AR/MR实训室
2025-09-30 17:21:44 

AR/MR智能实训室建设与应用解决方案

一、实验室定位:面向未来科技与产业融合的创新实践平台

增强现实(Augmented Reality, AR) 与 混合现实(Mixed Reality, MR) 技术作为新一代人机交互的核心载体,正在深刻改变医疗、教育、工业、文旅等多个领域的信息呈现方式与操作模式。为顺应全球虚拟现实产业发展趋势,对接国家“数字经济”与“新工科/新医科”建设战略需求,我校于2017年启动建设 AR/MR智能实训室,致力于打造集教学、科研、实践与社会服务于一体的综合性数字化创新平台。

本实训室主要承担《医学VR/AR技术》《VR虚拟仿真实验综合训练》《虚拟现实交互设计》《虚拟仿真产品制作》等相关课程的实验教学任务,同时支持学生开展创新项目开发、毕业设计、学科竞赛及产学研合作,是推动专业内涵发展、提升学生数字素养与工程实践能力的重要支撑基地。

AR_MR学实训室.


二、发展历程:从基础建设到产教融合的持续升级

自2017年启动建设以来,AR/MR实训室始终坚持“以行业需求为导向、以技术应用为核心、以能力培养为目标”的发展理念,历经三个发展阶段:

  1. 初期建设阶段(2017–2019)
    完成基础硬件配置,引入HTC VIVE等主流VR设备,初步构建沉浸式虚拟现实教学环境,满足基础课程教学需要。

  2. 功能拓展阶段(2020–2022)
    引入一体式VR头显、AR眼镜(如Microsoft HoloLens 2、Magic Leap、Nreal Light等)、动作捕捉系统及空间定位设备,逐步向AR/MR融合方向升级。

  3. 深化应用阶段(2023至今)
    推进软件平台建设,搭建虚拟现实开发引擎(Unity/Unreal Engine)、三维建模工具链、云渲染服务平台,推动“做中学、研中创”的教学模式转型。

目前,实训室已形成较为完善的软硬件生态体系,具备开展多层次、多类型AR/MR教学与研发的能力。


三、系统配置:先进完备的软硬件支撑环境

1. 硬件系统

设备类别配置说明
高性能计算终端配备13台高配计算机,搭载i7/i9处理器、NVIDIA RTX系列显卡、大容量内存与SSD硬盘,满足3D建模、实时渲染、程序开发等高强度运算需求
VR/AR/MR头显设备- HTC VIVE Pro × 2 套:支持房间级追踪,用于高精度虚拟仿真训练<br>- 一体式VR头显(Pico Neo、Quest系列)× 若干:便于移动教学与小组协作<br>- AR/MR眼镜(HoloLens 2 或同类设备):支持虚实叠加、手势识别、语音控制,实现真实空间中的三维信息交互
辅助输入设备手柄控制器、数据手套、眼动仪、全身动作捕捉系统(可选),提升交互自然度
网络与存储系统千兆校园网接入,配备NAS网络存储设备,支持多人协同开发与资源共享

✅ 所有设备支持分组轮训,满足30人以内班级的常态化教学与项目实践需求。


2. 软件系统(持续建设中)

软件模块功能描述
虚拟现实开发平台集成Unity 3D、Unreal Engine引擎,预置常用插件与模板库,降低开发门槛
三维建模与动画工具Maya、Blender、ZBrush、3ds Max 等,支持人体解剖模型、医疗器械、场景建模
AR/MR内容创作平台Microsoft Mixed Reality Toolkit (MRTK)、Vuforia、ARKit/ARCore 开发框架,支持跨平台部署
项目管理与协作系统Git版本控制系统、Jira任务管理平台、云协作空间,保障团队高效协同
教学资源管理系统自主开发或集成LMS平台,实现课件上传、作业提交、成绩评定、学习进度跟踪一体化管理

AR03.

四、核心功能:多层次、全链条的教学与科研支持

1. 课程实验教学

  • 支持《医学VR/AR技术》中的人体解剖可视化、手术路径规划、病理模拟展示;
  • 在《虚拟现实交互设计》中开展UI/UX设计、手势识别逻辑测试、情境化交互原型开发;
  • 通过《虚拟仿真产品制作》完成从创意构思、脚本编写到成品发布的全流程训练。

2. 项目式实践与创新训练

  • 学生可组建团队,围绕医疗培训、工业维修、智慧教育等领域开发AR/MR应用;
  • 支持参加“互联网+”、“挑战杯”、“中国大学生计算机设计大赛”等赛事;
  • 提供导师指导、原型测试、成果孵化等全过程支持。

3. 产学研协同创新

  • 对接医院、企业、研究院所,承接横向课题与技术服务项目;
  • 典型案例:为附属医院开发“基于HoloLens的术前规划辅助系统”;为制造企业提供“AR远程专家指导平台”;
  • 推动科研成果转化,助力区域数字经济发展。

五、典型应用场景(以医学领域为例)

应用方向实现方式
解剖学教学利用AR眼镜将3D人体模型叠加在真实桌面上,学生可360°观察器官结构,进行拆解与标注
临床技能培训MR环境中模拟穿刺、插管等操作,系统实时反馈角度、力度、位置偏差
手术规划与导航将患者CT/MRI数据转化为三维模型投射至视野中,辅助医生制定个性化手术方案
康复治疗辅助开发AR游戏化训练系统,提升患者肢体协调性与认知恢复效率
远程会诊支持医生佩戴MR设备,接收远端专家的实时标注与语音指导,实现“面对面”协作

六、育人成效与社会价值

1. 促进教学模式革新

  • 实现“理论—虚拟—实操—反馈”闭环教学,提升学生的空间感知力、创新思维与动手能力;
  • 推动“教师主导”向“学生中心”的转变,激发自主探究热情。

2. 强化产教深度融合

  • 与行业头部企业建立联合实验室或实习基地,打通“课堂—项目—岗位”成长通道;
  • 毕业生具备较强的AR/MR开发与应用能力,深受用人单位欢迎。

3. 服务一流课程与专业建设

  • 支持申报国家级/省级虚拟仿真实验教学一流课程(“金课”);
  • 助力“人工智能+医学”“数字健康”等新兴交叉专业方向发展。

七、未来发展规划

发展方向具体举措
🔹 技术升级引入轻量化AR眼镜、AI驱动的智能助手、脑机接口等前沿技术,探索下一代交互形态
🔹 平台拓展建设云端AR/MR开发平台,支持远程访问与跨校区协同开发
🔹 课程体系建设开发系列化校本教材与微课资源,形成完整的AR/MR人才培养体系
🔹 开放共享机制向兄弟院校、医疗机构、企业开放部分资源,打造区域性AR/MR应用示范中心

八、结语:让虚实交融,赋能未来教育

AR/MR实训室不仅是一个技术空间,更是一个孕育创新思维与跨界能力的成长摇篮。在这里,学生不再只是知识的接受者,而是成为虚拟世界的建构者、现实问题的解决者、未来科技的引领者

我们坚信,随着5G、AI、边缘计算等技术的不断成熟,AR/MR将在教育领域释放更大潜能。本实训室将持续紧跟技术前沿,深化教学改革,拓展应用场景,努力建设成为国内领先、特色鲜明的智能实训示范基地。


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