铁道机车车辆技术教育中虚拟现实技术的应用与开发

2018-01-28曾青中

太原城市职业技术学院学报 2018年8期

曾青中

(广州铁路职业技术学院,广东广州 510430)

在铁道机车车辆技术专业教学中,教师应用虚拟现实技术,可提升教学工作效率与水平,为学生展示三维教学模式,使得学生在学习中能够受到虚拟现实技术的训练提升技能掌握水平,增强理解能力,更好地掌握基础知识。

一、铁道机车车辆技术专业教学特点分析

对于铁道机车车辆技术专业教育而言,主要包括电工、电子、机车构造、交流调速、微机检测、制动机等教学内容。传统教学工作中,教师使用文字加图片的方式为学生传授知识,学生的学习兴趣与积极性较低。而真正能够满足专业教学所需的设备多,结构复杂,学生学习过程中很容易出现知识混杂的现象,不利于理解与掌握基础知识。通常情况下,在专业教学中,教师需针对机车车辆的结构、原理与性能等方面进行讲解,熟悉运用规则,并合理开展检修与维护方面的教学活动。由于教学设备的型号多、体积大,学校之内的实训设备数量很少,训练场地空间存在限制,如果不能合理进行教学处理,很容易受到各类因素的影响而引发教学工作问题。同时,很多学校没有设置充足的校外实践操作教学模式,未能结合铁路机车车辆技术专业学生学习需求与特点编制完善的计划方案,缺乏科学性与合理性的教育机制与发展模式,严重影响各方面教学效果。

二、铁路机车车辆技术专业虚拟现实技术应用现状分析

（一）主要类型

通常情况下,可以将虚拟现实技术划分成为桌面类型、沉浸类型、增强类型与分布类型,每种类型在应用方面的投资存在差异。因此,很多学校在铁路机车车辆技术专业教学中,为了降低投资成本,使用中低级桌面类型虚拟现实技术或是沉浸类型的虚拟现实技术。其中,桌面类型技术在应用中对机械设备的要求很低,可使用计算机与工作站实现仿真目的。教师通过鼠标与虚拟界面形成交互作用,虽然进度很低,但是从总体方面而言,可形成一定的教育教学应用矫直。对于沉浸类型技术而言,使用传感工具开展教学工作,例如头盔工具、手套工具、跟踪器工具等,为学生营造虚拟环境。在应用技术的过程中,可将头盔作为显示器,创建投影类型的虚拟现实系统,并促进远程技术的应用。

（二）主要应用方式

在铁路机车车辆技术专业教学的过程中,虚拟现实技术应用方式主要为：物体展示类型、仿真类型、实验类型与技能训练类型。对于物体展示而言,可实现仪器设备与加工产品的立体展示教学目的,使得学生针对零部件结构与设备结构进行全面的观察,并形成对设备组成结构的正确理解,在合理分析的情况下,掌握工作原理知识。仿真教学方式在应用中,可使用虚拟现实技术创设真实的教学情境,为学生模拟岗位角色,在岗位角色之中全面分析工作内容,树立正确的职业认知,短时间之内形成良好的实践操作体验。对于虚拟实验教学而言,就是教师使用虚拟现实技术,建立实验室环境,为学生营造身临其境的实验环境与氛围,掌握专业知识与技能。在实验的过程中,教师可以引导学生形成设备安装与调试意识,掌握故障检测专业技能,更好地参与到实验活动中。对于技能训练教学方式而言,可充分发挥虚拟现实技术沉浸与交互作用,使得学生成为实践操作参与者,例如掌握机车驾驶、零部件检修、微机检测技术等,在学习中形成良好体验。

（三）主要特点分析

铁路机车车辆技术专业教学过程中,教师使用虚拟现实技术,有利于提升教学效果,具有实践性、情境性与开放性特点,可加大学生职业岗位核心技能的培养力度,提升整体教学工作效率与水平。且在日常教学中,教师使用虚拟现实技术,可为学生创建真实性的教学情境,提升技能掌握水平,针对抽象问题进行具体化处理,简化复杂内容,增强整体教学管理效果。教师使用虚拟现实技术开展教学工作,还可以转变以往的教育工作模式,创建科学化与合理化的教学体系,将学生的学习与发展作为主要内容,开展研究活动,促进教学工作良好发展。

（四）优势分析

铁路机车车辆技术专业教学期间,教师使用虚拟现实技术开展工作,具有较多的优势,可形成良好的教学发展机制与模式,促进教育工作的良好进步与实施。第一,有利于改善教学环境,为学生创建虚拟的情境,使其可以有身临其境的感觉。在此期间,还能加深学生对实践操作技能的掌握与理解,充分发挥职业技能训练的积极作用。第二,有利于提升实践教学效率。在训练之前,可使用虚拟训练的方式,使得学生全面掌握要领,并提升学习效果。第三,可激发学生的学习兴趣,使其在虚拟现实环境中,更好地学习与掌握专业技术知识,激发学生的学习兴趣,提升参与积极性。第四,有利于提升学生职业技能,使其在学习中掌握先进技能,将理论知识与实践操作联系在一起,促进职业能力的提升。

三、铁路机车车辆技术教学中虚拟现实技术的开发

在铁路机车车辆技术专业教学发展的过程中,教师应合理使用虚拟现实技术,对其进行开发与创新,创建科学化与合理化的教育方案,保证每项教学任务都能符合时代发展需求,达到预期的教学目的。具体措施为：

（一）形成已有知识点的开发机制

在虚拟现实技术实际应用的过程中,应全面分析专业教学内容,了解教育功能与具体形式,为技术专业教学提供高质量服务。尤其在铁路机车车辆技术不断更新的情况下,以往的专业知识已经不能满足与时俱进的发展需求,在开发教学平台的过程中,应结合现有知识联系技术创新情况,创建科学化与合理化的教育模式,确保提升平台的开发效果。对于铁路机车车辆技术专业而言,在应用虚拟现实技术进行教学开发期间,应针对复杂性的教学知识结构进行分析,简化平台内容,提升教学效果。

（二）创建教学模型

在创建教学模型的过程中,教师需全面分析虚拟现实技术的应用要求,协调各方面教学工作之间的关系,在严格分析的情况下,增强整体教育工作效果,更好地完成当前任务。一方面,在教学模型开发期间,需促进与后期教学工作之间的联系,形成铁路机车车辆技术三维模型的构建,将PRO/E作为模型构建软件,保证框架结构的使用效果,在模型导入与编辑修改的情况下,使其与真实的情境相互接近,更好地完成虚拟软件处理任务。另一方面,在开发教学平台期间,还需为学生创建实物情境,使得学生在学习中更好地掌握知识。同时,教师还需合理使用网页进行操作,实现平台检验工作目的,更好地开发系统内容。

（三）制作专业教学课件

铁路机车车辆技术专业教师应用虚拟现实技术,应合理制作专业教学课件,在网络上发布教学课件内容,使得学生更好地学习专业知识。在此期间,应结合网络系统与虚拟现实技术的应用,为学生讲解专业知识,通过仿真软件的数据共享,促进网络教学的合理应用,形成互动类型的教学机制与模式,提升整体教育工作效率与水平。

（四）创建实训室平台

在专业教学中更好地使用虚拟现实技术,还应结合实训室平台,将网络课件融入其中,结合铁路机车车辆技术专业教学要求等,创建专业教学系统。例如：可以将“安全生产”“铁路运输规则”等内容联系在一起,并促进学生设备检测与维护知识的掌握,使其在学习专业知识的过程中,形成良好的观念意识,更好地参与到学习活动中,促进教学工作质量的提升。

（五）创新教学手法

教师使用虚拟现实技术,必须针对教学手法进行创新,结合铁路机车车辆技术专业的教学特点,理清各方面内容之间的关系。在此期间,虚拟现实技术不会受到破坏性因素、气候因素与空间场地因素的限制,教师可针对应用手段进行创新,形成良好的教学模式与平台结构,在新时期发展的背景之下,提升整体教育工作效率与水平,增强教学力度。

第一,在铁路机车车辆技术专业教学过程中,需将技术平台作为主要内容,将车辆局部结构作为载体,搭建虚拟现实技术的教学平台,在专业检验与完善的情况下,满足当前的教学发展需求。

第二,在使用虚拟现实技术期间,为了保证技术平台符合时代发展需求,应进行总体结构建模处理,搭建科目之间的教育平台,在专业化技术水平逐渐提升的情况下,增强教学效果。

第三,在教学工作中应开展虚拟现实技术的系统化教育活动,全面提升教育工作质量与水平,促进虚拟现实教学平台的合理开发,使得学生掌握铁路机车车辆控制技能、电机原理内容、列车驾驶内容,提升学生的学习效率。

第四,在校内教学过程中,教师需使用虚拟现实技术为学生提供三维模型,通过综合仿真与教学环境模拟的情况下,对学生进行专业技能的培训。

第五,在校外实践操作教学过程中,教师应合理使用虚拟现实技术引导学生掌握先进操作技能,全面优化与提升教育工作质量与水平,在新时期发展背景之下,提升整体教育工作质量与水平,更好地完成工作任务。