書法比賽等；電子類專業(yè)可組織某電子產(chǎn)品的調(diào)查分析報(bào)告活動(dòng)；計(jì)算機(jī)類專業(yè)可組織電子手抄報(bào)、個(gè)人網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、集體活動(dòng)的多媒體記錄與解說等制作，還可評(píng)比學(xué)生博客、微博等。有的語(yǔ)文實(shí)踐活動(dòng)甚至可以在校外、實(shí)習(xí)企業(yè)、工作場(chǎng)景中開展，這樣，語(yǔ)文教學(xué)就有了更廣闊的舞臺(tái)，也更貼近實(shí)際應(yīng)用。
4.針對(duì)不同專業(yè)，采用不同的授課方式、組織方式。
傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法比較單一，束縛了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和個(gè)性的張揚(yáng)。結(jié)合學(xué)生專業(yè)開展語(yǔ)文教學(xué)需要教師根據(jù)專業(yè)的不同，采用靈活多樣的教學(xué)方法，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而挖掘?qū)W生的潛能。例如，對(duì)于同一首詩(shī)歌的教學(xué)，對(duì)幼師、旅游等專業(yè)的學(xué)生可以采用配樂朗誦法，讓學(xué)生充分發(fā)揮自己口語(yǔ)表達(dá)方面的優(yōu)勢(shì)，通過聲情并茂的朗讀把自己對(duì)詩(shī)歌內(nèi)涵的領(lǐng)悟表現(xiàn)出來；工藝美術(shù)、裝潢設(shè)計(jì)等專業(yè)的學(xué)生則可以讓他們充分展開想象把詩(shī)歌的意境用手中的筆畫出來；而計(jì)算機(jī)、動(dòng)漫專業(yè)的學(xué)生也可以充分利用他們的專業(yè)優(yōu)勢(shì)，把自己對(duì)詩(shī)歌的把握設(shè)計(jì)成動(dòng)漫作品在課堂上進(jìn)行演示。同時(shí)，教師還要根據(jù)班級(jí)人數(shù)的多少，靈活地改變教學(xué)方法。如對(duì)人數(shù)多的班可以采用集體或分組朗誦法，增強(qiáng)集體意識(shí)，培養(yǎng)合作精神；而對(duì)人數(shù)較少的班則可以采用朗誦比賽法，讓每位學(xué)生的才能都得到展現(xiàn)和發(fā)揮。
總之，結(jié)合學(xué)生專業(yè)開展中職語(yǔ)文教學(xué)，既是必要的，也是可行的，這是中職語(yǔ)文教學(xué)的目標(biāo)和方向。語(yǔ)文教師在教學(xué)中要結(jié)合學(xué)生專業(yè)靈活處理教學(xué)內(nèi)容、采用合適的教學(xué)方法和手段適應(yīng)學(xué)生的專業(yè)差異，從而切實(shí)貫徹“以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向”的指導(dǎo)思想，以學(xué)習(xí)者為中心，以能力為本位，按需施教，突出職教特色，盡可能滿足不同專業(yè)的中職生對(duì)語(yǔ)文學(xué)習(xí)的不同需求，從而讓每位中職生都能學(xué)有所長(zhǎng)，學(xué)有所成。
（作者單位：中山市中等專業(yè)學(xué)校）
1 什么是VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與科技館結(jié)合
隨著現(xiàn)代科技館的發(fā)展，傳統(tǒng)的信息技術(shù)已經(jīng)滿足不了科技館傳播知識(shí)的需要。就以普通的虛擬動(dòng)畫漫游為例子，VR游戲越來越多，那么什么是VR呢，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtul Reality，簡(jiǎn)稱VR）定義：亦稱“靈境”、“幻真”是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)（又稱虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時(shí)地，沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。假設(shè)一個(gè)人在家通過VR設(shè)備打開科技館的網(wǎng)站，進(jìn)入一個(gè)虛擬的科技館，屆時(shí)會(huì)彈出3D環(huán)境模型，并且可以360度旋轉(zhuǎn)，仿佛真正走到科技館的展廳中，讓觀眾從所有的角度觀察展廳的細(xì)節(jié)；還可以靠近某一件展品，并通過傳感遙控器點(diǎn)擊展品開關(guān)，觀看該展品所展示的科學(xué)內(nèi)容以及這一內(nèi)容是如何被演示的。觀眾所有的操作都依靠手勢(shì)來完成。該設(shè)備上的傳感器能識(shí)別用戶用手指發(fā)出的各種命令。VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是通過 數(shù)字化現(xiàn)實(shí)+虛擬數(shù)字畫面提供給觀眾身臨其境的感受。
VR虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境與科技館真實(shí)環(huán)境結(jié)合通過以下三點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。
第一點(diǎn)：沉浸體驗(yàn)性。
VR虛擬技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為依托并結(jié)合音響與傳感器生成的一個(gè)身臨其境的虛擬環(huán)境，讓參與者“幻真感受”，讓其視覺、感覺、嗅覺等沉浸在虛幻的世界，體驗(yàn)虛擬環(huán)境所有的一切。這種“幻真感受”體驗(yàn)是多方面的，參與者可以全方位沉浸這虛幻世界中，這就是VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的首要功能，參與者能從自己的視點(diǎn)出發(fā)，使用自身本能和一些外部輔助設(shè)備對(duì)VR生成的虛擬世界進(jìn)行瀏覽和交互體驗(yàn)。所謂沉浸感（Immersion），即身臨其境的參與感。通常，科技館的球幕影院和4D影院就是沉浸感技術(shù)的代表。
第二點(diǎn)：體驗(yàn)交互性。
際上，我們看到的VR并不是一個(gè)靜態(tài)環(huán)境而是一個(gè)動(dòng)態(tài)并且開放的環(huán)境，這一環(huán)境的實(shí)現(xiàn)往往需要一些周邊設(shè)備和傳感器裝置。例如吉林省科技館真車模擬駕駛就通過6個(gè)自由度平臺(tái)加上奔騰B50真車上的電子傳感器，再結(jié)合計(jì)算機(jī)上的VR系統(tǒng)，體驗(yàn)者只需要進(jìn)入車內(nèi)并帶上VR眼鏡，就可以進(jìn)行仿真車駕駛，還能夠完成日常駕駛的所有操作。例如超車、漂移、走盤山路、環(huán)境惡劣路面駕駛等，這些都可以真實(shí)再現(xiàn)。在科技館里，常規(guī)大型展品，如地震避險(xiǎn)、太空漫游、虛擬滑雪、虛擬足球、虛擬戰(zhàn)爭(zhēng)游戲、模擬駕駛、虛擬風(fēng)暴等，這些都可以連接上述設(shè)備配合著VR游戲軟件就可以實(shí)現(xiàn)仿真互動(dòng)。常規(guī)展項(xiàng)展出需要很大占地面積的展品都可以通過VR技術(shù)連同輔助設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，從而形成占地面積小、展示新穎、互動(dòng)性強(qiáng)的新型體驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>
第三點(diǎn)：VR思維性。
VR虛擬設(shè)計(jì)可以體現(xiàn)在科技館內(nèi)關(guān)于工程、軍事、航空航天、航海等方面展品的展示。例如，青少年可以通過VR虛擬設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一棟自己蓋的大樓。首先選擇相應(yīng)的插件，由于插件上安有傳感器，計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別所選內(nèi)容，然后，通過操控桿操控虛擬畫面中的吊車，身臨其境的感受到自己真的在一個(gè)大型施工現(xiàn)場(chǎng)，建一個(gè)自己設(shè)計(jì)的大樓，最終，還可以通過VR界面看到自己的設(shè)計(jì)。類似吉林省科技館兒童展區(qū)展品“小小建筑師”。航海方面，通過數(shù)據(jù)手套自己組裝一個(gè)船，組裝好的船有儀表盤、舵、螺旋槳，組裝成功后可以出海航行，通過操縱桿、舵、油門，再配上周邊的風(fēng)和水，虛擬出航海的場(chǎng)景，讓參與者身臨其境感受到航海的樂趣。類似吉林省科技館水路交通展區(qū)展品“船的模擬駕駛”。
2 Internet與VR技術(shù)的結(jié)合對(duì)科技館虛擬場(chǎng)館建設(shè)的影響
現(xiàn)代人越來越多擁有智能手機(jī)和現(xiàn)代信息工具，Internet互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代人不可缺少的生活方式。現(xiàn)代科技館也漸漸跟現(xiàn)代信息接軌，利用Internet與VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，把科技館展品和一些科學(xué)原理展現(xiàn)給觀眾。網(wǎng)絡(luò)虛擬場(chǎng)館的構(gòu)建平臺(tái)的構(gòu)架涉及很多關(guān)鍵技術(shù)，其中3D場(chǎng)景建模是系統(tǒng)基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)。傳統(tǒng)模式從場(chǎng)景修訂、個(gè)性化定制、擴(kuò)展內(nèi)容方面存在不足，例如，研發(fā)齒輪機(jī)械傳動(dòng)這項(xiàng)展品，要讓每個(gè)齒輪按照事先設(shè)計(jì)好的形態(tài)運(yùn)動(dòng)起來，需要多次的更改，設(shè)計(jì)，磨合，試驗(yàn)，這一過程將耗費(fèi)大量的人力物力。而此時(shí)，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就起到作用了，用VR設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自己的想法，虛擬出齒輪和齒輪的咬合，再模擬出主動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)過程，一次性設(shè)計(jì)出合理的展品。相比拿實(shí)物來進(jìn)行的研究制作，VR設(shè)計(jì)會(huì)避免在實(shí)物研制過程中，齒輪發(fā)生卡死或是磨損的情況，降低在研發(fā)過程中因材料損耗而增加的成本。新的VR虛擬現(xiàn)實(shí)建立模型程序擁有巨大優(yōu)勢(shì)，填補(bǔ)了傳統(tǒng)模式的不足，應(yīng)用前景廣闊。新型虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合科技館，通過虛擬場(chǎng)景模型語(yǔ)言 X-VRML建立構(gòu)架科技館模型，并建立虛擬展品模型，讓觀眾通過APP或是網(wǎng)站進(jìn)行交互體驗(yàn)展品以及場(chǎng)館內(nèi)漫游等。虛擬現(xiàn)實(shí)科技館通過VRML建設(shè)，其中內(nèi)容可以涵蓋虛擬電子導(dǎo)覽、智能電子講解系統(tǒng)、智能展項(xiàng)體驗(yàn)系統(tǒng)。觀眾可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，仿真暢游科技館，帶上VR虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡時(shí)，就可以通過手拿控制器遙控VR場(chǎng)景中行走的速度，進(jìn)行館內(nèi)虛擬參觀。當(dāng)走到相應(yīng)展廳和相對(duì)應(yīng)展品附近時(shí)，通過遙控器開關(guān)點(diǎn)擊，就有語(yǔ)音對(duì)其展品進(jìn)行講解。針對(duì)體驗(yàn)性展品，可以通過手中遙控，伴隨著手和身體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真展品互動(dòng)體驗(yàn)，同時(shí)還有語(yǔ)音對(duì)其展品介紹。
3 VR在科技館科普實(shí)驗(yàn)的重要作用
在現(xiàn)實(shí)的科普教育活動(dòng)里，每當(dāng)科技館在演示和組織科普實(shí)驗(yàn)時(shí)候，都是科技館的老師在前面演示，同學(xué)們?cè)谙旅嬗^看。但是，常常有一些實(shí)驗(yàn)是在館內(nèi)完成不了的，比如一些帶有危險(xiǎn)性的和需要專業(yè)人員演示的實(shí)驗(yàn)，這種情況下，科普實(shí)驗(yàn)在一定程度上就受到了限制。我們通過VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就能夠改變這種局限性，我們可以利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來做每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在虛擬仿真環(huán)境中不但可以完成實(shí)驗(yàn)，并且還能夠參與互動(dòng)，這同樣也適用于一些需要大型場(chǎng)地的實(shí)驗(yàn)。舉個(gè)例子，一個(gè)滾開的油鍋，將裝有鍋三分之一的冰凍大蝦放入鍋內(nèi)，會(huì)是什么反應(yīng)？是大蝦被滾開油鍋炸熟？還是什么事情都不會(huì)發(fā)生？或者油會(huì)噴射出來著火？這種高危實(shí)驗(yàn)就不合適在場(chǎng)館制作，但是通過VR技術(shù)就能得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。VR技術(shù)不僅可以利用館內(nèi)設(shè)備進(jìn)行體驗(yàn)，用戶也可以自己購(gòu)買平時(shí)娛樂的VR裝備，來科技館網(wǎng)站進(jìn)行下載或是在線體驗(yàn)活動(dòng)，這樣就大大提高了科技館展品線上和線下的利用率，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)上，節(jié)約一些成本，并演示更多科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
4 結(jié)語(yǔ)
現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的“互聯(lián)網(wǎng)+”和“+互聯(lián)網(wǎng)”都是社會(huì)進(jìn)步表現(xiàn)。手機(jī)移動(dòng)終端與移動(dòng)終端VR設(shè)備，無疑代表著現(xiàn)代信息技術(shù)的進(jìn)步。科技館也要與時(shí)俱進(jìn)，不能停留在傳統(tǒng)的“打開門等觀眾上門”的方式中。VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就提供了讓觀眾來與不來科技館都能體驗(yàn)到科技館展品的機(jī)會(huì)。VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科技館中的應(yīng)用不僅是在展品展示和電子導(dǎo)覽上，還體現(xiàn)在科學(xué)表演和展品研發(fā)上，尤其體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)失敗和展品研發(fā)調(diào)試的損耗中，能夠降低成本。VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代科技館的應(yīng)用，是需要我們一步一步探索和研究的新課題，這項(xiàng)新的技術(shù)也會(huì)在未來科技館發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用。
【參考文獻(xiàn)】
[1]魏勇.基于VRML的虛擬校園交互式漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].吉林大學(xué)，2011.
以“為無人駕駛設(shè)計(jì)車，而不是為了車設(shè)計(jì)無人駕駛”的理念，馭勢(shì)科技從零開始設(shè)計(jì)了一種全新的交通工具品類：城市移動(dòng)包廂。
據(jù)悉，該無人車內(nèi)部座椅呈環(huán)形排列，普通汽車常見的方向盤和儀表盤均未搭載，儼然一座“城市移動(dòng)包廂”。同時(shí)，整車去除了傳感器布局，所有傳感器都自然融入車的流線型外形。車內(nèi)外具有多個(gè)屏幕，與乘客和行人自然互動(dòng)和交流。整體設(shè)計(jì)聚焦于城市出行、工作與娛樂一體化的消費(fèi)需求場(chǎng)景。
馭勢(shì)科技的無人駕駛技術(shù)，融合傳感器感知車身周圍環(huán)境，并集成機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)其進(jìn)行理解；集成定位方式實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下車輛與環(huán)境的精確相對(duì)定位；多冗余、高可靠的電控系統(tǒng)保障無人駕駛系統(tǒng)可靠；響應(yīng)云端調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)指令，實(shí)現(xiàn)交通效率最大化；配合無線充電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行全過程無人管理。
據(jù)悉，馭勢(shì)科技無人駕駛方案近期的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括高科技園區(qū)、景區(qū)、廠區(qū)、主題公園和度假村等相對(duì)封閉區(qū)域。中長(zhǎng)期將沿著低速到高速，封閉到開放的路線，實(shí)現(xiàn)基于無人駕駛的公共交通系統(tǒng)。
馭勢(shì)科技CEO吳甘沙認(rèn)為，包括無人駕駛在內(nèi)的智能駕駛產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展期，最新人工智能技術(shù)觸發(fā)了這一產(chǎn)業(yè)的爆炸式發(fā)展。在未來的3-5年中，這些技術(shù)將幫助智能車?yán)斫庹麄€(gè)世界。
馭勢(shì)科技表示，未來5-10年，公司將進(jìn)一步深耕城市各類交通場(chǎng)景，智能駕駛交通工具將提升城市運(yùn)輸效率，解決交通擁堵、能源浪費(fèi)和排放問題。同時(shí)亦可解放乘客的時(shí)間，提升經(jīng)濟(jì)效益，用“共享出行”破解“最后一公里”難題。
在這之前，馭勢(shì)科技CEO吳甘沙對(duì)媒體進(jìn)行了一次科普教育，并指出馭勢(shì)科技在降低自動(dòng)駕駛技術(shù)成本方面所處的嘗試和努力，他堅(jiān)信隨著成本的下降與技術(shù)的日益成熟，馭勢(shì)科技研發(fā)的無人駕駛汽車將在兩到三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。“至少可以用無人駕駛電動(dòng)車在園區(qū)內(nèi)解決代步難題”，這是吳甘沙的保守預(yù)測(cè)。
無人駕駛帶來的技術(shù)革命
馭勢(shì)科技是一家專注于自動(dòng)駕駛方案的初創(chuàng)公司，由前英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng)吳甘沙于2014年創(chuàng)辦。目前，馭勢(shì)已經(jīng)在北京房山設(shè)立了自動(dòng)駕駛示范運(yùn)營(yíng)區(qū)與研究基地。
“正如 AI，如果是一個(gè)老中醫(yī)的話題，它專治這么多痛點(diǎn)，人貴、人缺、人會(huì)犯錯(cuò)、費(fèi)錢、費(fèi)料，所謂的料就是比如說能源，還有費(fèi)時(shí)，而無人駕駛能夠改變這樣一個(gè)痛點(diǎn)。”吳甘沙強(qiáng)調(diào)。
在自動(dòng)駕駛技術(shù)出現(xiàn)之后，社會(huì)對(duì)這一技術(shù)有兩種說法――自動(dòng)駕駛與無人駕駛。但是由于該技術(shù)仍屬早期，且沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以業(yè)內(nèi)企業(yè)與行業(yè)專家對(duì)其定義與說法并無定論。吳甘沙認(rèn)為，自動(dòng)駕駛技術(shù)的普及趨勢(shì)可分如下五個(gè)階段：第一個(gè)是2007年出現(xiàn)的駕駛輔助階段；第二個(gè)是2015年出現(xiàn)的輔助駕駛階；第三個(gè)是2020年出現(xiàn)的高度自動(dòng)駕駛階段；第四個(gè)是2020年出現(xiàn)的限定場(chǎng)景的無人駕駛階段；第五個(gè)是2030年以后出現(xiàn)的全天候全區(qū)域無人駕駛階段。其中第二至三個(gè)階段為自動(dòng)駕駛階段，即人與機(jī)器共同駕駛。而第四至五個(gè)階段就是不需要人類操作的無人駕駛階段了。
自動(dòng)駕駛汽車需要使用多種傳感器，包括激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)以及攝像頭。目前業(yè)內(nèi)的自動(dòng)駕駛測(cè)試車多使用了Velodyne價(jià)格昂貴的64線激光雷達(dá)，其單個(gè)的售價(jià)已經(jīng)超過70萬元人民幣，這也是阻礙自動(dòng)駕駛技術(shù)普及的重要障礙。而馭勢(shì)科技則通過傳感器融合、深度學(xué)習(xí)以及視覺定位技術(shù)有效降低了自動(dòng)駕駛在硬件方面的成本。
吳甘沙說，與同類無人駕駛汽車相比，馭勢(shì)科技研發(fā)的產(chǎn)品成本只是前者的三分之一。
首先，觀察多傳感器融合方面，與其他廠商不同，S勢(shì)科技的測(cè)試車則采用了價(jià)格較低的16線、32線激光雷達(dá)產(chǎn)品，并通過傳感器融合技術(shù)手段讓搭載低線束激光雷達(dá)的自動(dòng)駕駛汽車有了上路的條件。而至于采用效果略差的低線束產(chǎn)品的原因則主要是為了降低激光雷達(dá)的成本。據(jù)吳甘沙介紹，目前業(yè)內(nèi)的傳感器融合有兩大路徑：第一是馭勢(shì)目前在做激光雷達(dá)+視覺方案。第二是車廠在做的毫米波/超聲波雷達(dá)+視覺的融合方案。馭勢(shì)通過傳感器融合的技術(shù)，吳甘沙表示能夠提升16線或是32線雷達(dá)的性能，并且夠做到了滿足自動(dòng)駕駛汽車上路行駛的性能要求。
其次，觀察視覺傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。攝像頭能夠識(shí)別車輛與路標(biāo)，是自動(dòng)駕駛的一個(gè)重要傳感器，但是視覺會(huì)受到光照條件的影響，例如陽(yáng)光直射，而產(chǎn)生錯(cuò)誤。
吳甘沙團(tuán)隊(duì)首先改進(jìn)了攝像頭，例如使用雙目深度攝像頭，能知道物體的距離與面積。第二是改進(jìn)視覺的算法，用深度學(xué)習(xí)算法提升攝像頭對(duì)道路標(biāo)示、車輛的識(shí)別率。再次，觀察視覺定位方面。通過各種傳感器來感知環(huán)境只是自動(dòng)駕駛汽車上路的第一步，要想正常運(yùn)行，自動(dòng)駕駛汽車還需要定位技術(shù)，目前業(yè)內(nèi)的解決方案通常是 GNSS RTK定位+高精度慣性導(dǎo)航兩種方案，但是這兩套方案有一些弊端。第一是GNSS RTK屬于高精度GPS定位方案，但是GPS會(huì)受到時(shí)間、天氣、建筑物遮擋等因素的影響。第二是目前業(yè)內(nèi)也在使用光纖陀螺儀作為慣性定位方案，但是這一零部件一般都是導(dǎo)彈使用的，價(jià)格太貴。所以馭勢(shì)科技又自行研發(fā)了一套基于視覺的定位方案，具體原理就是通過對(duì)比攝像頭拍攝的每一幀圖像來確定位置，但是由于行車環(huán)境多樣，會(huì)碰到樹葉、花草等會(huì)動(dòng)的場(chǎng)景，這些場(chǎng)景又會(huì)影響定位效果。所以馭勢(shì)又通過將車道線、路標(biāo)、標(biāo)志牌等固定物體來如識(shí)別算法中去，來增強(qiáng)視覺定位能力。
“在有了GNSS RTK+視覺定位技術(shù)之后，馭勢(shì)科技的自動(dòng)駕駛測(cè)試車能夠在全世界最復(fù)雜的西直門立交橋下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位?！眳歉噬硰?qiáng)調(diào)。
無人駕駛解決城市交通難題
當(dāng)中國(guó)社會(huì)步入消費(fèi)升級(jí)新階段，家用汽車數(shù)量不斷增加，城市交通擁堵成為影響人們生活的固疾。
“堵車導(dǎo)致了違規(guī)駕駛，導(dǎo)致很多交通的事故，事故又使得路更堵，百公里的能耗上升、能源效率下降，而且我們現(xiàn)在有霧霾，廢氣排放。大城市的交通時(shí)間每天在2.5小時(shí)左右。另外一方面，我們停車也變得很困難，一輛車96%的時(shí)間是停著的，而且需要兩個(gè)停車位，很多大城市15%以上的土地是用來停車的，房?jī)r(jià)之所以貴，也有一部分原因是因?yàn)檐嚩?。因此我們只能居住在郊區(qū)，大量的時(shí)間浪費(fèi)在路上?！眳歉噬硨?duì)外宣稱。
如今，網(wǎng)約車風(fēng)行，但吳甘沙認(rèn)為，網(wǎng)約車無法解決這些問題。首先，網(wǎng)約車仍然需要司機(jī)，其實(shí)并沒有有效降低出租車的成本。其次，網(wǎng)約車的出現(xiàn)，讓原本不上路運(yùn)營(yíng)的私家車也上路了，反而加重了擁堵。再次，相較于出則車，網(wǎng)約車其實(shí)更難監(jiān)管，最后總體上反而是并沒有帶來社會(huì)效益的提升。
吳甘沙認(rèn)為無人駕駛技術(shù)的普及不僅可以提高出行效率，還會(huì)給社會(huì)整體生產(chǎn)力帶來巨大的增量，帶動(dòng)一系列跟交通產(chǎn)業(yè)相關(guān)事物發(fā)生改變，這其中蘊(yùn)含著巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)，所有跟人或者物都可能被重新定義。
今天，北京600萬輛機(jī)動(dòng)車，絕大多數(shù)是私家車。出租車只有7萬輛。有了無人駕駛以后，我可以從根本性上改變這一格局，從6百萬輛車減到200萬輛。我通過大數(shù)據(jù)的調(diào)度算法，根據(jù)全城的人群的分布和出行的規(guī)律，可以把這200萬輛車分布在城市的各個(gè)角落，每個(gè)人一叫車，就來車，出租車費(fèi)降到今天的三分之一。
當(dāng)自動(dòng)駕駛成為新潮流，它帶來的變化包括：第一是不需要司機(jī)，成本降低。第二是交通效率提升，汽車能夠互聯(lián)互通的時(shí)候，算法能夠通過調(diào)度來讓汽車通過路口。第三是降低交通事故，由于沒有人類司機(jī)，自動(dòng)駕駛汽車的交通事故率將會(huì)大幅降低。第四是節(jié)省城市空間，首先，自動(dòng)駕駛汽車完成接送乘客或貨物之后，繼續(xù)運(yùn)行，不需要停車。其次，晚上停車的時(shí)候可以開到郊區(qū)停車場(chǎng)充電，不需要城市空間。第五是提升社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，因?yàn)椴恍枰祟愰_車，乘客可以在車內(nèi)辦公、娛樂、工作，提升社會(huì)效益。
馭勢(shì)兩到三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化
“2016年是自動(dòng)駕駛爆發(fā)的一年。”吳甘沙說。
截至目前，谷歌、寶馬、Uber、沃爾沃等公司研制的無人駕駛汽車紛紛上路測(cè)試駕駛。馭勢(shì)科技從事自動(dòng)駕駛技術(shù)研究也已有兩年?！白鳛橐患覄?chuàng)業(yè)公司，馭勢(shì)希望能夠成為中國(guó)第一家，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輔助駕駛和無人駕駛商業(yè)化的公司?！眳歉噬硨?duì)媒體宣稱。
他希望，馭勢(shì)科技能夠?qū)⒊杀据^低的自動(dòng)駕駛方案在未來兩到三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，其商業(yè)化的含義包括在量產(chǎn)車上搭載馭勢(shì)科技的自動(dòng)駕駛技術(shù)以及在景區(qū)等封閉場(chǎng)所運(yùn)營(yíng)的低速自動(dòng)駕駛汽車。
吳甘沙對(duì)媒體透露，馭勢(shì)目前已經(jīng)與多家整車廠商進(jìn)行了合作，而馭勢(shì)科技提供的解決方案也已經(jīng)在這些廠家進(jìn)行測(cè)試。馭勢(shì)技術(shù)最快能夠在2019年出現(xiàn)在量產(chǎn)車上。而封閉園區(qū)則具有道路環(huán)境固定，使用條件穩(wěn)定性高等條件，馭勢(shì)科技的低速自動(dòng)駕駛車輛有望于2018年就在一些園區(qū)進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營(yíng)。
當(dāng)然，在推進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)商業(yè)的道路上，吳甘沙也指出馭勢(shì)科技還有三大問題需要解決。
首先，需要盡快將技術(shù)從原型變成產(chǎn)品，這里面需要大量的數(shù)據(jù)積累和測(cè)試。馭勢(shì)科技給出的解法是通過增加測(cè)試車數(shù)量、與其他廠商合作等方法。
其次，要解決制造、供應(yīng)鏈管理這一道難關(guān)。在高速行駛的汽車方面，馭勢(shì)采用的打法是與整車廠商合作，為他們提供技術(shù)方案，但是在低速自動(dòng)駕駛車方面，馭勢(shì)則希望能夠自己生產(chǎn)。吳甘沙表示，雖然存在代工的可能，但是由于自動(dòng)駕駛汽車在硬件上也還要比手機(jī)復(fù)雜的多，且牽扯安全因素，自行生產(chǎn)才是最佳的解決方案。
最后，馭勢(shì)需要擴(kuò)充團(tuán)隊(duì)規(guī)模，該公司目前有50多人，而Uber在匹茲堡就有500多名員工，想要在競(jìng)爭(zhēng)激烈且科技含量極高的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域分一杯羹，公司一直在招募更多的優(yōu)秀人才加入。
平心而論，自動(dòng)駕駛和無人駕駛的安全問題一直是人們所擔(dān)心的。2016年特斯拉的Autopilot出現(xiàn)事故，世界范圍內(nèi)又開始質(zhì)疑自動(dòng)駕駛技術(shù)。對(duì)此，吳甘沙強(qiáng)調(diào)，“特斯拉的事故原因不是輔助駕駛本身，而是將輔助駕駛用成了自動(dòng)駕駛。在駕駛員將車輛開到危險(xiǎn)境地時(shí)，自動(dòng)輔助駕駛系統(tǒng)可以幫助人來避免這些危險(xiǎn)，減少事故的發(fā)生?！?/p>
