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      VR技術(shù)在職業(yè)院校教學中的應(yīng)用

      2021-07-27 01:12:46趙中濤
      關(guān)鍵詞:頭盔職業(yè)院校檢修

      趙中濤

      (西安鐵路職業(yè)技術(shù)學院,西安 710026)

      我國高速鐵路運營里程高居世界第一,運輸量大,車輛多,檢修任務(wù)重。因此,每一位鐵路院校畢業(yè)的學生都必須對鐵路類檢修工作有清晰、整體的認知,能夠熟練掌握檢修流程,能快速高效地完成檢修工作,能將理論知識熟練應(yīng)用到檢修過程中,做到兩手抓,兩手硬。為培養(yǎng)出畢業(yè)即可上崗的優(yōu)秀學生、一流職工,鐵路類職業(yè)院校除了講授理論知識以外,必須讓每一位同學在校時有實踐鍛煉的機會,有獨自完成檢修工作的經(jīng)驗。因此,一套能完成全部檢修項目的虛擬仿真系統(tǒng)在鐵路院校的教學中具有重要作用。

      1 VR技術(shù)在實踐教學中的應(yīng)用優(yōu)勢

      VR技術(shù)是隨著計算機和多媒體技術(shù)發(fā)展而崛起的一門新技術(shù),應(yīng)用范圍廣,操作簡單,在實踐教學中具有諸多優(yōu)勢。

      1.1 激發(fā)學習興趣

      沉浸式學習,有利于提高學習興趣。操作者處于一個相對真實的環(huán)境進行實踐操作,自己探索學習,有助于提升學習主動性,多次重復練習,反復糾錯,加深學習記憶。同時避免了大段語言描述的枯燥性以及因講解者語言匱乏、聽課者空間想象力差而導致的聽不懂、耗時間等問題,提升了學習效率[1]。

      1.2 降低實踐環(huán)節(jié)的危險性

      用虛擬仿真軟件可實現(xiàn)多次的重復練習,避免因不熟悉檢修流程、設(shè)備、工具等而造成的安全問題。用軟件檢修中可設(shè)置好檢修流程,在操作順序和使用工具出錯時及時告警,避免擴大錯誤,并加深檢修者記憶,保證實踐操作的安全。

      1.3 經(jīng)濟性高,使用方便

      用虛擬仿真技術(shù)進行實踐操作,一次性投入可多次重復使用,降低了實踐成本[2]。頭盔式虛擬仿真軟件真實性強,可用于多個檢修場景;非頭盔式檢修設(shè)備只需安裝軟件就可以使用,即用即裝,使用場所靈活。

      1.4 占地面積小

      用虛擬仿真軟件代替車體結(jié)構(gòu),縮小了占地面積,解決了場地不足問題。

      2 VR技術(shù)在實踐教學應(yīng)用中尚需解決的問題

      2.1 沒有觸覺,體驗效果欠佳

      用虛擬仿真軟件進行檢修,只有視覺和聽覺,沒有觸覺,降低了實踐操作的體驗感,導致操作者的代入性低,警惕性低,出錯率和返工率高。

      2.2 頭顯與近視眼鏡互斥

      用VR進行實踐操作通常要用到VR頭盔,如圖1所示。為保持好的視覺效果,VR頭盔上的眼鏡需保持緊貼眼睛狀態(tài)[3]。但是,配戴有近視眼鏡的同學,如何讓兩副眼鏡共存成為一個亟需解決的問題。

      圖1 VR頭盔

      2.3 軟件成熟度不夠

      VR技術(shù)應(yīng)用到實踐教學的比例不高,在實踐教學中軟件成熟度不夠,故障率較高,且需要專人維護。戴頭顯進行檢修時,視野晃動嚴重,容易導致眩暈,導致每個人操作時間不能太長,甚至不能完整做完一套檢修流程。

      3 VR技術(shù)在鐵路類職業(yè)院校教學中的應(yīng)用實例

      以西安鐵路職業(yè)技術(shù)學院機電工程學院為例,因為高職類職業(yè)院校特色,學院教學均以理論教學加實踐教學的模式進行。主流專業(yè)中,理論教學與實踐教學比例基本達到1:1[4]。教學對實踐設(shè)備的需求逐漸增大,但鐵道車輛體積大、價格高,購買及放置實踐所需的設(shè)備對學院來說困難較大。因此,西安鐵路職業(yè)技術(shù)學院機電工程學院引入VR技術(shù)進行實踐演練。以鐵道車輛專業(yè)為例,依據(jù)專業(yè)實際需求,建設(shè)車輛制動系統(tǒng)檢修仿真實訓室和鐵道車輛檢修VR實訓場。圖2是對鐵路貨車進行檢修,使用虛擬仿真軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對車體、車下、車端連接處的檢修,還能夠?qū)崿F(xiàn)對列車制動保壓緩解性能的試驗;圖3是對104型分配閥進行分解和組裝,實現(xiàn)了每人一閥拆裝練習,提升練習效率;圖4是對制動夾鉗進行檢修逼真的檢修場景,立體的視覺效果,能夠達到與實物拆裝幾乎相同的訓練效果。

      圖2 鐵路貨車VR檢修實踐現(xiàn)場

      圖3 104型分配閥的分解和組裝

      圖4 檢修制動夾鉗

      依據(jù)鐵道車輛實訓過程,統(tǒng)計得到本專業(yè)VR設(shè)備使用情況如表1所示[5]。

      表1 VR設(shè)備實訓使用率

      4 VR技術(shù)在職業(yè)院校教學中的展望

      VR技術(shù)能夠在場地及資金有限的情況下,為學生提供一個訓練、練習的場地,能夠在避免操作危險的前提下,學習到檢修流程并積累檢修經(jīng)驗,能夠多次使用不需要考慮耗材成本,且這種虛擬現(xiàn)實環(huán)境能夠激起學生的好奇心,激發(fā)學習興趣。隨著多媒體設(shè)備在理論及實踐教學中的應(yīng)用推廣,VR技術(shù)在教學中的應(yīng)用前景越來越廣闊。

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