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        虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市公共交通相關(guān)課程教學(xué)中的應(yīng)用探索

        2022-03-29 00:28:40向往
        關(guān)鍵詞:交通運(yùn)輸新工科虛擬現(xiàn)實(shí)

        向往

        摘要:虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)?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(shí)、交通運(yùn)輸、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊

        一、背景

        虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)囊括計(jì)算機(jī)、電子信息、仿真技術(shù),其基本實(shí)現(xiàn)方式是計(jì)算機(jī)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(shí)技術(shù)在交通領(lǐng)域的兩個(gè)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(jìn)作用[1];重慶文理學(xué)院羅萬成提出了以VR實(shí)際項(xiàng)目為載體的工程實(shí)踐體系,培養(yǎng)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)需要的"新工科"人才[2];史磊結(jié)合交通運(yùn)輸學(xué)科背景和多年駕駛?cè)艘蜻\(yùn)營管理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和構(gòu)建原則,并重點(diǎn)論述了駕駛?cè)艘蜻\(yùn)營管理三大實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的內(nèi)容與實(shí)施[3];王海燕等分析了虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(shí)技術(shù)的應(yīng)用模式。

        二、城市公共交通課程的特點(diǎn)

        城市公共交通課程是交通工程、交通運(yùn)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(yùn)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(jì)劃的編制、調(diào)度方法的運(yùn)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(jì)理念思考運(yùn)營管理問題,為制定城市公共交通運(yùn)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(dòng)化、智能化需求等現(xiàn)象為城市公共交通運(yùn)營管理帶來了新的問題,在本門課程中也會(huì)進(jìn)行探討。

        該課程主要包含三個(gè)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(jì)劃和調(diào)度管理;城市公共交通評價(jià)與車站運(yùn)營管理。行車計(jì)劃、系統(tǒng)評價(jià)和運(yùn)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(jìn)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(shí)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(shí)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(dòng)、互反饋的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境,使學(xué)生能夠通過駕駛實(shí)驗(yàn)操作或者沉浸式場景觀看來體驗(yàn)不同的城市公共交通運(yùn)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(gè)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(diǎn)眾多,需要首先整理適合開展虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的知識點(diǎn),然后基于虛擬現(xiàn)實(shí)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(dòng)態(tài)車輛、非機(jī)動(dòng)車、公交車、行人、公交站臺、樹木環(huán)境等城市公共交通運(yùn)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(yùn)營管理影響機(jī)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(shí)設(shè)備上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過視頻展示和人機(jī)交互兩種形式讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感受城市公共交通運(yùn)營管理方法對于城市交通的影響機(jī)理,理論知識講解、課堂案例討論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合增強(qiáng)學(xué)生的理解深度。

        3、方案結(jié)果對比和方案改進(jìn)。當(dāng)學(xué)生完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)場景的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對多個(gè)方案的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)果對比分析,進(jìn)一步提升學(xué)生的主動(dòng)思考和學(xué)習(xí)能力,請學(xué)生分析標(biāo)準(zhǔn)化場景實(shí)驗(yàn)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(jìn)方案,然后重新制作實(shí)驗(yàn)場景開展實(shí)踐,循環(huán)開展“理論學(xué)習(xí)—場景制作—仿真實(shí)驗(yàn)—方案改進(jìn)”這一過程,體現(xiàn)理論知識學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)的相互支撐。

        參考文獻(xiàn):

        [1]汪世發(fā), 萬遠(yuǎn)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(shí)踐與教學(xué)研究:電子刊, 2017, 000(004):221.

        [2]羅萬成. 虛擬現(xiàn)實(shí)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(yùn)營管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系設(shè)計(jì)[J]. 實(shí)驗(yàn)室科學(xué), 2020, 23(5):7.

        王海燕, 阮久宏, 王守鋒. 虛擬現(xiàn)實(shí)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.

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