VR技术在燃气调压工艺课程实训教学中的应用

上海市奉贤中等专业学校 卫晶菁

科学技术的进步带动计算机领域的突飞猛进，VR(Virtual Reality)技术应运而生。目前，国内外关于VR技术的研究主要集中于实验室、军事演练、工程技术制造、虚拟校园等方面。在教学领域，主要集中于高等院校的教学应用，对于中等职业学校教学方面的研究几乎没有。在专业研究方向上，主要涉及工程技术类，如桥梁建设、建筑施工、机械装调与维修等，或者是公安教学，如刑侦勘探等，几乎没有涉及到城市燃气专业的研究。

1 燃气调压工艺传统实训教学

燃气调压工艺课程涵盖气体基础知识、调压装置工艺流程、调压器及其附属设备等内容，旨在让学生掌握燃气调压的基本理论和相关技能，能更好地适应企业的相关岗位要求。

城镇燃气专业的燃气调压工艺传统实训教学采用硬件设备进行建设，通过操作调压设备进行教学实训。由于受场地限制以及安全因素的影响，无法开展更多和企业实际操作相关的站务实训任务。目前主要存在以下问题：

(1)学生在现有实操教学资源下，无法掌握企业对调压工岗位的所有技能要求。根据企业岗位设置要求，调压工一般需要掌握设定调压设备的压力、拆装常见种类的调压器、调压设备的日常维护保养、调压站的压力检测、户内安检、模拟加臭等。在我校现有的调压实训室，只能进行两种调压器的拆装和维护、调压设备的压力检测和设定。

(2)设备损耗大，教育成本高，资源浪费。如在调压器拆装项目中，由于学生操作不当、使用次数频繁等原因造成器材损耗非常大。综合所有实训项目的设备损耗，对学校的教育支出造成了一定压力。同时，废弃的零件不能重新利用，在资源上造成极大浪费，不环保。

(3)风险体验。城市燃气的相关岗位具有一定危险性，燃气爆炸事故屡见不鲜，学生必须提高安全意识，具备严谨工作态度。但从安全因素考虑，传统实训过程中采用了压缩空气代替甲烷，学生无法得到操作失误带来的风险体验，在态度上容易懈怠。

2 VR技术与燃气调压工艺课程结合

2.1 VR概述

VR又称为灵境技术，是一种综合多种科学技术的计算机领域新技术。其结合计算机图形学、仿真技术、多媒体、人工智能、人机接口等交叉技术，通过“沉浸感”“交互性”“构想性”，让使用者如身处在真实的环境中以实现特殊的目的。

2.2 VR燃气调压工艺实训教学

VR燃气调压工艺实训教学系统是指依据城镇燃气调压工艺课程标准，结合企业相关岗位技术要求，引进虚拟现实技术，建构燃气实训教学所需的接近于真实工作环境的场景。学生可通过头戴式VR设备、定位器以及手柄的操作，模拟实操训练，提升技能水平，完成各种预定的实训项目。

VR燃气调压工艺实训教学系统弥补了传统调压实训课程的不足，使学生掌握相关技能并能熟练应用于实际工作岗位，提高学生的综合职业能力，完善学生的职业素养；通过VR技术引入教学，创新教师的教学模式，拓展教师教学法能力，提升教师自身专业素养；丰富了学校实训资源，对本校其他专业课程VR实训室的建设提供了借鉴。

3 VR燃气调压工艺实训教学优势

和传统实训教学相比，VR技术实训教学系统的引入，弥补了传统实训教学中的不足，主要表现在以下几个方面：

(1)延伸燃气专业的知识体系，丰富学生的专业知识。在VR模拟系统中，可以通过多媒体技术向学生呈现海陆开采、燃气运输等场景，帮助学生建构更完整的专业知识体系。

(2)减少损耗、降低教育成本。学生戴上设备、利用手柄在虚拟的环境中进行实训模拟，不仅掌握了操作技能，又避免了零件损耗等问题。

(3)解决安全隐患。天然气，主要成分为甲烷，属易燃气体，燃点为650 ℃，爆炸极限为5%～15%，遇到高热、火星或火苗极易引起燃烧爆炸。安全起见，在实训教学中，一般用压缩空气代替天然气。但压缩空气属于高压、高速气流，若操作使用不当，也会对使用者以及周围的人造成伤害。VR模拟系统很好地避免了这一安全隐患。

(4)体验事故、尊重生命，培养严谨的工作态度。天然气的教学离不开生命教育，然而教师说一百次都不如让学生自己体验一次。学生的错误操作会引发相应的故障，小至螺帽丢失，大至引发火灾甚至爆炸。在实际传统教学中不可能让学生真正体验由于自己的操作失误而引发的事故，但VR技术的沉浸性教学方式能让学生体验到紧张、害怕、茫然、无助等情感变化。这对于他们学会尊重生命、养成严谨的工作态度大有裨益。

(5)绿色环保。每一个人都应该是守卫地球的绿色小战士，VR模拟软件能做到设备零损耗，既节约了教育开支，又为绿色环保做出了一份贡献。

4 VR技术实训教学实例

城镇燃气专业的核心课程除燃气调压工艺外，管道工、燃气具检修等课程都存在不能通过实训操作掌握相关技能的情况。所以VR技术在调压实训课程中的建设应用是这个专业其它核心课程建设的先驱，通过这门课程的建设应用研究，可以对后续课程的VR软件建设提供一定的理论支持和实践参考。

VR技术的引入，确实为实训教学带来了很多变化，主要体现在以下几个方面。

4.1 提高学习热情，提升学习技能

定位器、头戴式设备、手柄的使用让学生感觉不是在学习，是在“打游戏”。在教学过程中，学生全身心投入虚拟场景中进行操作，反复练习也不觉得疲惫，还会相互指导交流，学习热情高涨。学生的热情投入、积极探索就是提高学习效率最好的途径。内在的学习需求、主动地探索知识，使学生掌握新技能的速度得到了显著提高。

4.2 及时有效的评价

在VR软件中，设有学习模式和考核模式。学习模式有高亮提示，学生在考核模式下可以反复操练，熟知流程和注意事项。每个学生还有一个账号，登陆账号可自行进行考核，了解学习效果，针对自己没有掌握的内容进行反复练习，提高技能。同时，教师可以在后台看到学生考核的分数并在学生群做出及时反馈。对学生而言，及时有效的评价是认可也是督促，可以让他体验到学习带来的成就，并以此督促自己做的更好。

4.3 显著提高实训的考核分数

学期结束，对学生的操作技能考核是在工况下的调压设备上进行，由于学生已经在VR实训系统内完成各操作要领并反复练习，所以在实操考核中的成绩显著提高。

事物都有两面性，VR的优势显而易见，但在教学过程中，也会遇到学生为了达成更好的成绩，快速完成操作流程，而忽略了认真严谨的工作态度，学生也不会因为自己的操作失误承担后果。在后续的跟进中，还需要对风险体验、考核模式的细则等问题进行更深入的研讨改进，希望VR软件可以更好的辅助教学，使学生通过课堂学习可以使自己的工作岗位技能无限接近于企业要求。

5 结语

VR技术的引入在城市燃气输配与应用专业的实训教学中取得了明显的效果，不仅弥补了传统实训教学中的不足，也显著提高了学生的学习热情、提升了学习效率，使学生掌握相关技能并能熟练应用于实际工作岗位，提高学生的综合职业能力，完善学生的职业素养。通过VR技术引入教学，创新教师的教学模式，拓展教师教学法能力，提升教师自身专业素养，对于学校培养符合企业岗位需求的中职校技能人才提供了新的方向，“双师型”教师不仅是专业技能的发展，对于新技术在专业课程内的引入应用也要不断学习进步，跟上信息时代的步伐。同时丰富了学校实训资源，对本校其他专业课程VR实训室的建设提供借鉴。