基于MR技术在自动售票机展示中的教学实践研究

严善林 魏九妹

济南工程职业技术学院，山东 济南 250200

随着科技的进步，虚拟现实技术正在日益蓬勃发展，而近年来世界各个领域也都对虚拟现实技术予以了高度重视，也使得虚拟现实技术逐渐成了各应用领域研发的热门话题。虚拟现实技术是一种包括了自动控制、控制工程、电脑图形学、硬件设计、模式辨识、人工智能、多媒体教学科技、软件工程、传感信息、图像可视化信息、电脑视觉和计算机动画信息等诸多内容的计算机综合科学技术，而在计算机的不断发展下，虚拟现实技术的应用也在进一步的推广与普及［1］。通过虚拟现实MR技术对自动售票机结构模拟操作，充分了解设备结构和设备操作使用流程。

《教育部关于进一步推进职业教育信息化发展的指导意见》（教职成〔2017〕4号）要求，“进一步完善信息化教学大赛制度，国家与地方每年举办职业院校信息化教学大赛，提高参与率，积极转化大赛成果并广泛共享。”信息化教学也是当下教育理念变革的热点之一。而信息化教学实践则是要求在信息化的大环境下，教育者根据教学内容合理利用多种信息化手段和资源，有效解决教学中的重点与难点问题。本文将自动售票机操作课程与信息化教学紧密结合，便于学生更好地理解掌握城轨自动售票机相关理论及实践操作。

一、混合现实技术研究现状

随着2010年上海世博会等重大的国际博览会活动在我国的开展，数字化的各类展览形式深受广大观众的热议和青睐，利用数码技术的表现手段也开始越来越为人所关注并有愈演愈烈之势，但是在商业性的产品展览活动中这种技术性的表现手段在国内却还未被完全的运用和发展。

虚拟现实、强化真实和混合真实等都是基于电脑仿真技术的兴起为历史背景而形成的［2］。三者之间既有差异又有所密切联系，可以说明混合现实MR是由虚拟现实、强化真实而蓬勃发展起来的，同时三者的科技发展趋势也相互影响彼此交叉，协同发展。

单纯从“混合现实”这样的数字技术，或者仅仅是从产品演示的视角来看，国外关于这两个方向的研究都相当全面和广泛，但结合二者的研究则较为少见。当前，中国致力于产品陈列设计的艺术相关人才，多数毕业于艺术类专业以及商品市场营销类专业，对设计美学、产品与行销战略等方面均具备诸多认识，但却相对欠缺与创新技术融合发展的设计思维与前瞻眼光。

二、混合现实技术特点

混合真实技术在信息展示设计的实际应用中，往往要求形成一种比当前计算机时代更加直观和自由的信号环境，利用各种传感器装置和多维的信号传输，而不受时间、空间的约束，既基于真实世界又超出了真实世界；这一环境中拥有高度个性化的输入与输出，人们可以沉浸其间、出入自如并能与它实现天然的交互作用［3］。也因而，混合现实展示技术同时具备真实感、即时互动式和构想性的特征。

（一）真实性

相比于以往的虚幻实际显示技术来说，混合虚拟现实显示技术主要的优势就放在其模拟性、真实程度，以及亲临其境的临场感的产生。虚拟现实通常只是显示由计算机仿真的虚拟世界，而混合虚拟现实显示的科学技术，却能使虚拟世界和真实世界充分地融入，让观者更为身临其境，激发更多栩栩如生的感觉体验。

（二）实时互动性

在原有虚拟现实显示技术与传统实物显示技术的基础上，通过混合虚拟现实显示技术使二者相结合，犹如一个建立在电脑虚幻与实际感觉世界中间的一个展示桥梁，让消费者们在虚幻与实际中间能够自如地穿梭，从而突破了传统静态显示的呆板与讯息传达的单向性，真正地完成了各种人与物间的交互和沟通。

（三）构想性

MR技术应用和开发的空间将非常巨大，而随着科技进步，多媒体、计算机科学在一些领域的不断发展，混杂实际显示技术的类型也会进一步扩大。透过与已有的增强现实技术（扩增实境）、虚拟现实等技术手段的交叉与叠加应用，亦可产生出全新的虚拟现实显示技术［4］。而科学的发展无止境也为混合实际显示技术的开发提供了无尽的可想象空间。

三、传统产品展示形式弊端

传统自动售票机结构展示是根据厂商提供的二维图纸，无法给使用者提供全方位、立体直观的展示，学习者在结构学习过程中无法充分透彻掌握，从而使学习受到限制。

（一）缺乏互动体验

在传统商品陈列过程中，由于陈列形态的单调和呆板或者是陈列形式的千篇一律的模式，已无法满足学习者希望进一步认识商品的个性化欲望。

人们往往有这样的体会，当一个操作比较复杂或科学质量相对而言较高的商品，仅仅透过平面海报或商品实物平静地展现在人们眼前时，人们就很可能会由于不知道怎样使用它，又或者不知道它存在的价值而放弃了购买。因为单纯的外表呈现，根本无法把商品中更多正确、价值的讯息合理地传达至消费者本身，因此商品和消费者本身相互之间也没法形成更多的共鸣点。

哪些商品是市场消费者最希望了解的，怎样使市场消费者在限定的时间和空间内，尽量多地知道商品信息，怎样抓住市场消费者的眼睛，怎样使市场消费者在经过商品介绍后不但对商品留下深刻印象，而且还能形成好感从而形成强烈购物欲，这类以消费者利益为主要中心的个性化提问，实际上都是中国传统商品陈列设计业必须反思与突破的地方。

（二）信息接受被动型

中国传统的商品陈列建筑设计是沿袭着中国传统的“推”式销售管理模式下产品设计的，全部的商品讯息由商店运用各类显示技术手段“推”给消费者。这也就使得中国传统形态的商品陈列建筑设计，发展至今几乎已经进入到了一种瓶颈状态。商品陈列者必须挖空心思运用不同造型元素和不同质地的物料来做产品设计，特别是在近二十多年的商品陈列建筑行业里，各具特色的商品陈列形态已经层出不穷，且创新改进的速率也日益提高［5］。但显然愈来愈多的商品陈列设计者已经进入“形式法则”的怪圈，一味地寻求展示形式的新奇而忽视了产品展示的实质目的。目前，许多展示行业过分重视展架、陈列等形状、款式美观度方面的产品设计，缺乏对“商品—客户”二者之间互动的考虑。

但是，随着现代经营理念的发展和变化，商品陈列空间设计也需要在这种模式变化中探索出新的创意方式。展出的商品之间不仅存在被动地看或不看的关联，而且借助各种动态化、交互化的展览方式，把消费者主动引入到商品的陈列当中，同时能够实现消费者个性化的了解需求，从不同层面各个视角来深入认识和感受被展出的商品。

四、混合现实技术在自动售票机展示应用的优势

自动售票机控制系统的设计，根据各部门功能要求的不同可分为以下五大部分，习惯上叫做五个模块，分别为控制系统模组、主控模组、（与各站管理中心）联系模组、装置单元组成模组，以及维护模组［6］。

监控模组是手动售票机控制系统的重要核心监控模组，涉及各类技术参数添加与更新、控制系统状态检测、指令交换与管理、服务模式变换等，同时也是整个控制系统的管理枢纽。

主服务模块，是整个系统界面展示、购票服务以及充值服务的主体。包含了界面模块、业务流程处理、大数据分析、异常管理、硬件设备响应管理等。

界面模块主要是为旅客提供用于车票和充值服务的界面显示、页面切换、消息提醒等相关信息提示功能，是旅客和系统互动的重要门户。因为其和主要服务有关，故细分到主要服务模块。

通信模块，是在自动售票机控制系统内和列车控制中心相互之间实现消息通讯、指令交换、各种数据打包式上传、各类参数加载、更新、运行计时任务等功用的组成部分，是在控制系统内和外界（列车管理中心）相互之间实现连接的主体。

设备单位一般包括铸币单位、货币单元、流通单位等部分组成。上述模块的实物上就是具体的硬件设备，并具有一定的功能接口。设备模块功能上一般是设置一定的流程，并可以通过调用上述界面来使用硬件设备，从而完成具体服务。

维修模块，主要是以页面形态供工作人员完成交易信息、设备状态检查、保养、修理等操作，及按流程完成日常更换钱票箱使用等。

根据自动售票机真实结构，运用三维制图软件制作出简单的结构图，进一步构建整个自动售票机架构系统［7］。效果图确定之后，由数模师根据效果图完成三维模型创建，利用虚拟现实技术可以将设计模型置入虚拟场景，设计上可以感受自动售票机在现实情境中的体验。但传统的VR沉浸式技术只是允许用户直接感受到虚拟环境，而设计人员却无法直接和VR使用者进行互动，而MR混合现实技术则防止了此类状况的出现。首先MR混合现实技术采用了手势识别，模仿人类自然的动作行为，显示高清的全息影像，再采用MR透明屏幕，使用者可以无障碍观察外部世界，同时与多名显示器眼镜佩戴者针对虚拟的设计展开直接交流。

不同于VR的头戴沉浸式感受，MR的互动方式感受更为直观。在物联网时代，人机互动已经不再是电气化机械控制，而更多的是利用图像、语音指令来操作，同时由于物联网人工智能、语音手势操控等新科技的加入，人们对人机之间的互动需求也愈来愈高，并希望将用户的学习成本大大减少［8］。因此自动售票机设计中的人机互动也是虚拟信息交流的重要基础，在设计阶段，可以通过MR混合现实技术真实模拟人机交互方式，设计师能够在最大程度模仿使用者的实际体验，并与其体验者进行沟通探讨交互方式和内容，从而极大提升了产品设计中创新迭代的效果和真实性。这种混合现实技术，不但能够模仿传统的机械键盘或是触屏式操作方法，而且还能够利用全息投影技术将信息直接显示在实际环境中。相对比传统的照片显示或是动画呈现，这种模拟技术更为现实有效，而且便于编辑调整，评审者们可以迅速对比不同的设计方案，从而决定最终实施方案。

五、信息化教学实践活动

学生通过雨课堂客户端进入课程，通过课前观看微课视频及行为规范相关材料自主学习，教师根据课前反馈调整课堂教学活动。

首先根据“自动售票机故障”这一短视频导入课程内容，带领学生思考自动售票机故障原因，逐步讲解自动售票机的结构组成、工作原理等内容，通过三维仿真动画演示，熟悉自动售票机结构［9］。在观看过程中，提醒学生注意学习的重点内容，通过MR技术，使学生身临其境，动手操作，进一步巩固教学重难点，完成教学目标。

在整个教学过程之中，以学生为主体，通过线上线下教学相结合，开设情景设计、知识学习、仿真演练、实践操作过程进行能力提升。

六、结语

随着现代科技的发展，混合现实技术也开始被逐步使用于人类经济社会生活的各个领域中，而混合现实MR发展与广泛应用也对产品展示产生着更加重要的影响［10］。产品通过使用混合虚拟现实技术，可以完成整个生产制造流程的数字化，而虚拟现实产品的设计过程无论在信息存储方式或功能上都和真实计算机模型类似，高度相似性的虚拟现实产品设计思想推动了虚拟现实技术的发展，并使之变成了产品设计结构展示中的主要方法。

实践表明，将信息化手段引入教学全过程，不仅有效地激发了学生的学习热情，同时提高了学生分析问题和解决问题的能力，最终使得教学目标圆满达成。