机车电器检修VR实训教学资源建设方案设计.pdf

轨道交通职业教育研究2022 年第 1 期 Vocational Education Research on Rail Transit 总第 32 期机车电器检修VR实训教学资源建设方案设计管俊杰(湖 南 铁 路 科 技 职 业 技 术 学 院 湖 南 株 洲 412006)摘 要：摘 要：新技术带来的教育变革方兴未艾，VR技术应用于教育领域已经成为现代教育信息化发 展的一大趋势。本文题以“高成本”轨道交通专业为背景，对 电力机车牵引与控制 课程实训教学内容 进行分析和设计：将VR技术应用于实践教学环节中建设实训教学资源；探索基于VR技术的课程资 源搭建虚拟教学环境，给出了建设机车车顶电器检修V R实训教学资源的方案。关键词关键词:V R技术；实训教学；教学资源建设;信息化教学中图分类号：中图分类号：G424.4 文献标识码：424.4 文献标识码：A 文章编号：文章编号：HN(2022)01-0013-03(2022)01-0013-03Construction Scheme Design of VR Practical Teaching Resources for Locomotive Electrical Equipment MaintenanceGuan Jun-jieAbstract:The educational revolution brought by new technology is in the ascendant.The application of VR technology in the field of education has become a major trend in the development of modern education informatization.Based on the background of high-cost rail transit specialty,this paper analyzes and designs the practical teaching content of electric locomotive traction and control course：apply VR technology to practical teaching links and build practical teaching resources;explore curriculum resources based on VR technology to build virtual teaching environment；and the scheme of constructing VR training teaching resources for locomotive roof electrical equipment maintenance is given.Key words：Virtual Reality technology；practical teaching；construction of teaching resources;Information Teaching_、弓_、弓I言言得益于计算机技术、通信技术和传感设备的得益于计算机技术、通信技术和传感设备的 飞速发展，虚拟现实技术飞速发展，虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)发发 展取得了重大的突破，受到了全社会的广泛关展取得了重大的突破，受到了全社会的广泛关 注，并被提升到了国家战略的高度，注，并被提升到了国家战略的高度，VR技术的基技术的基 本实现方式是通过计算机生成与一定范围真实本实现方式是通过计算机生成与一定范围真实 环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环 境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互，可以产生真实的交互体验和身临其境进行交互，可以产生真实的交互体验和身临其境 的感受，具有沉浸性、交互性和构想性等特性m。的感受，具有沉浸性、交互性和构想性等特性m。VR技术凭借其强大的交互性与沉浸感应用在职技术凭借其强大的交互性与沉浸感应用在职 业教育领域实训环节具有明显优势。业教育领域实训环节具有明显优势。VK技术起源于技术起源于20 世纪末美国军方训练飞世纪末美国军方训练飞 机驾驶员和宇航员的项目 2 1。随后机驾驶员和宇航员的项目 2 1。随后VR技术在不技术在不 同领域都取得了发展和应用，其中美国林登实验同领域都取得了发展和应用，其中美国林登实验 室 的室 的Second Life项目率先将项目率先将VR技术应用于教技术应用于教 育领域，直接提出要探索个体在虚拟现实世界获育领域，直接提出要探索个体在虚拟现实世界获收稿曰期:2022年2 月 1 7 曰作者简介:管俊杰，男.(1993-）,湖南永州人,湖南铁路科技职业技术学院讲师。研究方向:VR技术、混合式教学、多智能体协同控制13虚拟场景虚拟设备评价反馈系统得教育与成长的可能1 4 1。孙等 5 探究了虚拟现实如 何在课堂教学中进行应用。随后数字出版社将 VR技术融入出版内容，已经在机械、电子等专业 的教材运用三维动画、自动演示等VR技术伴 随着高校信息化的发展，高等1 7 1 从VR技术发展 对高校实验教学改革的影响与应对策略方面进 行了研究。对技能操作的模拟训练，李等1 8 1 将汽车 的结构和故障虚拟数据集成到虚拟现实教学平 台中，学生不用花费大量时间、精力，就可以通过 虚拟实训平台学习汽车结构，设置各种汽车故障 并排除故障。目前国内外关于VR技术在教育领域应用 取得了很多的成果,然而服务于以实践教学为主 的职业教育应用层面研究和实训资源较少。因 此，考虑针对具体的教学情境时，明确实训课程 教学内容和实训资源建设方案、基于VR技术建 设实训资源、创建与实际应用相似的场景让学生 角色扮演进行练习，反复操作，提升操作熟练度 和创造力的教学策略具有现实意义。二、机车车顶电器检修虚拟实训教学的分析二、机车车顶电器检修虚拟实训教学的分析 和设计和设计在进行虚拟实验教学资源的制作之前，先需 要对实训内容进行分析，把握实训课程在整个学 科专业中的地位和作用，理清实训各部分内容之间的相互关系。在此基础上，我们需要选择和确 定虚拟实验教学的内容，对其进行模块划分，使 其脉络清晰。机车车顶电器检修虚拟实验资源包括虚拟 场景、虚拟设备、虚拟人物和学习模块四个部 分，每个部分下面又分别设置了几个小的模块，对应于具体功能，如 图 1所示。学习模块包括相 关理论素材、设备的三维结构展示以及检修视 频三大学习集合，学生在学习模块可以自主选 择学习理论知识，观看车顶电器检修演示视频 或者是了解设备的三维结构。虚拟设备模块主 要从不同的角度、全方位展示机车和车顶电器 设备的结构。系统中还专门设置虚拟人物模块,通过给虚拟人设置交互脚本的形式，实现对虚 拟场景的漫游体验，以达到对相关设备进行实 验操作控制的要求。同时，设计与实际检修车间 环境相似的虚拟场景（主要分为电气化轨道和 机车车顶两部分)。三、基 于三、基 于VR技术建设虚拟实训教学资源方技术建设虚拟实训教学资源方 案案机车车顶电器检修虚拟实训教学资源具体 的方案是:使用SolidWorks三维开发软件对电 力机车电器模型建模，建模出与实物结构1:1的“3D设 备”和“3D机车”，并分门别类“立体存 放”。使用3DMax软件对机车模型车体、玻璃、ii三维展示I理论素材壤机械师安全员14图 1机车车顶电器检修虚拟实训教学资源结构驾驶仓等3D模型进行渲染处理，以实现虚拟资 源所需的真实感。利用Unity3D地形编辑功能 及对应的环境贴图、轨道编辑工具、天空盒等资 源包和工具，对实训资源的虚拟环境进行搭建。在课堂教学中，教师打开相应的模型文件，展示 这些机车电器设备，还可以展示设备甚至其零部 件的内在结构。利 用VR技术的三维展示功能，能帮助学生建立铁路机车设备的结构和工作原 理的直观理解，进一步可以了解整个设备的拆装 维修过程，提高教学效果。四、结语四、结语基 于VR的实训课程资源建设能有效解决 传统实训课程受实训场地、实训仪器限制问题，能充分调动学生学习积极性、提高学生学习主动 性。将昂贵的实训设备通过数据建模构建成与实 物相似3D立体资源，借 助VR的三维展示功能，可以展示设备甚至其零部件的内在结构，能帮助 学生建立铁路机车设备的结构和工作原理的直 观理解。通过场景建模渲染出真实作业环境，打 破空间的限制，给学生带来真实工作场景的带人 感体验，能够突破存在于传统实训教学中的许多 瓶颈,促进学生职业技能的发展。HH-1-1-1-K-H-1 H-1-1-1-K-H-1-f(上接第3 2页）参考文献：参考文献：1 龚咏梅.高职课程改革下教学督导评价标准探析 J.现代商贸工业，2019,40(23):818-182.2 朱楠，戚文革.高职院校行动导向课堂教学督导评 价过程设计研究J.中国教育技术装备，20丨9，(09):65-68.3 袁晓初.将行动研究纳人高职院校教学督导与评 价体系的实践以黑龙江职业学院为例 !.哈尔滨职业 技术学院学报，2021,(03):11-13.基金项目：湖南铁路科技职业技术学院信息 化专项课题VR技术在职业教育教学中的应用 与实践研究，课题编号：HNTKY-XXH2020-3。参考文献：参考文献：1 赵沁平.虚拟现实综述J.中国科学F辑:信息科 学，2009,39(1):2-46.2 Burdea G,Goiffet P.Virtual reality technology,second edition Mj.New York:John Wiley&Sons,2003:3-4.3 Pantelidis V.Reasons to use virtual reality in e-ducation and training courses and a model to determine when to use virtual reality.Themes in Science and Technology Education,2009,2(1):59-70.4 Wang H,Burton K.Second life in education:A review of publications from its launch to 20110.British Journal of Educational Technology,2013,44(3):357-371.5 孙江山，余兰.网络三维虚拟实验系统的设计与实 现J.现代教育技术，2011，21(07):114-117.6 雷慧杰.数字教育出版对VR技术的应用J.采写 编,2016(03):115-116.7 高东锋，王森.虚拟现实技术发展对高校实验教学 改革的影响与应对策略J.中国高教研究，2016(10):56-59.8 李亚莉.剖析VR技术在汽车类专业教学中的应 用J.农机使用与维修,2019(01):57-58.责任编辑邓健平4 杨帆,龚小涛，赵钢，贺建锋，王宏斌等.高职院校 教学督导评价体系的构建与实践P.机械职业教育，2016,(01):12-14.5 郑春华，高壮峰.构建高职院校实践教学质量督导 与评价体系的探讨J.黑河学院学报，2016,7(07):123-124.6 魏奇迅.地方高校教学督导与教学评价的工作机 制探析J.科教文汇(中旬刊)，2021 (07):12-14.责任编辑王慧晶15