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        職教實訓教學中應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的相關(guān)問題研究

        2020-08-15 13:28:34黃聰黃鶯
        科技創(chuàng)新導報 2020年17期
        關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實技術(shù)

        黃聰 黃鶯

        摘? ?要:職業(yè)教育注重學生的動手能力,希望把學生培養(yǎng)成為具有職業(yè)技能的技術(shù)人才。隨著科技的發(fā)展計算機已經(jīng)普及,5G時代即將到來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也日臻完善起來,虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職教實訓課中的應用,克服了職教實訓教學缺乏教具的困難,通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬真實的場面進行實訓教學,因此引進了虛擬現(xiàn)實的技術(shù),有助于職教實訓課的發(fā)展。

        關(guān)鍵詞:職教實訓教學? 虛擬現(xiàn)實技術(shù)? 相關(guān)問題研究

        中圖分類號:G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:1674-098X(2020)06(b)-0204-02

        職業(yè)教育注重學生的動手能力,希望把學生培養(yǎng)成為具有職業(yè)技能的技術(shù)人才。因此比較重視對學生進行實訓教學,由于在一些實訓教學中缺乏教具,還有的由于條件限制,很難做到一個班級的學生同時進行實訓,因此在實訓教學中引進了虛擬現(xiàn)實的技術(shù),有助于職教實訓課的發(fā)展。

        1? 職教實訓教學的問題

        目前職教實訓存在一些問題。

        1.1 龐大生產(chǎn)設(shè)備的維護檢修無法復制

        在職教的實訓課中有很多是大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備的維護檢修實訓,比如鐵路線路旁大量的信號設(shè)備,設(shè)備多且投資巨大,高校為了完成實踐教學任務,盡可能安排有限的資金投入,但構(gòu)造出的鐵路線路場景與真實場景無論規(guī)模上還是數(shù)量上都存在一定差距,因此實踐教學質(zhì)量提高較慢。

        1.2 危險場面實訓困難

        在職教的實訓教學中對于危險場面的實訓難以實現(xiàn),比如一些高空作業(yè)場面如果學生不到現(xiàn)場,就感受不到實訓的氣氛,但是這么多學生都沒有高空作業(yè)證明,也沒有條件去體驗高空作業(yè)的危險性,所以對于這種實訓課只能通過老師的描述來理解了。

        1.3 不能每人操作

        在軌道交通控制類的實訓中由于設(shè)備有限因此不可能每個人都有實訓的機會,比如德國西門子公司的S700K型轉(zhuǎn)轍機、國產(chǎn)ZYJ7型轉(zhuǎn)轍機、國產(chǎn)ZD(J)9型轉(zhuǎn)轍機等設(shè)備單價高,零件數(shù)量大且精密性強,導致學校采購數(shù)量較低,因此一節(jié)課要學生輪流來進行實訓,因此做不到每個人都有實訓的機會。

        2? 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢

        虛擬現(xiàn)實技術(shù)是基于電腦軟件的一種模擬技術(shù),這種技術(shù)可以讓體驗者有一種身臨其境的感覺,虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以提供一個虛擬的三維空間,讓體驗者有一種模擬真實的感覺。目前這種虛擬現(xiàn)實技術(shù)在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應用,由于應用效果很好,因此這項技術(shù)有很好的發(fā)展前景。

        2.1 硬件設(shè)備

        為了達到惟妙惟肖的真實的效果,虛擬現(xiàn)實技術(shù)需要一些硬件的支持,它的硬件設(shè)備主要有VR設(shè)備、頭盔、眼鏡、顯示器等。

        2.1.1 VR設(shè)備

        VR設(shè)備是一套虛擬現(xiàn)實軟件和硬件操作系統(tǒng),它包括3D顯示系統(tǒng),還有頭盔、眼鏡等硬件設(shè)備,用戶帶上頭盔眼鏡之后仿佛置身于真實的場景當中,通過自己操作可以模擬真實的場景,學生可以利用這種虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行各種課程實訓教學。

        2.1.2 顯示系統(tǒng)

        大場景的顯示系統(tǒng)提供360度的立體畫面,給人一種真實的體驗,體驗者可以無死角地進行觀察,完全模仿真實效果學生可以利用它進行實訓教學。

        2.2 虛擬現(xiàn)實的優(yōu)點

        2.2.1 有真實感

        虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以把學生帶入一個模擬現(xiàn)實的空間,它的真實感完全可以達到以假亂真的感覺。用戶在體驗虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的時候,不是在屏幕上看到立體畫面,而是仿佛置身在現(xiàn)實當中人有一種代入感,好像走到了現(xiàn)實當中還可以通過數(shù)據(jù)手套,進行操作更加強了真實的感覺還具有實用性。

        2.2.2 交互感覺

        虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過人機對話產(chǎn)生一種真實的交互感覺,更增加了真實感。通過數(shù)據(jù)手套等設(shè)備可以模擬真實的操作場景,進行一些訓練和操作。在虛擬現(xiàn)實中用戶的一切體驗,都模仿真實的感官感覺抓握拿取東西都會產(chǎn)生真實的效果,人的視野也會隨著頭部的轉(zhuǎn)動來改變,而不是對著屏幕來看固定的圖像。通過各種感官的交互式的互動體驗完全達到一種真實的模擬現(xiàn)實的感覺。

        2.2.3 多人協(xié)同體驗

        虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以進行多人的群體體驗,一個班的學生可以分成幾批帶上頭盔,一起進行虛擬現(xiàn)實的實訓學習。虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)達到了多人協(xié)同作業(yè)的技術(shù)境界,因此學生在實訓中可以互相配合,每個人都有自己的視角在虛擬現(xiàn)實中,和真實世界一樣互相進行交互式的操作。

        3? 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用效果

        這種虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以相得益彰的用于職教學生的實訓當中,解決教具少不能多人進行實訓等困難,通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以組織學生一起進行各種場景的實訓教學活動。

        3.1 得到真實的實訓體驗

        將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用在軌道交通控制類專業(yè)實踐教學中,由于學生可以通過各種器官的體驗產(chǎn)生真實的交互感覺,所以可以提高實訓的效果。這種模擬現(xiàn)實的實訓學生可以通過自己動手,得到真實的體驗是看視頻和看書所不能產(chǎn)生的真實經(jīng)驗。可以把學生帶入真實的實訓場面當中,學生通過這種模擬現(xiàn)實的技術(shù)可以得到交互式的真實體驗,通過反復的練習可以掌握看書所學不會的操作技術(shù),達到職業(yè)崗位所需要的實訓的教學要求。這種教學方式給學生提供了操作機會,使以前無法完成的實訓學習成為可能。

        虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以給學生提供任意的鐵路維護檢修教學場景,比如信號機維護檢修、軌道電路設(shè)備維護檢修、道岔轉(zhuǎn)轍機維護檢修、鐵路信號電路故障查找等各種虛擬現(xiàn)實場景,學生們借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以得到真實的體驗機會,解決了實踐教學中以往由于設(shè)備場地的限制所達不到的教學效果。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以進行各種鐵路信號設(shè)備維護檢修的實訓操作,在現(xiàn)實中軌道交通控制是高職軌道交通類院校的一個很重要的專業(yè),軌道交通控制的設(shè)備都是比較貴重的,工具也價值不菲,而且在操作中這些都是易耗品每次實訓都要付出很多成本資金,現(xiàn)在完全可以應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行實訓教學,學生在虛擬的世界里可以體驗到真實的感受,然后運用指導教師所教的技術(shù)進行反復的維護檢修操作訓練,不用擔心損壞了零件所造成的損失,也不計成本地進行訓練因此可以練就很高的技術(shù)水平。

        3.2 增加交互的實訓感覺

        在職教實訓教學中應用虛擬現(xiàn)實技術(shù),可以使學生和真實的操作一樣進行交互式的練習,學生通過這種模擬現(xiàn)實的交互式的操作,可以得到和真實的現(xiàn)實的操作一樣的鍛煉效果。比如學建筑的學生要進行高空作業(yè)的模擬訓練,這時候完全可以依靠虛擬現(xiàn)實技術(shù),來模擬真實的場景來進行高空作業(yè)訓練,逼真的立體場景讓學生產(chǎn)生真實的感覺,怕高的學生有一種真實的站在高處的感覺,通過反復的訓練有助于學生消除的恐高的心理,通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬高空開龍門吊車學習。

        因為虛擬技術(shù)沒有危險也不用擔心成本,所以很適合學生進行實訓練習。職教老師可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù),給學生提供一個安全的實訓學習的機會。

        3.3 多人參與

        在職教的實訓課中利用虛擬現(xiàn)實的技術(shù),可以給學生提供以往所不具備的實訓的機會,學生都有上機操作的機會,還可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在一起配合操作,反復練習加強記憶提高技術(shù)水平。比如在鐵路信號設(shè)備維護檢修的實踐教學中,反復進行維護檢修訓練不會造成由于操作不熟練導致零件損壞產(chǎn)生的經(jīng)濟損失。

        3.4 縮短設(shè)備運行時間

        運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行實訓練習可以不必擔心成本,也不會出現(xiàn)危險不會造成設(shè)備的損壞。對于任何的專業(yè)都可以利用這種虛擬現(xiàn)實的技術(shù)進行實訓,也不會消耗成本不會造成設(shè)備損壞,每個學生都可以上機操作縮短了設(shè)備運行的時間,不用排隊等著一臺設(shè)備大家輪流學習,因此學生可以反復的練習非常適合學生實訓學習使用。

        3.5 滿足學生彈性學習需要

        利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行職教實訓學習,可以不受天氣時間的限制學生可以進行彈性學習,利用課余時間也可以開機進行虛擬現(xiàn)實的實訓練習,因此可以有效地幫助學生克服缺少教具的困難,隨時隨地都可以進行實訓練習。

        3.6 降低危險

        高職軌道交通控制類專業(yè)教學有很多的不同實踐教學內(nèi)容,在實訓中有一些登高、用電的項目都具有很多的安全隱患,采取虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以有效地杜絕這些安全隱患,比如高空作業(yè)利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以產(chǎn)生身臨其境的高空反應,但是卻不會帶來真正的危險,在一些帶電的操作中,只會真實地模仿環(huán)境不會引起觸電傷害,所以降低了實訓的危險。

        3.7 模擬工作環(huán)境

        通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬將來的工作環(huán)境,為以后步入職場早做準備,學生可以利用虛擬技術(shù)進行完整鐵路信號設(shè)備的維護檢修工作,可以模擬登記要點、登記銷點的環(huán)節(jié),熟練掌握整個維護檢修的程序,通過虛擬的操作進一步了解維護檢修規(guī)律。

        4? 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職教學習中的問題

        虛擬現(xiàn)實技術(shù)由于具有真實的模擬感覺,可以給學生提供各種實訓的機會不會發(fā)生危險還能節(jié)約資金成本,因此對于高職軌道交通控制類的實踐教學具有很明顯的現(xiàn)實意義,但是由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)還不成熟,在具體的應用中還會出現(xiàn)一些問題。

        由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的硬件問題,有時會出現(xiàn)視覺和聲音移動時候出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象,因此會影響上課的效果,由于虛擬現(xiàn)實教室投資很大因此會占用很大的成本也是一個現(xiàn)實的問題,由于虛擬現(xiàn)實的教學場景有限因此有的教學由于缺乏場景,因此不能進行虛擬現(xiàn)實的實訓學習,這些場景教課老師自己不能開發(fā)所以影響了這項技術(shù)的實用性。老師使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學,要有一套全新的教學方式不能沿用過去的傳統(tǒng)思維方式,必須改變觀念與時俱進的發(fā)展。

        5? 結(jié)語

        虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一個高科技的產(chǎn)物,隨著3D技術(shù)的發(fā)展虛擬現(xiàn)實技術(shù)越來越逼真,職教學習中可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來進行教學實訓工作,利用這項技術(shù)可以帶領(lǐng)學生進行以往所進行不了的課程實訓,通過這項技術(shù)可以提高學生的動手能力,使學生利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)反復地進行練習提高自己的實際操作水平。

        參考文獻

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        [3] 申蔚,曾文祺.虛擬現(xiàn)實技術(shù)[M].北京:清華大學出版社,2019.

        ①基金項目:2018年度廣西職業(yè)教育教學改革研究項目《混合現(xiàn)實技術(shù)在軌道交通控制類專業(yè)實踐教學中的應用與研究》(項目編號:GXGZJG2018B086)。

        廣西高等學校高水平創(chuàng)新團隊及卓越學者計劃資助《高鐵信號職教裝備技術(shù)研發(fā)與應用》:(項目編號:桂教人〔2018〕35號)。

        作者簡介:黃聰(1982,7—),男,漢族,廣西欽州人,本科,副教授,研究方向:軌道交通信號自動控制。

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