2016/2/1 16:30:43 益教教育三维互动虚拟现实教学平台的应用价值

三维互动虚拟现实技术在职业教育中的应用越来越普及,尤其是在汽车职业教育领域,如数控机床、汽修等;下面益教教育就汽车虚拟仿真教学方面的应用具体的介绍一款互动性强,可编辑、开放性、统一性、拥有国内自主知识产权的三维互动教学平台,通过该平台,大大加速职业教育的发展。

 一、三维互动虚拟现实教学平台的应用

三维互动虚拟现实教学平台在理论和实践中起桥梁作用,打破了传统的教学模式,以直观生动的 3D 虚拟现实技术展示抽象的教学内容,同时增加了学生动手的机会,提高了操作的熟练程度。不但可以进一步提高和完善实验教学,而且大大地降低了各类实验费用;虚拟现实三维互动教学平台明显优势体现在能够创造一个与实际近乎相同的仿真环境,使得环境和符合人们自然交互习惯的互动操作模式,学习者可以观察每个部件的工作原理、内部结构、工艺流程,等等,并可虚拟操作。是专门为教师研发的轻松快速制作三维虚拟互动教学、实验内容与考核的教学培训系统。

该该三维互动虚拟现实教学平台基于 “Web3D 虚拟现实平台” 运行的网络虚拟实验 3D 环境,采用虚拟现实技术制作各种实验设备及其部件,并具有逼真 3D 互动虚拟实验、3D 动画、3D 实验设备模型或其部件模型任意方向旋转及视点变换的功能。 能够实现大量并行用户快速下载及构建渲染动态 3D 场景,确保用户与 3D 场景互动的即时性,所有部件都可 360 度全方位观看,具有直观立体、真实互动的效果。

同时它充分利用三维技术与图片文字语音相结合,不仅对仪器设备整机进行解析,还可对具体部件进行拆卸与安装, 并对各控制系统电路等进行仿真模拟, 全方位地让学员了解并掌握教学与实验内容所需的结构及原理。 同时用户不仅可以动手对实验设备进行虚拟仿真操作, 了解熟悉其工作原理,而且还可以进入“虚拟故障模拟系统”进行多种情况下不同部件的机械及电路故障排除模拟操作,从而能够积累实践经验。

虚拟现实三维互动教学平台自带 Web3D 编辑工具供用户任意编辑系统中所有三维模型及其相关动画,或编辑制作新的仪器设备 3D 模型及动画等。 教师可以根据教学以及实验的需要任意修改系统中的 3D 互动内容。 同时系统软件还自带电路自绘工具,用户可以任意自绘具有 3D 互动功能的电路图,并根据用户所绘电路图自动生成 3D 装配图让用户进行接线, 而且系统提供电路接线自动验证输出接线的正确性判断结果。 所有的 3D 动画、3D 模型及系统数据均采用 128 位随机加密技术以保证系统的安全性。

三维互动虚拟现实教学平台的技术特点

1.身临其境的真实体验感

建立各种仪器设备模型, 可以通过计算机模拟出各个角度看到的各种仪器设备视觉效果及动态的各种仪器设备操作方法与各部件组装过程(包括组装过程中需要的工具 ), 每个需要的画面上用提示性的文字或语音向用户展示, 让学员能够自己动手操作很好地了解各种仪器设备的构造、拆卸/安装与操作使用。 利用 VR 技术设计的逼真的三维虚拟环境,使学生置身于虚拟的 3D 学习环境当中,体验真机实训不可能观察到的各部件结构及重要部件独立的工作原理。

2.逼真的电路系统及故障排除系统

平台能真实模拟各种仪器设备的所有电路及故障排除, 学生进入平台便可进行多种情况下不同部件的机械及电路故障排除模拟操作, 同时平台还设置了与真实万用表、示波器一样的“虚拟万用表” 、“虚拟示波器”, 在该电路系统中就可以实现测算, 仿真和调试等功能, 为用户掌握电路原理,排除电路故障打下了坚实的基础。

3.交互性平台充分利用 VR 技术的可互动性,设计了符合人们自然交互习惯的互动操作模式。 平台还包含用于共享信息的人机交互界面, 激发学生的学习兴趣,提高学生的动手操作能力。

4.多人在线学习,突破区域界限平台支持多人同时在线学习,学员可不受时间、地点限制的随时上机操作学习,与传统实体操作仪器设备相比,既节约了培训时间,提高了学习效率,又降低了对设备的耗损。

5.支持远程应用及管理。虚拟现实三维互动教学平台采取服务器端与用户端的模式。 用户端(学生/教师)通过账号密码进行登陆, 通过访问服务器, 进行模型数据的传输。 而整个平台的管理,是通过唯一管理员进行管理的,该管理员在平台里既可管理学生又可以管理教师, 同时整个系统的架构内容都受管理员支配,使得该系统更具有灵活性和方便性。

6.可扩展的教学模块虚拟现实三维互动教学平台以多系统多模块相结合的模式, 利用职教所与益教教育联合开发的虚拟平台,结合先进的虚拟现实技术,同时以 C/S 应用模式为主、B/S 应用模式为辅,使得整个平台具有可扩展性。 可以随时增加仪器设备的虚拟拓展模块,使平台紧随市场各种技术最新发展需求。

7.节省培训费用,提高培训效率很多实验仪器设备 (如数控机床、 波峰焊机等)属于昂贵的实训设备,身价从几十万到上千万元不等,给教学单位带来了很大的设备资金压力,为解决这一难题,

在该平台学员便可全方位掌握仪器设备的工作原理、各部件拆装、线路测试、故障排除等完善的教学应用, 从而提高对仪器设备的熟悉度和认知度, 以虚拟环境取代真机实训学习并获得超过真机实训的学习效果。

例证:三维互动虚拟现实教学平台中汽车虚拟仿真软件的功能和价值。

本系统包含汽车机械常识、 汽车文化、 汽车的美容与装饰、汽车电子电工技术应用、汽车结构与拆装、汽车使用日常维护、汽车的修理、汽车性能检测、汽车故障诊断九大模块:

①汽车机械常识包含:量缸表的使用、曲轴的测量、汽缸的测量。

②汽车文化包含:汽车驾驶的演示和汽车驾驶的实训。

③汽车的美容与装饰章节包含的主要课程:汽车清洗、汽车护理、汽车漆膜修补、汽车车身装饰、汽车室内装饰、车身电器的装饰等。

④汽车电子电工技术应用主要包含:电源系统绘制与连接、启动系统绘制与连接、点火系统绘制与连接、照明系统绘制与连接。

汽车故障检修模型

⑤汽车结构与拆装包含:

整车拆装、发动机拆装、发电机拆装、发电机拆装(含工具)、自动变速器原理、变速器内部展示与拆装、汽车整车展示与拆装、汽车底盘展示与拆装等(所有拆装均包括:自动拆卸、自动安装,手动拆卸、手动安装。 其中自动拆卸、 自动安装是为了让学员学习整个拆装过程,手动拆卸、手动安装是为了学员练习对所学拆装步骤的熟悉度)

⑥汽车使用日常维护包含:调整点火正时、交流发电机各部件的检修、启动机故障诊断与排除、前照明灯的检查与排除、电动门窗故障诊断与调整等。

⑦汽车的修理包含:汽油泵拆装、分电器拆装、曲柄连杆机构拆装、活塞环更换、喷油器拆装、汽油机竣工验收、柴油机竣工验收、气缸压力的测量、变速器的拆装、前桥拆装、转向器拆装桑塔纳主减速器拆装、东风制动阀拆装、交流发电机拆装、分电器拆装、四缸发动机拆装以及制冷剂进行泻放、 添加及抽真空等常见汽车修理内容。

⑧汽车性能检测功能模块可让学员在三维互动的场景中学习动手进行制动性能检测、 灯光性能检测、汽车尾气性能检测、侧滑性能检测、蓄电池性能检测、交流发电机性能检测启动机性能检测、点火性能检测、点火能量检测等性能检测。

⑨汽车故障诊断包含:机械故障,电控故障,电器故障。 机械故障主要检查器件磨损间隙,裂纹,变形,老化等故障(包括冷却系统,润滑系统,启动系统,点火系统等故障);电控故障检查发动机控制和各个系统控制反馈信号的检测, 查看各个功能传感器的故障(防盗系统,燃油系统,排气系统,点火系统,空气供给系统等故障);电器故障检查各个系统的电器原件故障(如雨刮喷水系统,灯光照明系统,仪表系统,启动系统,充电系统,玻璃升降系统,电动后视镜系统等故障)。 本系统还提供排除故障过程中需要用到相关仪器仪表,例如:汽车故障检测仪、示波表、千分尺、内径千分尺等三维互动模型。


 
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