向往

摘要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)是多學(xué)科交叉的智能化和可視化前沿技術(shù)，在交通領(lǐng)域的最大應(yīng)用是汽車駕駛模擬器。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的功能介紹基礎(chǔ)上，探討了高仿真度汽車駕駛模擬器在城市公共交通相關(guān)課程教學(xué)中的應(yīng)用可能性，闡述了基于實驗?zāi)K構(gòu)建的教學(xué)應(yīng)用模式。

關(guān)鍵詞：新工科、虛擬現(xiàn)實、交通運輸、實驗教學(xué)模塊

一、背景

虛擬現(xiàn)實技術(shù)囊括計算機、電子信息、仿真技術(shù)，其基本實現(xiàn)方式是計算機模擬虛擬環(huán)境從而給人以環(huán)境沉浸感。高仿真度汽車駕駛模擬器是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在交通領(lǐng)域的兩個典型應(yīng)用。目前很多國家已經(jīng)將智能汽車駕駛模擬器引用汽車駕駛教學(xué)當(dāng)中.汽車駕駛模擬期輔助教學(xué)對增加汽車駕駛培訓(xùn)科技含量起到促進作用[1];重慶文理學(xué)院羅萬成提出了以VR實際項目為載體的工程實踐體系，培養(yǎng)虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)需要的"新工科"人才[2];史磊結(jié)合交通運輸學(xué)科背景和多年駕駛?cè)艘蜻\營管理實驗教學(xué)的探索與研究，完整闡述了"三層次，三模塊，三保障"的實驗教學(xué)體系和構(gòu)建原則，并重點論述了駕駛?cè)艘蜻\營管理三大實驗教學(xué)模塊的內(nèi)容與實施[3];王海燕等分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軌道交通車輛相關(guān)課程教學(xué)中的應(yīng)用[4]。

前人研究中主要以虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和在學(xué)科中的應(yīng)用為主，深入到具體課程的應(yīng)用較少。因此，本文面向城市公共交通課程，從更微觀的層面探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用模式。

二、城市公共交通課程的特點

城市公共交通課程是交通工程、交通運輸?shù)葘I(yè)的主干課程，需要向?qū)W生系統(tǒng)地介紹城市公共交通與交通參與者、車輛、道路、環(huán)境之間的關(guān)系，闡述公共交通系統(tǒng)各元素與運營管理和效率之間的關(guān)系，包括客流調(diào)查、線網(wǎng)規(guī)劃、行車作業(yè)計劃的編制、調(diào)度方法的運用、智能調(diào)度技術(shù)及其應(yīng)用，能夠讓學(xué)生結(jié)合規(guī)劃和設(shè)計理念思考運營管理問題，為制定城市公共交通運營管理對策提供依據(jù)。并且現(xiàn)在公交車輛的高比例電動化、智能化需求等現(xiàn)象為城市公共交通運營管理帶來了新的問題，在本門課程中也會進行探討。

該課程主要包含三個方面的核心內(nèi)容：七種城市公共交通方式的分類、組成、特性介紹;城市公共交通行車計劃和調(diào)度管理;城市公共交通評價與車站運營管理。行車計劃、系統(tǒng)評價和運營管理相關(guān)內(nèi)容都適合采用案例教學(xué)法，例如公交車進站行為對其他車輛駕駛行為的影響，文字和圖片都難以清晰明了地描述影響發(fā)生的完整過程和關(guān)鍵影響因素。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市公共交通課程教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市公共交通領(lǐng)域的應(yīng)用主要是依托高仿真度汽車駕駛模擬器和VR眼鏡，為學(xué)生們提供可視化、可互動、互反饋的仿真實驗環(huán)境，使學(xué)生能夠通過駕駛實驗操作或者沉浸式場景觀看來體驗不同的城市公共交通運營調(diào)度管理方案對所有交通參與者產(chǎn)生的影響。通過調(diào)整可視化實驗場景的不同方案，可以對比分析方案的優(yōu)劣性，確定關(guān)鍵影響因素的建議值，不同的場景可以對應(yīng)不同的原則和理念，因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市公共交通課程教學(xué)中的應(yīng)用可以包含以下三個部分：

1、標(biāo)準(zhǔn)化城市公共交通場景制作。城市公共交通涉及到的知識點眾多，需要首先整理適合開展虛擬現(xiàn)實實驗的知識點，然后基于虛擬現(xiàn)實設(shè)備的軟硬件特征，分別確定場景中包含的道路、地形、交通附屬設(shè)施、靜態(tài)車輛、動態(tài)車輛、非機動車、公交車、行人、公交站臺、樹木環(huán)境等城市公共交通運營管理的影響因素，模塊化構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)場景。

2、城市公共交通運營管理影響機理分析。在標(biāo)準(zhǔn)化城市公共交通場景制作完成后，學(xué)生在高仿真度汽車駕駛模擬器或者VR眼鏡等虛擬現(xiàn)實設(shè)備上進行實驗，通過視頻展示和人機交互兩種形式讓學(xué)生在實驗中感受城市公共交通運營管理方法對于城市交通的影響機理，理論知識講解、課堂案例討論和實驗教學(xué)相結(jié)合增強學(xué)生的理解深度。

3、方案結(jié)果對比和方案改進。當(dāng)學(xué)生完成虛擬仿真實驗場景的實驗環(huán)節(jié)，處理實驗數(shù)據(jù)，對多個方案的實驗進行結(jié)果對比分析，進一步提升學(xué)生的主動思考和學(xué)習(xí)能力，請學(xué)生分析標(biāo)準(zhǔn)化場景實驗結(jié)果產(chǎn)生的原因，提煉影響不同方案結(jié)果的關(guān)鍵指標(biāo)，并在關(guān)鍵指標(biāo)的數(shù)值最優(yōu)化分析基礎(chǔ)上提出針對性的改進方案，然后重新制作實驗場景開展實踐，循環(huán)開展“理論學(xué)習(xí)—場景制作—仿真實驗—方案改進”這一過程，體現(xiàn)理論知識學(xué)習(xí)和實踐學(xué)習(xí)的相互支撐。

參考文獻：

[1]汪世發(fā)， 萬遠紅， 冉小江. 智能汽車駕駛模擬器在汽車駕駛教學(xué)中的應(yīng)用意義[J]. 當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究：電子刊， 2017， 000（004）：221.

[2]羅萬成. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與 “新工科” 人才培養(yǎng)——以重慶文理學(xué)院為例[J]. 收藏， 2018， 1： 007.

[3]史磊. 基于駕駛模擬器的人因運營管理實驗教學(xué)體系設(shè)計[J]. 實驗室科學(xué)， 2020， 23（5）：7.

王海燕， 阮久宏， 王守鋒. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軌道交通車輛相關(guān)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 教育教學(xué)論壇， 2016 （14）： 259-260.