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虚拟仿真案例范文精选

虚拟仿真案例

虚拟仿真案例范文第1篇

1.1方案设计

运用3D虚拟仿真技术来对某矿工伤事故现场以及虚拟矿工等进行三维建模,对工伤事故进行分析,使该事故案例还原出逼真的事故场景,提高了仿真效果。方案设计思路如图1。方案设计思路过程:首先是案例资料搜集与整理,理清事故发生的地点、事故经过等;其次是预想摄像机镜头的摆放,包括场景的转换等,以便出现好的镜头效果;在电脑中进行仿真模型构建,包括人物、设备及环境等进行建模;进行静态、动态仿真环境设计,重点是照明、及光能传递设计;随后进行场景优化、渲染,碰撞检测后修改等三维动画开发;最终进行效果展示。

1.2事故案例整理

1)事故经过。某矿运输工区班长带领3名工人,从采区甩道向208外横管运送4辆装溜槽的平板车。约17:00,当车辆运至回风巷2道风门外车场时,某矿工将4辆车1次挂上(按规定1次应挂2辆),4辆车的总长度大于2道风门之间的距离。某矿工和另1人将第1道风门打开后,前3辆车进入风门之间,某矿工和工友又去推第2道风门,推风门过程中,车辆向下移动,某矿工躲闪不及被挤伤。2)事故主要原因。风门之间轨道存在向下的坡度,车辆下滑;矿工违章作业,违反措施规定1次挂4辆车;现场运输环境复杂,电绞钢丝绳过风门;违章同时推开第2道风门。

1.3仿真模型的构建

1)虚拟人物建模。对人体的运动结构的分析,基于人体骨架模型,并结合构造实体几何法(CSG)创建整个人体几何模型。最后采用蒙皮技术把人体骨骼和外形皮肤链接起来。2)设备建模。井下设备建模采用多边形建模,用图像处理软件作出材质贴图,贴在模型的外表面。对于复杂的模型,先做装置的精模,然后在精模的基础上再派生出一个简模;3)巷道建模。巷道模型根据巷道图、巷道照片数字化建模,以便表现矿井巷道的整个概貌。4)环境建模。环境建模需要根据实际地物之间的拓扑关系来完成,其中,巷道模型的精度等问题的解决可以大幅度提高数字化的效果,给人身临其境之感。

1.4静态和动态环境仿真

静态环境仿真,根据巷道参数和风门、矿车等设备外观尺寸来构造事故现场;动态环境仿真,对矿车运行、人员行走等效果采用先进的物理模块及反应堆动力学技术,更自然真实的反应模拟事故案例过程,本系统用Bullfrog环境特效编辑器进行编辑。照明技术是3D三维虚拟仿真技术的重中之重,采用全局光照明技术,提高光斑特效的表现范围;采用体积光技术,表现诸如机械装置的照明设备、井下工人头灯对周围环境的影响等,运用了光线追踪(LightTracer)和光能传递(Radiosity)技术。

1.5三维仿真动画的开发制作

在建模和仿真的基础上,进行展示策划,运用仿真软件开发平台,对事故案例进行开发和集成,制做完成事故案例的还原再现动画软件。

1.6技术关键

1)场景优化技术。通过动态加载、场景分割与拼接、遮挡剔除场景优化等技术可以一定程度上解决硬件资源和高质量场景要求矛盾的问题。2)模型分割技术。使用模型分割技术,观察者离物体近时,使用第1级最多细节的物体模型,当观察者离物体较远时,渲染出第2级LOD图形,并由此类推,渲染出不同细节的LOD图形。3)碰撞检测技术。为了使虚拟场景更逼真,避免产生运动物体相互发生穿透现象,采用碰撞检测技术,进行碰撞效果反应,并进行调整和修改。

1.7还原效果展示

经过精心的研究制作,该事故三维动画视频播放时间为3min56s,逼真地再现了事故的全部过程,画面清晰,给人一种身临其境的感觉,图2,图3为视频部分截图。

2效果分析

从事故仿真应用效果来看,3D虚拟仿真技术以比较逼真、形象、容易理解的方式描述和显现事故场景和过程,让观者有身临其境之感,清楚的看到了事故发生整个过程。事故直接原因、事故产生的隐患等,也能形象的展现在观者眼前。工作人员能够通过现场情景再现,清楚的进行施工安全评价、安全价值分析,从而确定施工过程中可能出现的危险行为和预防措施,进行针对性超前预控管理。受安全教育的人员直观地了解事故经过,对人的不安全行为、不良安全习惯导致事故的原因深有体会。同时,这种方式增强了安全教育的趣味性,提高了职工参与安全教育的积极性,真实的提高了职工的安全教育效果。3D虚拟仿真技术,汇集可视化技术、采矿工程虚拟现实技术、安全科学与技术等,建立煤矿的安全生产虚拟环境,将不可见的一些不安全行为操作及其造成后果展现出来,即以虚拟现实形式形象、直观地表现出来,在安全管理工作方面发挥独特的作用。

3结语

虚拟仿真案例范文第2篇

一、建设条件与基础

建立“校校联合、资源共享”的教学实践共同体运行机制。2020年1月,以“校校联合、资源共享”为指导,成立了以山东电力高等专科学校为牵头单位、各成员单位共同参与的教学实践共同体。共同体立足电气工程相关专业人才培养,以一线岗位实际工作的需求和意见为导向,制定实施联合培养协议,建立了基于岗位典型工作任务的教学资源开发机制,联合制定实施校校联合管理办法和资源共享管理办法,共同开展学生培养管理,共同承担教学成本和管理职责,建立了教学实践共同体稳定运行机制。培养“共建共享、远程指导”教学实践共同体师资队伍。教学实践共同体以“共建共享、远程指导”为指导,制定推进各成员单位在师资队伍方面的共建共享,共同开展远程学习指导工作,促进教师在成员单位之间交流任教、共享资源,共同指导学生开展仿真实训,共建共享一支结构合理、数量充足、素质过硬、专兼结合的教学实践共同体师资队伍。建设“虚拟仿真、贴近现场”的技能训练平台。教学实践共同体以“虚拟仿真、贴近现场”为指导,按照“服务现场实际、再现工艺流程、锤炼操作技能”的原则共同设计技能训练平台,先后建设了变电运维、电网调控、配电自动化等现场型、混合仿真型、纯软仿型实训室30余个,以真实的现场设备、实际的操作系统搭建了各专业岗位的工作实境。按照岗位工作规范和培养电力一线工人标准,联合开发技能实训作业指导书,严格依据现场工作步骤,标准化开展安全风险交底、工作准备、流程操作及现场恢复等工序,通过反复练习真实任务,不断强化学生规矩意识和规范化操作习惯。形成“对接生产、任务驱动”的仿真实训教学资源库。教学实践共同体按照现场实际生产流程,重新开发学生培养所需的教学资源。首先依据岗位工作标准提炼核心知识点和关键技能项,重构课程标准的知识目标和能力目标,通过设置若干工作情境予以支撑;其次按照新编课标开发行动式教材,整合大量企业现场操作任务和案例,在各情境设计若干学习任务,以实际的操作任务为载体,将必备的知识融入现场标准化的操作流程,并据此编制整体教学设计、单元教学设计。电气工程山东电力高等专科学校以教育资源数字化虚拟仿真共享为建设目标,推进电力工程专业全领相关专业已开发情境任务式课程标准40余门、行动式教材20余本,同时编制基于岗位标准的实训作业指导书40多部,网络课件100余个,建立了突出岗位特点、对接生产过程的教学资源库。

二、建设方案

通过虚拟仿真技术的应用,带动学校整体的数字化转型,系统整体规划,统筹分步实施。通过虚拟仿真技术应用,推动电气工程相关专业教育教学模式、业态和方式的“三个转变”,打造线上线下相融合的教学新业态、新模式。具体包括如下四方面内容:一是加强数字基础设施建设,推动虚拟仿真技术进一步深化落地。扩容网络链路带宽,实现万兆进楼宇、千兆到桌面。加强5G关键技术研究和网络建设,深化5G在培训教学、学生管理等核心业务领域的试点应用。建设物联管理平台,实现全部智能业务终端统一接入和管控,打造全面感知、高效处理、应用灵活的智慧物联体系。二是集成各专业虚拟仿真系统,建成公用仿真中心,打造虚拟仿真实训云平台。建设基于云端技术的电网运行虚拟仿真培训支撑平台,为各仿真应用提供网络化协同仿真运行环境,为远程网络化仿真培训学习提供技术支撑;部署电网运行人员学习自适应培训子系统,采用统一规范XAPI的学习行为采集技术,实现仿真学习行为数据的采集、存储与分析;构建电网运行专业自适应培训系统模型,研发自适应学习引擎,针对用户知识掌握情况和培训目标进行个性化精准化培训内容推荐,帮助用户快速提升专业技能;部署仿真培训智能引导和自动评价子系统,综合考虑操作仿真行为及电网运行状况指标,实现对网络化仿真学习行为的智能引导和自动量化评价;研发进阶化虚拟仿真学习功能,在仿真系统中增加闯关、多人对抗积分排行、道具、等级提升等元素,提高仿真系统学习趣味性。部署电气工程相关专业的线上虚拟仿真系统,实现传统实训资源的数字化、线上化转型。三是推动电气工程相关专业教育教学的数字化建设。落实学校“双高”建设方案,围绕“一体双育四化”职业教育新模式,主动适应“互联网+职业教育”发展需求。运用培训教学云服务平台及外网公用数字化平台,部署虚拟仿真云系统,探索应用线上教学、远程辅导等教学新方式。推进线上教学方式常态化,实现核心课程线上直播授课、在线测验。全面实施线上线下相结合,推进课堂授课与线上课前自学、在线学习,在线测试、课余辅导等灵活结合。四是强化基于虚拟化技术的培训教学数字资源建设。以职业能力为核心,加快涵盖课程、微课、课件、案例、试题库等教学资源的转化和建设。制定建模标准,构建电力设备模型标准库、电力行业标准运营框架,试点建设涵盖设计施工、运行检修、供电服务、品牌传媒的分布式虚拟仿真实训系统。深化系统集成和开发,推动虚拟仿真培训与生产环境密切结合,营造“时时能学、处处可练”的实训环境。

三、预期成效和考核指标

虚拟仿真案例范文第3篇

关键词:交通工程导论;线上线下混合教学;微课;虚拟仿真

1交通工程导论课程的介绍

交通工程导论属于交通运输工程学科领域的一门重要分支,这门课程设立的初衷是为了解决时下交通运输过程中的几大难点问题:交通拥堵、交通安全以及交通污染等问题。课程研究的主要内容可以概括如下:在进行交通调查的基础上,通过交通交通流理论、交通规划、交通管理与控制的等知识以及交通安全、交通环境保护等多方面相互配合,实现人-车-路的有机结合,进而实现快速,安全,经济、环保的交通运输体系。课程学习的内容比较复杂,通过这些知识点的学习,培养出一批有知识有能力的合格交通规划师、设计者和管理员,为我国交通运行和安全、交通可持续发展作出贡献。

2传统线下教学模式的存在弊端

通过第一部分内容的介绍,我们已经了解交通工程导论这门课程的主要研究内容。传统的教学模式在这门课程学习中存在着许多问题,下面我们针对这些问题进行简单的概括:(1)教材更新速度慢,教学内容与实际交通状况偏差大。目前交通工程导论这门课程所沿用的教材已经是几年前编写的,内容多是针对几年前的交通状况进行改编的。教学知识内容比较陈旧,与现在的交通对比呈现脱轨的状况。而且教材更偏重于理论化知识的学习,可以供学生参考的实际案例并不多,学生很难融会贯通;(2)实践课程少,学生缺乏应急能力;传统的教学模式大多都是填鸭式教学,只注重理论教学知识的学习,更偏向于让学生死记硬背。但这门课程是一门应用性、实践性很强的课程。学生仅仅是通过理论知识的学习,很难在脑海里建立一个逼真的交通运行情况,这就导致在面对交通问题时应急能力差。由于受到实践教学条件的限制,并没有开设比较多的课外实践教学,而且已开实践课程的教学模式比较陈旧,无法达到与时俱进;(3)教学评价方式单一。目前对于这门课程学习的考核依然沿用着比较陈旧的方式:出勤情况+课堂表现+考试卷面成绩,只注重对学生理论知识的考核,而且评价的方向一般都是老师评价学生,忽略了学生对老师教学体验的评价。而随着互联网技术的发展以及人们对于教学方式的反思,越来越多的新型教学模式诞生,通过将传统教育方式与线上教育相结合,极大的促进了教育事业进步,此种教学模式称为线上线下混合教学。

3线上线下混合教学模式的应用

传统的线下教育作为一个传承了千百年的教育模式,说明它必然有许多优点得到了大家的认可。它主要有几个方面的优点:首先传统教育以教师为主导作用,可以系统传授学科知识;其次传统教育更有利于情感交流,而且它有着线上教学不可比拟的学习氛围;最后传统教育在知识的传授过程中更有利于师生进行互动,产生灵感上的火花,促进学生学习。线上教育作为新型教育模式,它拥有着非常丰富的教育资源,实现了资源共享以及实时信息更新,它允许学生随时随地都可以学习,更可以建立虚拟仿真实验室让学生可以进行交通规划和管理的实操训练。混合教学就是两种教学模式的深度融合,它将两者的优点充分结合,比如说在传统授课结束后安排虚拟仿真教学,能够达到身临其境去感受交通运行的情形;又或者是通过微课课程对交通工程导论教学中的难点、重点进行二次巩固,加深学生学习的印象;再者说利用互联网大数据技术搜集整理可供交通教学参考的实际交通案例,建立交通案例项目库,方便学生随时查看等等,这些都是混合教学在交通工程导论教学中的应用,下面我们对这些应用进行详细的介绍。

3.1虚拟仿真技术融入到传统教学中的教学模式

虚拟仿真技术是目前交通工程导论课程中应用较为成功的一种线上教学模式,交通工程导论课程理论性与实践性强,而在院校中受实践成本和实践安全的影响,很难进行实地训练。因此虚拟仿真技术便成了许多高校的首选,比如说交叉通流分析、交叉口信号配时及仿真过程等虚拟仿真技术都应用的比较成熟。学生在使用虚拟仿真技术平台时,包括几大流程:基础数据调查与收集、根据数据建立路网结构模型、开始进行交通流分析、交通管理与控制方案设计、交通优化方案比选等。具体使用流程如下:(1)首先基础数据的调查主要是对需要进行模拟的区域道路数据进行收集上传,一般都是采用电子地图获取道路数据,然后收集该区域道路的交通运行流量数据以及当地的交通规化或交通管控措施,最后上传至仿真平台。(2)基础数据收集上传完成后,仿真平台会根据数据信息构建一个初始路网模型。(3)路网模型建立之后,学生就可以根据该区域的交通管控措施,自行设计一个交通管控方案,对道路进行优化整改,比如说调整红绿灯时长、拓宽道路或者是改变道路指示信息等。(4)路径规划实验,可以在路网模型的基础上,设计最佳路径规划实验,通过对起点、终点以及两点之间交通流量、道路信息等多方面综合考虑,让学生反复多次设计模拟,得出最佳路线。学生还可以对交叉路口的信号灯进行控制调整,将设计方案上传至仿真平台,结合该路口的路况信息、车流量信息,模拟出交通运行场景,从而能够实时监测交叉路口排队长度、平均停车次数情况,确定信号灯控制方案是否可行。另外有的虚拟仿真平台还会对设计的交通方案自动进行优化,提高设计方案的科学性,方便学生找出自己设计方案中的不足。虚拟仿真技术打破了传统实训必须要到交通一线进行锻炼的限制,对于提高交通管理人员整体素质水平有着重要意义。

3.2微课与传统教育相结合的混合教学

微课顾名思义就是微型教学模式,是一种视频授课的教学模式,时长一般在5-10分钟,它具有时间短、内容精炼、主题突出等优点,授课内容一般是针对教学课堂上的遗漏、终点、难点,老师在将这些知识点重新讲解录制视频,来达到帮助学生加深课堂学习内容印象的目的。目前传统的授课一般都是40-60分钟,交通工程导论学科的知识点又很复杂,综合性比较强,内容晦涩难懂,通常一节课需要传授的知识点比较多,老师不可能对每个知识点都详细讲解,所以往往一节课下来,学生会对很多知识点不理解。那么课堂学习结束之后,老师就可以根据学生的反馈,着重将课堂上的难点、重点或者是遗漏的知识点进行整理,录制视频再次进行讲解,然后上传至微课客户端,方便学生随时查看。另外老师也可以将交通工程导论课程的学习脉络进行梳理,上传至微课平台,让学生对本门课程建立系统性的思维。老师也可以通过微课平台,课堂学习作业,学生直接在平台上完成,实时反馈到老师那里;老师也可以一些调查问卷或者是意见收集、投票等一系列线上活动,通过学生反馈回来的信息,对自己的教学作出评价和总结。

3.3建立交通案例项目数据库

之前我们也提到了,交通工程导论是一门理论知识丰富涵盖范围非常广、实践性强的学科,学生不仅要学习交通工程学的理论知识,还要对学会对交通工程问题进行分析解决问题,进行方案设计以及将工程技术进行应用,在目前教学中学生没有可以直观参考的案例教学。项目数据库的建立是通过互联网技术收集网上最新的交通规划与管控案例,制作成事故案例教学动画,将案例中包含的交通工程知识点赋予到动画上。当学生无法进行交通现场实践学习时,可以通过数据库中的动画教学,动画内容完整的呈现了交通案例现场情景,可以让学生实现身临其境的效果,达到实践学习的目的。

4小结

在信息化技术飞速发展的时代下,将交通工程导论这门课程的教学与互联网技术相结合,实现线上线下混合教学模式的高度融合具有非常重要的意义。线上教学提供了各种教学资源,极大的丰富了传统的教学模式。本文通过对线上线下混合教学模式在交通工程导论教学中的应用进行探讨和总结,希望能够为未来交通行业的教学体系提供一定的参考意义,能够促进该课程教学改革更上一层楼,引领教育界教学创新发展。

参考文献:

[1]秦严严,李淑庆,何兆益.面向智能网联交通系统的交通工程课程改革探索[J].教育教学论坛,2020,No.464(18):229-230.

[2]谢海军.基于虚拟仿真技术的道路交通管理与控制实验教学[J].江苏警官学院学报,35(4):5.

[3]程建梅,章超.公安院校“道路交通控制”课程混合式教学模式探索——以四川警察学院为例[J].四川警察学院学报,32(3):6.

虚拟仿真案例范文第4篇

关键词:多媒体;教学训练;装备操作;维修训练

基于装备的教学和训练在提高学员的工程实践能力、装备综合素养以及岗位任职能力方面具有重要作用。长期以来,装备教学训练的开展主要结合实装进行,受教学资源、教学手段的限制,教学训练实施过程中存在着教学方法手段单一、教学训练时间难以保证、教学训练成本高等突出问题,在很大程度上制约着教学训练效果的提高。基于此,利用现代多媒体技术,就某型主训装备开发了多媒体教学训练系统,并在教学训练中进行使用,较好地解决了上述教学训练中存在的问题。

一、多媒体教学训练系统的功能与组成

某型雷达装备是目前装备教学训练中的主训装备,该雷达集光、机、电于一体,结构复杂、集成度高、价格昂贵。为满足教学训练要求,针对该型雷达装备,利用现代多媒体技术开发了多媒体教学训练系统,可满足对装备的构造与原理、故障维修、技术保障和武器系统运用等内容的教学与训练需求。

1.多媒体教学训练系统的功能

(1)教学演示功能某型雷达多媒体教学训练系统由多种多媒体元素组成,在装备的教学演示中,不同的多媒体元素可满足不同的需求:通过系统中的文字、图片等多媒体元素,可对装备的功能特点、技术指标、结构组成等相关知识进行学习;通过系统中的2D动画,可对装备的整机及各分系统的工作原理进行演示;通过系统中的视频,可对装备的操作使用、维护保养、技术检查、装备维修等内容进行示范;通过系统中的3D动画,可对雷达整机及各组成部件的内部结构进行直观形象的演示,了解其结构特点。(2)操作训练功能某型雷达多媒体教学训练系统,可提供一个虚拟的操作训练环境,呈现出三维立体的虚拟装备,学员可以在虚拟环境中对装备进行战勤操作、维护保养、技术检查、故障维修等训练,参与到一些具体任务当中,如装备的架设撤收、系统联动、系统开关机、搜捕目标、分解结合、故障排除等训练科目,实现在三维虚拟空间内的“人-机”交互式训练。(3)辅助维修功能某型雷达多媒体教学训练系统集成了该雷达各分系统常见的故障案例。每一个故障案例均按照“故障现象”、“可能原因”、“故障排除”的结构进行设计,该设计思路与实际的故障排除流程一致其中,“故障现象”环节主要用视频的方式呈现故障现象;“可能原因”环节主要用文字列表和声音的方式描述可能的故障原因;“故障排除”环节用故障树的形式给出具体的故障排除思路,并且在每一个树节点都配备了交互式图片、视频或图表等多媒体元素,以标识故障点的位置、故障排除方法或故障点的性能指标参数。利用多媒体教学训练系统具备的该项功能,不但可以满足教学需要,而且还可在装备的实际修理中加以利用,实现对装备的辅助维修。

2.多媒体教学训练系统的组成

针对装备教学训练需求,设计的多媒体教学训练系统包括结构原理、操作使用、维护保养、技术检查、常见故障等5个模块(1)结构原理模块系统结构模块包括系统组成介绍、系统拆装演示、系统拆装练习和系统工作原理4个子功能模块。其中,系统组成介绍模块主要采用文字、图片、声音的方式,对装备组成进行介绍,满足学员对装备组成的认知需求;系统拆装演示模块采用3D动画的形式,展示装备的内部组成及相应组合的拆装过程;系统拆装练习模块采用交互式虚拟仿真的形式,提供一个虚拟的装备拆装训练环境,学员可在该环境中进行装备组合的拆装训练;系统工作原理模块主要利用2D动画的形式,对装备总体及各分系统的工作原理进行展示,满足学员对装备工作原理的认知需求。(2)操作使用模块操作使用模块包括操作使用演示和操作使用训练两个子功能模块。其中,操作使用演示模块主要采用视频和3D动画的形式,就装备的架设、撤收、系统标定、系统联动、开机、关机、搜捕目标等装备战勤操作训练内容进行演示,方便学员对相关内容的学习;操作使用训练模块采用交互式虚拟仿真的形式,提供一个虚拟的装备操作使用环境,学员可在该环境中进行装备战勤操作的交互式训练。(3)维护保养模块维护保养模块包括维护保养演示和维护保养训练两个子功能模块。其中,维护保养演示模块主要采用文字、列表、图片、声音、视频和3D动画的形式,就装备的维护制度、维护要求、日常维护和特定维护等内容进行介绍,方便学员对相关内容的学习;维护保养训练模块采用交互式虚拟仿真的形式,提供一个虚拟的装备维护保养操作环境,学员可在该环境中进行基本的装备维护保养训练。(4)技术检查模块技术检查模块包括技术检查演示和技术检查训练两个子功能模块。其中,技术检查演示模块主要利用视频和3D动画的形式,就装备各分系统的技术检查内容进行介绍,方便学员对相关内容的学习;技术检查训练模块采用交互式虚拟仿真的形式,提供一个虚拟的装备技术检查操作环境,学员可在该环境中进行装备的技术检查训练。(5)常见故障模块常见故障模块包括辅助维修和维修训练两个子功能模块。其中,辅助维修模块集成了每一个分系统的常见故障案例集,共计60余个,且每一个故障案例均按照“故障现象”、“可能原因”、“故障排除”的结构进行设计。实际的故障排除当中,可通过故障树的指示排除相应故障,达到辅助维修的目的。维修训练模块采用交互式虚拟仿真的形式,提供一个虚拟的装备维修训练操作环境,学员可在该环境中进行装备的维修训练。

二、基于多媒体教学训练系统的教学训练特点

某型雷达多媒体教学训练系统充分利用了现代多媒体技术,将多媒体教学训练系统应用于装备教学训练中,具有如下特点:

1.表现形式灵活多样

多媒体教学训练系统将现代多媒体技术应用于装备教学当中,使装备教学不再是枯燥、抽象的结构原理讲解。多媒体教学训练系统通过文字、音频、视频、2D动画、3D动画、交互式仿真等多种表现形式,使装备复杂的内部结构和抽象的工作原理等内容能够以直观、形象的方式呈现,学员更易理解,印象更加深刻。

2.增加装备训练时间

运用现代多媒体手段,利用视频、三维动画和友好的互动操作界面建立虚拟教学训练环境,能够以较低的成本达到与实装训练近似的训练效果:利用多媒体教学训练系统可进行相关训练内容的演示,可实现“一人一机”交互式虚拟训练,保障学员训练时间。[1]采用先演示后训练的办法,不但能让学员较快地掌握操作步骤,同时也能保证操作训练的真实感,可有效提高教学训练效果。

3.减少装备设备损耗

在装备教学训练当中,实装操作具有真实、直观的优点,但武器装备都具有一定的寿命期限,在装备操作使用、组合拆装和故障排除等教学实践过程中,装备使用如果过于频繁,不可避免地会出现装备磨损、部件损耗等问题,势必会减少装备的使用寿命,造成训练成本增大。而多媒体教学训练系统采用以虚代实的形式,可进行部分内容的训练,在很大程度上克服了实装操作带来的装备设备损耗问题,提高了训练的军事经济效益。

4.有助于促进自主学习

基于多媒体技术开发的教学训练系统,具有可移植性,并且与多种计算机操作系统兼容,可将多媒体教学训练系统于校园网或局域网,学员可通过网络进行相关内容的学习和训练,从而实现远程教育和训练。同时,也可方便学员利用课下时间进行相关内容的预习和复习,助力学员的自主学习,从而有效提高教学训练的效果。

三、多媒体教学训练系统在装备教学训练中的应用案例

装备教学训练主要包括装备构造原理知识的学习以及结合装备的操作训练两大类。其中,装备构造原理知识的学习是装备操作训练的基础,装备操作训练是装备构造原理知识学习的落脚点。在这两类教学训练实践中,都充分利用了多媒体教学训练系统,取得了较好的教学训练效果。1.在构造原理教学环节中的应用案例以往的装备构造原理教学环节主要采用“教材+PPT课件+教员讲解”的方式,教学内容的表现形式不够直观、形象,学员不能详细认知装备的内部结构,不能有效理解装备的工作原理。针对这些问题,在装备的结构组成和工作原理教学中,充分利用了多媒体教学训练系统的教学演示功能。结合多媒体教学训练系统的实施环节如下:①装备展示。利用系统提供的装备3D动画,进行装备主要组成部分的演示。指明装备的组成及各组成在装备中的位置,形成学员对装备的整体概念。②结构分析。利用系统组成介绍模块,详细介绍各组合的作用及组成。③拆装演示。在虚拟环境下,拆装装备各组合,让学员更直观地学习各组成部件的结构功能等知识。④原理演示。将静态的装备工作原理动态化,以2D动画的形式展示,表现手段形象直观,学员易于理解。利用多媒体教学训练系统,教学手段更加生动形象,大大提高了学员的学习兴趣,并且学员还可利用该系统进行自主学习,有效提高了教学效果。2.在装备实训环节中的应用案例在装备实训环节,一个突出问题是装备少、人员多。在近几年的装备教学中,人员、装备的比例基本上都保持在10:1,每名学员进行装备训练的时间很短,训练效果难以保障。而装备一旦出现故障,上述问题就变得更加突出。因此,在此实训环节充分利用了系统的演示功能和操作训练功能。在装备实训过程中,采取如下训练步骤:①操作演示。利用多媒体教学训练系统的教学演示功能,通过视频、动画的方式让学员了解装备的技术检查、维护保养、战勤操作等基本内容,起到“教学引导”的作用。②虚拟操作。学员在熟悉操作步骤的基础上可在系统上进行虚拟操作,一人一机,独立完成操作。学员通过多次虚拟操作练习,熟悉操作流程,验证操作的正确性,为实装训练做好准备。此外,这个环节的训练也可以在业余时间进行,使学员在实训中获得更多的主动权。③实装训练。完成虚拟训练后,可安排学员在实装上进行实际操作,锻炼学员的实际操作能力,解决实际遇到的问题。④训练升华。结合实际情况,充分运用多媒体教学训练系统研究探索式学习,发挥学员主观能动性,激发学员探索精神与能力。多媒体教学训练系统应用于装备实训环节,体现出了“开放式、情境式、交互式”的特征,在一定程度上克服了装备实训环节存在的问题,促进了装备训练工作的开展。[2]

四、结束语

与传统的装备教学训练相比,将现代多媒体技术应用到装备教学训练当中,可有效增强教学效果、减少装备损耗、降低教学成本、提高学员积极性、减轻教员工作强度。此外,多媒体教学训练系统还能很好地帮助学员利用课下时间进行学习和训练,助力学员的自主学习。目前,将现代多媒体技术应用于装备教学训练还处于探索和发展阶段,随着多媒体技术的不断发展和对其认识的不断深化,多媒体技术将在教学训练中起到更加重要的作用。

参考文献:

[1]李翠超,凌芳.虚实结合的虚拟仿真技术在工程训练中的应用[J].实验室科学,2015(2):128-131.

虚拟仿真案例范文第5篇

学生自主案例教学法”的含义“Web形式”是指在教学过程中,学生面对的对象不是教师,而是处于Web网络的虚拟仿真环境中,单人或多人合作进行设计成分或生产冶炼,Web网络系统自动记录学生操作的每一个步骤,教师通过前端软件观察学生的操作行为,实时回答他们提出的问题。“自主”是指学生学习的工程案例不是教师事先准备的,而是学生在仿真过程中自己得到的。由于学生掌握的专业知识和能力存在差异,使用的冶炼设备、设置的工艺参数和成分都不尽相同,因此得到的案例也不同,甚至很大一部分是失败的案例。“Web主导下材料工程类学生自主案例教学法”是在教师讲授专业知识的基础上,结合课堂教学内容,有针对性地给学生提供网络虚拟仿真平台,学生在平台内完成成分设计或产品冶炼任务,遇到问题可小组交流,提出改进方案。对典型个案,进行全班讲演,同时教师进行点评。该教学法以“任务”为主线,但不以“任务”的完成与否做为考核标准,提交的结果没有对错好坏之分,产生的结果不重要,结果产生的原因才重要。鼓励学生主动寻找可能出现的失常和事故,并运用所学理论知识去分析、去思考、去解决,强化对理论知识的学习渴望,激发学习的兴趣。

二、“Web主导下材料工程类

学生自主案例教学法”的实施方案在实施前,对实施的过程和步骤进行了认真分析,对实施方案的总体框架和实施具体步骤进行了设计,实施方案如下:第一阶段:规划。制定教学目标,确定实验班级。教材调整,确定讲授重点。以教师为主,包括课堂讲授的安排,讲授重点的确定,以及为学生编写模拟操作指导大纲等。第二阶段:执行。发动学生,明确任务。网络操作,案例设计。在线指导,提高案例质量。以学生为主,教师指导。使学生意识到自己的“工程师”角色,在虚拟仿真环境中动手操作,完成生产任务。教师可通过前端软件实时观察学生的操作行为,回答他们提出的问题并分析模拟结果。学生和老师之间、学生和学生之间在信息窗口通过文本进行交流。不同地点的学生可以组合起来,在同一个模拟模型中分别进行操作。第三阶段:分析和讨论。根据模拟操作记录,全班交流研讨,教师点评。师生结合,互动交流。教师从学生的操作结果中选取典型案例,让学生制作讲演课件,给全班同学分析自己的成功与失败经验,教师在交流中给予适时的点评,并进行成绩评定。第四阶段:总结。遴选优秀操作记录,编写示范案例。对学生的优秀设计案例进行整理归纳,为教师进行课62教学新思维堂多媒体教学时使用,也可作为学生课外预习、复习、自学的电子版的立体化教材。

三、个案举例

钢铁大学网站提供了钢铁应用、钢铁设计及冶炼等仿真模块,包括了现代钢铁生产的主要工序,可以为材料工程,尤其是金属材料工程专业大多数专业课程教学所采用。如在金属学材料学课程教学中,布置了一个生产任务:现收到一客户订单,要为一座海洋平台生产一种易焊接的高强度厚钢板,钢种的成份和工艺路线由生产方来确定。订单要求生产9000t的高强度厚板,钢板对机械性能的要求为:屈服强度,LYS>375Mpa;抗拉强度,530Mpa<UTS<620Mpa;54J夏比冲击转变温度,ITT<-40℃;屈强比LYS/UTS<0.82。使用网站中关于海洋平台用中厚板钢的设计模块进行仿真。【学生自主案例】钢种成分的设计在工艺路线为50mm钢板中度控轧、25mm钢板轻度控轧、90mm钢板中度控轧的情况下,经过调试发现Cr、Mo、Ni、V可以不参与设计考虑范围,C、Si、Mn在一定的含量内变化,主要调节Cu、Al、N、Nb元素的含量改变钢材的力学性能,得到了满足客户性能要求的3种不同钢种。从而使基体强度提高,以及固溶体与运动位错间的相互作用,阻碍了位错的运动,从而使钢种强度提高;2号钢种N、Nb、Al含量较高,主要强化机理是:N与Te形成间隙固溶体,起到固溶强化;在钢中加入的Nb,Nb元素能形成碳的化合物、氮的化合物或碳氮化合物,在轧制或轧后冷却中沉淀析出,起到第二相沉淀作用;同时,N与Al、Nb形成氮化合物或碳氮化合物,能钉扎晶界,阻碍晶粒长大,起到细晶强化。3号钢种的设计是在2号基础上调试Al元素的含量,3号钢种Al含量较低。

四、总结

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