虛擬技術(shù)在電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

魯珊珊 內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院

時(shí)代在快速發(fā)展的同時(shí)技術(shù)也與日俱進(jìn)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式很難滿足現(xiàn)在學(xué)生的教學(xué)需求。虛擬技術(shù)是21世紀(jì)迅速崛起的一門新型高科技應(yīng)用技術(shù)，該技術(shù)利用計(jì)算機(jī)的三維圖融入聽覺感知，觸覺感知，視覺感知等通過體感傳輸設(shè)施讓體驗(yàn)著身臨其境的體驗(yàn)虛擬世界情景。通過虛擬技術(shù)對電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)不但能夠有效的提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，還可以使學(xué)生獲得更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)和經(jīng)驗(yàn)。

1 虛擬技術(shù)引入電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)的意義

1.1 增強(qiáng)教學(xué)的身臨其境感

虛擬技術(shù)則可以通過虛擬的實(shí)訓(xùn)場景，便于學(xué)習(xí)者漫游在虛擬的實(shí)訓(xùn)場景中，因?yàn)樘摂M技術(shù)具有多感性，交互性，沉浸性和構(gòu)想型特點(diǎn)使學(xué)習(xí)者在虛擬實(shí)訓(xùn)場景中獲得視覺，觸覺，感覺等感知有身臨其境的感受。

1.2 有利于學(xué)生盡快適應(yīng)工作崗位

虛擬技術(shù)的引入有助于讓學(xué)生提早適應(yīng)崗位職責(zé)，學(xué)習(xí)掌握電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的技巧以及面臨緊急危機(jī)時(shí)應(yīng)該做出的正確應(yīng)對。學(xué)生可以在充實(shí)理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，通過虛擬實(shí)訓(xùn)場景進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，使學(xué)生真正進(jìn)入工作場景能夠很快的適應(yīng)工作。

1.3 減少實(shí)習(xí)資源的浪費(fèi)

學(xué)生通過虛擬實(shí)訓(xùn)場景進(jìn)行實(shí)踐，可以自由對實(shí)習(xí)場景進(jìn)行日常的管理，并且實(shí)踐自由，任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以切身的去體驗(yàn)。通過虛擬的場景去掌握自己知識的不足，逐漸積累工作經(jīng)驗(yàn)。這樣就可以避免實(shí)習(xí)中的資源浪費(fèi)，更好的解決實(shí)踐問題。

2 虛擬技術(shù)在電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 運(yùn)用桌面虛擬技術(shù)開發(fā)教學(xué)課件

教師共同探討利用三維空間以及交互技術(shù)研發(fā)出一種適合教學(xué)的虛擬實(shí)訓(xùn)場景軟件。軟件中通過三維虛擬空間還原現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)場景布局，創(chuàng)建各種類型的實(shí)訓(xùn)場景，模擬真實(shí)的實(shí)訓(xùn)場景環(huán)境，形成活潑生動(dòng)的真實(shí)實(shí)訓(xùn)場景。學(xué)生可以通過所學(xué)的理論加入到虛擬實(shí)訓(xùn)場景管理，通過鼠標(biāo)、鍵盤學(xué)生們可以任意瀏覽實(shí)訓(xùn)場景各個(gè)角落，隨意操作PLC實(shí)訓(xùn)，并可以通過管理虛擬的PLC自動(dòng)控制增強(qiáng)自己的實(shí)踐能力。老師通過學(xué)生們的操作可以看到學(xué)生的不足，進(jìn)行有效的指導(dǎo)，學(xué)生們通過這種虛擬模式更加有興趣的投入到學(xué)習(xí)中。

2.2 將分布式虛擬技術(shù)運(yùn)用到遠(yuǎn)程教學(xué)

以往很多學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)視頻或者書本的文字來學(xué)習(xí)實(shí)訓(xùn)場景管理知識，缺乏互動(dòng)，老師也很難掌握學(xué)生具體的學(xué)習(xí)情況。虛擬技術(shù)在電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)的應(yīng)用打破了時(shí)間和空間的限制，利用分布式虛擬技術(shù)，只要同時(shí)連接了網(wǎng)絡(luò)，各地區(qū)、各國家的實(shí)訓(xùn)場景管理者或?qū)W習(xí)者就可以聚集在一個(gè)虛擬課堂，學(xué)生跟老師就像坐在同一個(gè)教室，老師可以看到學(xué)生的真實(shí)動(dòng)態(tài)，學(xué)生們也可以就自己遇到的問題互相討論。這種虛擬遠(yuǎn)程教學(xué)可以很好的應(yīng)用到校企合作的企業(yè)中，增強(qiáng)行業(yè)與學(xué)生之間的互動(dòng)，通過這種交流模式，學(xué)習(xí)者會(huì)有更深入的理論掌握以及對實(shí)訓(xùn)場景的了解。

2.3 將分布式虛擬技術(shù)運(yùn)用到體驗(yàn)式教學(xué)

利用沉浸式虛擬技術(shù)，讓學(xué)生佩戴智能頭盔顯示器，觀看虛擬實(shí)訓(xùn)場景，把用戶的視覺、聽覺封閉起來，產(chǎn)生虛擬視覺。利用數(shù)據(jù)手套把學(xué)生的手感通道封閉起來，產(chǎn)生虛擬觸動(dòng)感。系統(tǒng)采用語音識別器讓參與學(xué)生對系統(tǒng)主機(jī)下達(dá)操作命令，與此同時(shí)，頭、手、眼均有相應(yīng)的頭部跟蹤器、手部跟蹤器、眼睛視向跟蹤器的追蹤，使系統(tǒng)達(dá)到盡可能的實(shí)時(shí)性，沉浸體驗(yàn)虛擬的實(shí)訓(xùn)場景環(huán)境，有親臨其境之感。

2.4 其他場景應(yīng)用

實(shí)訓(xùn)場景虛擬情景教學(xué)系統(tǒng)還可以為學(xué)生提供其他場景應(yīng)用，例如當(dāng)PLC發(fā)生故障、復(fù)雜的實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)等場景，讓學(xué)生掌握現(xiàn)實(shí)實(shí)踐中較少遇到場景的處理方法，提高應(yīng)急應(yīng)變能力。

2.5 學(xué)習(xí)效果的測試與評價(jià)

筆者在本次實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)施之前，在虛擬教學(xué)系統(tǒng)中的測試模塊提前設(shè)計(jì)了課后考核參數(shù)。考核內(nèi)容包括操作及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的正確率以及完成本次實(shí)訓(xùn)情景測試所需的時(shí)間，結(jié)合以上內(nèi)容對學(xué)生進(jìn)行評分。對于測試成績較好的同學(xué)，可以將該同學(xué)的測試過程錄制成視頻上傳到系統(tǒng)中，讓學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流。

基于虛擬技術(shù)的電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)理念是一種新型的教學(xué)模式，能夠降低電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)的難度，增加教學(xué)的便利性和多樣性，同時(shí)讓學(xué)習(xí)者們得到多樣化的實(shí)踐機(jī)會(huì)。引導(dǎo)學(xué)生通過不同模式接受各種鍛煉，扎實(shí)自己的知識，熟練的應(yīng)用于實(shí)際實(shí)訓(xùn)場景管理中。在電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)中，合理運(yùn)用虛擬技術(shù)可以為學(xué)生構(gòu)建各種實(shí)訓(xùn)場景，學(xué)生在模擬中可以不斷的豐富自己的所學(xué)知識，提升自己的操作能力。未來虛擬技術(shù)會(huì)更加的被重視并且會(huì)更加成熟的運(yùn)用到電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)中去。

[1]姚永聰.虛擬技術(shù)在高校實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用探究[J].職教通訊,2016(15)

[2]劉敏.虛擬技術(shù)在教學(xué)改革中的應(yīng)用探索[J].信息技術(shù)教學(xué)與研究,2016(19)