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驾驶模拟器范文1
关键词:驾驶室 教导员 三维仿真 计算机
1 概述
列车驾驶模拟器是一个集教学、训练、考核为一体的实时仿真系统,满足城轨列车仿真培训的需求。系统以影像、图形图像、声音以及可沉浸其中的虚拟现实场景(三维)、模拟仿真设备为手段,逼真地实现列车操纵界面、操作显示设备、控制逻辑以及线路场景。系统的所有电气、电子、机械、气动系统的逻辑、关联关系与真实情况一致,可以全面、真实地模拟列车在各种运行环境下的运行状况、操纵特性、突发事件和列车事故。能够完成城市轨道驾驶员的演练、教学指导、教学管理和考核等功能。
2 系统设备构成
列车驾驶模拟器系统架构主要包含下列单元:
a 一套内部完全按照真实列车的布局、样式进行设计制造,配有功能完整的操作台的全尺寸驾驶室实体模型,即仿真驾驶室系统;
b 一个有计算机控制的视频系统,可显示前方的轨道,与驾驶员的控制连接,并有所有相关的音效轨道视效的视频仿真系统。
c 用于输入信息和监控驾驶员动作,并带有记录和打印设备的教导员控制台。
3 系统功能
3.1 仿真驾驶室系统
模拟驾驶室内部为车组驾驶室内部的全尺寸复制品,所模拟的驾驶室配备摄像机,通过摄像机可看到驾驶员控制动作配备驾驶仿真器司机室视频闭路监控系统,用于监视培训、考核过程。
3.2视频仿真系统
3.2.1 前向视频仿真系统
前向视频仿真系统由高清三通道环形幕布、图形工作站、三通道投影机及数字图形融合矫正机组成,提供用户所选线路的全程线路的显示。能为用户提供水平125°,垂直32°的视角画面(见图3)。
3.2.2 站台视频仿真系统
站台监视、停车标画面与仿真主计算机数据同步,制造商设计的站台视频仿真系统能够真实地实现人员的上下车仿真。
3.2.3 音效仿真系统
・具备5声道以上的声音系统
音效仿真系统采用5.1声道环绕声制式。通过音效仿真系统能够实时、准确的产生列车在运行过程中所具有的内部、外部的环境音效。可实现声音全向三维定位特性和三维实时跟踪特性。
・根据列车运行情况,能够模拟真实列车操纵与运行过程真实声音环境的模拟,产生相应的全部模拟音响。
a 列车外部声音:
列车行进时的轨道声;鸣笛声;过道岔的轨道声;制动声;在与障碍物的撞击声;站台噪声;雷声;暴雨声;台风声等;
b 列车内部声音;
列车机械、电气动作声源。如电器吸合、断开声音;设备的机械噪声;空压机启动、运行、关机的声音;空气制动系统产生的各种气动声音等。
3.3 教导员控制台系统
3.3.1 教员控制台是模拟驾驶系统教员的工作场所,教员通过教员控制成对模拟驾驶系统的日常维护与管理、课程或考核内容的编制与维护、对模拟驾驶训练/考核过程的监控、以及对观摩学员的讲解与指导等。
3.3.2 教员控制台配置控制和监视设备,这些设备包括:
a 教员控制计算机:运行教员软件,教员通过该软件实现对系统的控制;
b 驾驶室CCTV监视器:与模拟器司机室内的低照度摄像头相连,便于教员观察模拟器司机室内的情况以及受训司机在操作及故障处理过程中的表现;
c硬盘录像计算机:对驾驶室CCTV的监视内容加以记录;
d 列车车辆显示屏、车载信号显示屏、客室CCTV显示屏:便于教员了解当前列车模拟运行的状态;在培训/考核过程回放时,列车车辆显示屏、车载信号显示屏、客室CCTV显示屏可模拟受训过程中模拟器司机操纵台上对应的列车车辆显示屏、车载信号显示屏、客室CCTV显示屏的内容,便于教员分析或给观摩者讲解;
e 模拟器主控画面监视器:向教员提供了模拟器主控计算机的运行画面,其内容包括列车的运行曲线、列车运行状态等;
f 视景监视器:向教员提供模拟器的前向视景画面,该画面与模拟器司机室内的前向视景相同且同步;
g 故障处理模拟显示器:向教员提供模拟器的故障处理模拟屏画面,该画面与模拟器司机室内的故障模拟屏相同且同步;
h 通讯设备:提供教员对模拟器司机室的通讯以及对观摩台观摩学员的通讯。
i 打印机:打印内容包括:列车运行曲线、培训/考核和打分记录、故障信息等。
3.3.3 记录分析评判系统
模拟驾驶完成后,由系统自动完成并自动评分,它将记录在硬盘的过程数据进行分析,从这些数据中分析出操纵行为的特征,而操纵行为的好坏、对应的扣分值则提供一套评判接口给使用单位,由使用单位判断操纵行为的合理性。它分析的行为包括常规的列车驾驶操作规程与步骤、故障处理分析能力。在分析学员对故障的处理时,计算机算出故障处理所花时间、故障处理行为,而评分系统根据使用单位定义的规则给出分数。
4 总结
列车驾驶模拟器系统能够满足城市轨道驾驶员的演练、教学指导、教学管理和考核的功能,在实际中的应用趋于完善成熟,但考虑轨道交通地铁车辆“以人文本”的设计理念,本着舒适、高效、逼真的原则,列车驾驶模拟系统的设计还需要与时俱进、不断地提高。
驾驶模拟器范文2
1.请简要进行一下自我介绍,好吗?
[思路点拨]
要针对所聘职位要求,重点突出、简要介绍自己。因为面试时间通常很紧,抓紧时间突出重点,有针对性地简要介绍非常必要;
2.你为何应聘我单位?
[思路点拨]
答案:从该职位的社会功能,本人的专业特长,特别是对该项工作的兴趣和热情等方面回答。这是很多单位必问的一个问题,应聘者应认真做好充分准备。因为你既有专业特长,又有工作兴趣和热情。
3.你对我单位有何了解?
[思路点拨]
这个问题的实质是在考查你求职是否有诚意。我做过一些调查,较详细地了解了贵单位的发展战略、奋斗目标、工作成就及工作作风等,例如……,应间接地表现为对所聘职位的渴求,给人"未进某某门,便是某某人"的感觉,容易引起考官的关注和好感;
4.欢迎你应聘会计职位(举例),你有何优点和特长吗?
[思路点拨]
我的优点是好静、稳重、办事认真,特长是计算机操作能力较强,比较注重专业能力的培养和提高,无论在实习期间还是在日常工作中都在不断钻研业务符合会计工作的性格要求,而且较强的计算机操作能力是会计工作的潜在实力。考试大公务员站编辑收集整理
5.你认为当好人民教师,哪些素质最重要?
[思路点拨]
首先要有爱岗敬业精神,热爱学生,热爱学科;专业水平高,具有甘当人梯、甘当蜡烛的精神;表达能力十分重要,我曾经多次在大学生演讲比赛和大学生辩论赛中获奖;科研和创新能力最重要,只有刻苦钻研业务、不断创新、努力提高自身素质,才能全面实施素质教育;最重要的素质是德智体全面发展,思想品德高尚、专业能力强、身体心理都很健康才能当好人民教师。
6.你有何缺点和不足?
驾驶模拟器范文3
关键词:城市高架轨道交通;振动实测;车-桥体系振动分析;土-结构动相互作用
我国第一条城市高架轨道交通线———明珠线已在上海建成并投入运行.城市轨道交通引起的环境振动是一种新的城市公害.城市的环境振动除了会影响人体健康,干扰人们的正常生活及降低工作效率外,还会影响精密设备和仪器的正常使用,严重者甚至会对老旧建筑物造成损伤.
城市轨道交通的建设在我国起步较晚,故关于城市轨道交通引起环境振动的实测和理论分析研究较少.20世纪80年代中期,我国曾对4个城市的铁路交通引起的环境振动实况进行过实测[1],并于1988年制定了《城市区域环境振动标准》[2].90年代末,在我国城市轨道交通进入快速发展阶段后,北方交通大学等利用二维有限元模型对高架轨道交通引起的环境振动进行过理论分析[3,4],但无实测资料印证.
笔者从现场实测和数值模拟分析2个方面研究上海高架轨道交通———明珠线引起的环境振动的实况、发生机理及振动传播规律.
1 高架轨道交通引起环境振动的现场实测
在明珠线沿线选择若干振动观测场地及与线路垂直的观测线,在列车通过时对各观测线上诸观测点的地面振动进行了实测.列车通过的车速约为60km·h-1.观测仪器为爱华电子研究所生产的AWA6256A型压电晶体式环境振动分析仪,使用前与AltusK2型强震仪进行了同时观测校验,验证了仪器的可靠性.
1.1沿线地面振动的实测结果
驾驶模拟器范文4
关键词:知识共享;虚拟企业;Wiki技术
基金项目:广西高等学校科研项目“Web2.0环境下虚拟企业知识共享模式的研究”(编号:201204LX273),广西工学院科学基金项目“基于Wiki的虚拟企业知识分享模式的研究”(院科社:1166202)
中图分类号:F273.7 文献标识码:A
收录日期:2014年3月10日
一、引言
当今的全球化知识经济社会中呈现出信息泛滥和知识更新周期短的现象,知识管理逐渐成为现代企业管理中不容忽视的一环。虚拟企业是基于共识目标而组成的动态协作组织,成员参与的流动性与各成员之间地域分布的离散性决定了组织内各类有价值的信息与知识能够及时、准确的交流和共享成为虚拟企业成功运作的关键。同时,虚拟企业的组建是基于信息技术的,随着互联网步入Web2.0时代,网络能够提供快速高效地获取和共享信息的途径,而Wiki作为Web2.0中重要的知识协作技术彻底改变了知识的获取和转移模式,其自由便捷的交互方式更使得广大互联网用户从受众转变为传播的主体,给知识共享带来了新的契机。在此形势下,如何搭建一个基于Wiki的虚拟企业知识共享平台来增强组织的创新能力则成为了一个亟待解决的研究议题。
二、虚拟企业建设知识共享平台的必要性
虚拟企业网络化动态联盟的特性决定了其对知识管理的需求主要体现在对知识价值链中知识的传播共享和创新应用的管理上,以使整个组织的知识在流动中不断增值。因此,一个开放、协作式的知识共享平台在虚拟企业中的作用极为重要。
(一)虚拟企业发展的需要。竞争的全球化和不断加快的产品创新速度使得知识的共享和有效利用成为企业发展的重要需求。在此环境下,作为知识密集型的企业组织形态,虚拟企业内部成员之间的有效合作依赖于彼此间的工作协同和信息共享,想要提升整个组织的优势竞争力必须要最大限度地利用成员企业之间的资源互补和优势共享,而搭建促进知识转移和共享的互联平台是实现企业联盟优势资源整合的有效途径,是虚拟企业持续发展的技术需求。
(二)虚拟企业动态组织形态的需要。虚拟企业是由多个各具专长的敏捷型企业围绕共同的项目而组建的动态联盟,旨在面对多变的市场竞争环境时能够迅速地向市场提品和服务,因而在一定时间内其组织是可重组和可扩充的,各成员企业间则呈现出跨地域分布式并行协同合作的形态,需要依托强有力的信息网络技术突破空间的限制来进行有效的知识流管理和充分的技术交流,进而在联盟成员间建立起信任合作的关系,这同样需要建设一个基于互联网的开放式知识共享平台来实现。
(三)成员企业及个体员工间沟通创新的需要。成员企业之间以及员工间的沟通都是基于知识进行的,知识分享有利于挖掘并传递隐藏在企业及个体员工中的各种显性和隐性的知识资源。据调查,目前企业员工主流的学习方式:一是在互联网中学习;二是向有经验的同事讨教。在基于Web2.0技术的知识共享平台上,信息能够快捷及时的沟通,联盟成员可分散在全球各地进行协同合作;企业员工能够通过平台获取专业知识、自由地分享经验、共同构建专业知识库。广泛的讨论能够促进个人思维的活跃和集体智慧的产生,从而推动企业的不断创新和优化。
三、基于Wiki的知识共享平台模型架构
为使知识共享得以成功地实施,实现对显性知识的有序管理和对隐性知识的不断挖掘和沉淀,虚拟企业首先需要建立知识共享平台的模型架构,它是一个以虚拟企业知识流动过程为基础,利用Wiki技术和管理技术搭建起来的Web2.0体系结构。
(一)虚拟企业知识共享平台的架构体系。基于Wiki的系统一般采用多层分布式结构,本文提出的虚拟企业知识共享平台模型的体系结构包括四个层次:数据管理层、应用支撑层、服务实现层、门户接入层,不同层次分别提供实现知识共享功能所需的各种技术和方法。
1、数据管理层。知识共享平台的建设需要全面整合虚拟企业的数据和知识资源,位于底层的数据管理层存储各类数据资源,是虚拟企业的Wiki知识库,包括了组织内部的业务数据库、文档库和外部的互联网在线数据库等各类结构化和非结构化的数据。该层通过规范化的元数据管理机制实现数据的有效存储和检索,处理数据存储位置的分配,如知识点的修改历史、知识的链接和用户资料等内容可存放于主数据库中,详细正文可存于外部共享存储群中等;同时,该层还提供数据连接、转换服务和获取服务,向上提供统一的数据接口,是开放式共享系统的基础平台层。
2、应用支撑层。应用支撑层提供丰富的各类通用应用及基础服务构件以快速地构建上层应用,即从软件技术的角度支撑知识共享管理应用过程中的知识识别、搜集、组织、共享、应用和创新的动态过程。它提供基础的服务构件,如接口管理、内容管理、Wiki引擎、工作流引擎、知识仓库、应用中间件、结构管理和安全管理等,从整合、协同、管理和服务各方面提供支持以实现知识共享平台的界面集成、应用集成、数据集成及流程集成。其中,Wiki引擎可以对资源进行形式化描述、为资源增加语义标注处理,用以完成Wiki页面向HTML页面的转换以及Wiki页面编辑版本记录的保存等功能,从而使Wiki知识库获得更新。
3、服务实现层。服务实现层是知识共享平台的核心,由Wiki提供的支持面向联盟企业群体的协作式创作技术来有效引导广大企业员工自由分享个人经验并发挥群体智慧参与到平台的互动和创造中。该层面向各成员企业提供了各种具体知识服务的逻辑处理,包括企业及个人知识库的管理、成员企业的协同工作流程管理、目标项目管理、项目知识的、推送、检索、群创和评审、项目需求信息分析、贡献率统计、数据挖掘等能够给予知识共享平台提供有效管理和支持的服务实现。
4、门户接入层。虚拟企业“一站式”的知识服务门户,是一组具有相同标准和规范体系的网站群,用来管理平台及子站点的请求和响应,为各成员企业及公众用户提供统一的登录入口和身份认证,通过整合平台的远程访问、无线访问和单点登录方式,为接入点的不同应用提供个性化的服务,实现对知识共享平台跨时空的实时在线支持。
(二)虚拟企业知识共享平台的协同工作模式。基于Wiki的知识共享平台的架构建立给虚拟企业提供了一个协同工作的平台和技术环境,当使用该平台进行基于知识共享的成员企业协同创造时,通常会遵循以下的模式展开:
首先,由联盟中的核心企业根据当前的合作项目内容,通过平台创建一个新的知识项目,并针对项目的知识要点从平台所维护的各成员企业专家库中遴选技术专家加入项目组,根据各人的专业领域分配项目流程中相应的关键环节任务,初步组建起项目的核心成员组。
其次,项目初创完成后,将在平台上以Web主页或者内容推送的形式新项目的公告,召集各企业第一线的员工主动参与项目。到了约定的协同工作时间,项目组成员可通过互联网络或无线移动设备等多种方式接入到知识共享平台进行“面对面”的知识交流和协同的技术创新讨论,平台上对于每个人每一次的经验和知识的分享行为都将进行个人贡献值的统计和实时排行。
再次,在项目建设过程的非协同工作时间段,各成员企业的员工随时随地进入知识共享平台都能轻松获取与项目相关的大量信息资源,发现与自己有共同关注点的员工,这利于有创新意识的员工就特定主题进行创新研究时获取知识并形成以项目组为核心的主题知识社群,同时通过在社群中广泛充分地交流和讨论,能够促进个人隐性知识的外显化和广泛传播,实现基于知识共享的跨时空项目协同共建。
最后,对于项目组成员发挥集体智慧共同创新的技术知识,虚拟企业需要组织行业权威专家进行正确的评估,并制定制度奖励贡献了经验知识的员工,从而形成一个尊重个人创作,鼓励信任合作的团队精神,员工乐于分享新知并持续学习和发展的企业文化氛围。
四、结束语
基于Wiki的虚拟企业知识共享平台是一个以传递知识、促进知识集成和创新、增值企业智力资产、有效协同各成员企业快速完成市场任务的网络化知识服务平台,它适应了知识经济时代对虚拟企业管理模式的挑战,提升了企业整体的核心竞争力,是虚拟企业持续发展壮大的需要。
主要参考文献:
[1]孙波,黄敏.高科技虚拟企业知识管理系统的构建和实施策略[J].科技进步与对策,2010.20.10.
驾驶模拟器范文5
关键词: 操作模拟器; 三自由度;体感模拟算法;运动平台
引言
采用有限的操作模拟器运动系统的空间复现岸桥驾驶员在真实作业时的运动感觉,设计合适的洗出算法的使仿真得到的运动平台的运动参数与实际运动进行对接,以确保建成后的模拟器完成一次随机运动后可以缓慢回中,从而有足够的空间用于下一个动作,返回过程中不得使驾驶员感觉到移动。洗出运动要求低于人体感知阈值,使得在有限的运动空间实现无限空间运动感觉的目的[1]。所以,对实际操作室模拟的逼真程度取决于三自由度运动系统性能的好差。
1.体感模拟算法参数确定
本文运用的经典洗出算法的仿真效果是通过人体感知评价方法来衡量的,操作模拟器的驾驶员位于前庭中心的比力值是操作模拟器人体感知系统输入,比力是通过质心变换由最优洗出位置的加速度得到的,再将结果经过建立好的半规管及耳石模型后求出操作模拟器的驾驶员的运动感觉[2];相应地,实际的比力输入与求得的人体运动感觉也对应计算出,前者比力值是实际人体感知系统输入,比力是通过质心变换由最优洗出位置的加速度得到的,再将结果经过建立好的半规管及耳石模型后求出实际的驾驶员的运动感觉[3],但在经典洗出算法的设计中,人体高低频率的运动感觉是由运动信号分别通过高低通通道得到,实际操作过程中,人对运动的感觉是整体的,所以操作模拟器驾驶员的整体运动感分别是由高低频运动感觉相加后得出的,并将得出的数据与实际的人体感知系统数据作比较,确定耳石模型参数如表1-1所示[4]。
表1-1耳石模型参数
耳石模型参数 纵向 横向 垂向
3.45 3.45 3.45
1.25 1.25 1.25
10.2 10.2 10.2
0.2 0.2 0.2
0.25 0.25 0.30
2.洗出算法滤波器的设计
考虑到岸桥大车、小车的情况以及模拟器的结构,一般只采用三阶或者两阶。 为各滤波器的自然频率, 为滤波器的阻尼比,这些参数的选择对模拟器模拟效果也会有影响,需要通过不断的仿真,确定最佳的参数。
因为运动平台运动范围有限,没有办法模拟长时间的持续加速。为了复现小车的持续动感,体感模拟算法利用重力向量在模拟器坐标下横轴和纵轴的分量来实现的。首先将比力f通过低通加速度通道,高频部分信号从而被过滤,保留有效的低频部分,该低频部分要求不能出现会造成大动作误位移操作的信号[5]。为了不让人察觉到旋转,所以要保证角速度不超过驾驶员的感觉阀值以内,即:
本文研究的运动平台的运动主要为两个方向,所以运动的仿真也需分两个方向单独考虑,最终确定最适合的参数如表2-1所示[6]。
表2-1 滤波器参数选择
滤波器
平移高通滤波器 2.5 0.2 1
平移低通滤波器 5.0 0 1
3.洗出算法仿真结果分析与评估
按照第三章构建的仿真模型以及选择好的参数,利用MATLAB中的simulink模块进行仿真,根据信号调理的需要,低通滤波器一般都是采用两阶低通滤波器。现有的运动平台,旨在验证一种参数优化算法。三个正交的加速度计安装在运动平台的上表面上,以测量提供的加速运动平台。经计算得到的洗出滤波器参数保证了复杂微小的加速度值或高频信号的呈现。然而对于平台的大值的加速度信号,由于空间限制运动的低频运动,本算法可以用于运动平台的移动的最大量[7]。
图 3-1 电动缸位移
由于电动缸传输过程中,线性制动器杆被分成若干补偿的平均时间间隔,它是由PLC控制电动缸的执行返回到零点,电动缸出杆的零坐标是坐标零点。从电动缸的初始位置调整至最大位置,从而使误差减少[8]。根据实验结果图3-1所示,洗出过程中每一个电动缸的伸长量没有超过其运动的最大范围,并且这三个制动器是不允许接近电动缸做功冲程的最大行程,如果调整洗出算法参数来增加低频再现能力的加速度信号会导致液压缸行程超限,这是行不通的。小车方向的最大位移约为0.6米,波动值主要分布在加速和减速阶段的过程中,这些线会聚在某一点。大车方向的最大位移约为0.3米,并不超过电动缸行程,所以它满足平台的要求。倾斜协调曲线趋于温和,可有效描述运动平台的工作状态。因此本文确定的洗出算法参数可以充分利用有限的运动平台空间为驾驶者提供了真实岸桥操作室的运动感受。
4.结束语
本论文以岸边集装器起重机操作模拟器为研究对象,对体感模拟系统的开发与优化提出实际的依据,虽以岸桥为原型,但对同类操控设备的操作模拟器的研究也具有参考意义,为今后对更高的模拟逼真度要求的模拟器的开发打下了基础,但由于经典洗出算法本身的局限性,如倾斜协调优化不足,整体的人体体感需由高低通通道进行叠加,该叠加过程并非代数求和,涉及参数需进一步优化等仍须改善,但其便于控制的优势使得设计相对简单。运动平台的具体参数的设计需要进行多目标的联合优化,从而确定更加符合要求的参数范围,本文研究的操作模拟器已通过仿真进行了验证,但还未应用到实际的操作模拟器上,故还需在实际的运动平台上检验算法的有效性。
参考文献
[1]延皓,李洪人,姜洪洲.六自由度运动模拟器的动感模拟算法研究[J].机械工程师,2003,(11):25-28.
[2]董彦良,许彩霞,唐建林.6自由度平台的Washout滤波器设计及试验研究[J].机械工程学报,2003,11(1):53-58.
[3]王小亮,李立,张卫华.洗出位置对列车操作模拟器逼真度的影响研究[J].机械与电子,2007(4):21-24.
[4]王小亮.高速列车操作模拟器动感模拟系统研究[D].成都:西南交通大学,2009.9.
[5]蔡志刚.集装箱装卸桥仿真系统[J].计算机辅助工程,2007,16(2): 62-64.
[6]李绍安.某型战机飞行模拟器三自由度运动平台的研制[D].武汉: 华中科技大学, 2005.
驾驶模拟器范文6
关键词:虚拟现实技术;中职教育;应用
随着多媒体计算机技术、传感器技术、人工智能技术、场景生成技术、仿真技术等的飞速发展,通过计算机软件来创设虚拟现实已经成为可能。虚拟现实技术凭借其独特优势,已被越来越广泛地应用于教育教学中,不断为学生创造更好的学习环境。中职教育也将虚拟现实技术引入自身教学中,并取得了很好的效果。
虚拟现实的内涵
(一)定义
虚拟现实(Virtual Reality,简称VR,又译作灵境、幻真),也称灵境技术或人工环境。虚拟现实利用计算机技术将现实世界通过数据处理以三维立体形式呈现,并与使用者产生视、听、触一体化交互环境。人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中,并操作、控制这个环境中的事物,进行着认知与情感意识流动从而实现特殊目的。
(二)基本特征
对虚拟现实的基本特征,不同文献提出了不同的看法,但概况起来有三个,即沉浸感、交互性和构想性。
沉浸感又称临场感,指用户通过视觉、听觉、触觉多途径的感官与系统互动,产生身临其境的感受。人与虚拟环境融为一体,让使用者相信这与现实世界一样。
交互性包含两层意义,一方面,使用者对虚拟环境内实物的操作感受符合现实中的感知规律,如物体运动规律等;另一方面,使用者可以在环境中得到实时性的反馈,如使用者进行虚拟驾驶时手直接抓取操作物,这时手不但有握着东西的感觉,并可通过发出动作,使场景产生实时的变化。
构想性强调虚拟现实技术为使用者提供探索的空间,通过相应提示让使用者在环境中深化概念、萌生创意,进而发现更多的规律和有效的操作。
虚拟现实应用于中职教育的价值
(一)弥补教学条件的不足
职业院校的实训课程教学模式大多沿袭师徒模式,即教师与学生“一对多”的形式。但当学徒人数达到5人以上时,由于实训工具有限,教师精力不足等原因,教学效果大大降低。而利用虚拟现实系统,则可弥补这些条件的不足,学生可获得与真实实训一样的体会。在虚拟汽车维修室环境中,学生可以在虚拟的汽车部件上进行检查、维修的全过程。系统可对学生操作效果进行及时反馈,并讲解有关知识点。这样就缓解了因缺乏实训教具及缺少教师指导造成学生实训动手操作量太少的问题。
(二)激发学生的学习动机
动机是激发、引导和维持行为的内部过程。动机不仅在激发学生的学习活动方面很重要,而且对学生从通过活动接受的信息中学到知识同样重要。在调查中职生的学习风格时发现,学生对于形象的、生活化的、互动的知识极为敏感,常通过多方面的感知学习技能。在虚拟环境中,学生直接进入虚拟现实所生成的环境中,与计算机环境进行直观交流,从而丰富感性认识,加深对教学内容的理解。虚拟环境的声、图、文并茂,可以使教学过程变得生动活泼,大大提高学生的感知水平和学习动机。学习动机增强了,学生才会展开更高级的认知活动学习,记忆更多知识。
(三)加强学生在学习活动中的思考和创新
虚拟现实技术沉浸性与交互性的特点,使得学生和虚拟环境成为了互相作用、互相影响的一个整体的两个方面。它营造了“自主学习”的环境,学生通过自身与信息和环境的相互作用来习得知识和技能。同时,这种相互作用促使学生在解决问题的过程中探索新型学习方式。而且,虚拟技术系统能够为学生提供必要的实时反馈,使学生可自主地、个性化地发展学习技能。
(四)提高教学安全性、节约实训工料
对职业院校的生产实训来说最为重要的就是安全。数控机床仿真实训,不会因为学生操作失误造成设备本身损坏,如撞刀、毛坯报废等;仿真实训中的声、光、文字警报可以对学生的操作错误进行提醒和纠正,也能保证实训效果和学生自身安全。应用虚拟现实技术还可节约原材料、工卡量具、仪表设备等。如在数控仿真实训中,虚拟材料替代实际材料,虚拟冷却液替代实际冷却液,可极大降低实习消耗,且刀具不会因为进给量过大而损坏。
汽车驾驶模拟器在教学中的应用
汽车驾驶模拟器是一种能真实、正确模拟汽车驾驶动作,获得实车驾驶感觉的仿真设备,通过汽车驾驶模拟系统提高驾驶培训绩效。现结合我院使用的汽车驾驶模拟系统进行探究说明。
(一)使用汽车驾驶模拟器的目的
培训以“理论+模拟+实车”形式开展,通过汽车驾驶模拟器的应用使学生产生先行驾驶经验,目的是减少实车培训时间、降低培训成本、提高培训效率。
(二)应用汽车驾驶模拟器的理论基础
汽车驾驶教学活动是已有经验的传递式教学,它以图示理论、迁移理论、反馈理论为基础。多个理论的结合促成了汽车驾驶模拟器在驾驶培训中的应用。学生在模拟驾驶过程中的认知过程如图1所示。
“已有经验”到“图示预期”:已有经验包括驾驶动作的要领;动作参数的变量(方向、力量、速度);动作感知序列。在学生头脑中形成轮廓性的图示预期。所谓图示是人们所学知识在头脑中形成概括化的概念,已有经验的传递通过教师讲授获得。
“图示预期”到“图示验证”:学生通过汽车驾驶模拟器,形成“沉浸感”,身临其境地感受动作参数变量、操作序列等,如转弯时方向盘打轮方向、速度、力度,轮廓化概念、动作技能变得清晰化。
“图示验证”到“反馈调整”:汽车驾驶模拟器提供与学生实时性的交互,形成良好反馈。如根据道路状况给出车速的反馈;在制动过程中离合器与制动踏板的动作配合等。根据反馈,学生及时对图示进行调节、纠错。
“反馈调整”到“图示概括”:在经历汽车驾驶模拟器带来的“沉浸感”、“交互性”后,学生形成系统的动作技能图示。
“图示概括”到“图示存储”:在此阶段学生的动作技能图示进入长时记忆并稳固下来。
“图示存储”到“新经验”:在实车操作应用中,学生的动作技能图示不断得到验证和强化,最终获得新的经验。
整个认知过程实质是已有经验通过类化经验迁移到新经验的过程。汽车驾驶模拟器是迁移过程的载体和强化工具,将动作技能图示同化、顺应、重组。
(三)汽车驾驶模拟器系统组成
系统是基于虚拟现实环境和网络环境的软硬件集成体,结构如图2所示。它包括驾驶室或驾驶舱、多媒体电脑中央控制系统等硬件系统和支持网络的视景仿真软件系统、汽车虚拟仿真驾驶系统。汽车驾驶模拟器可选择车型、天气情况及路况等,以便学生进行各种组合程序训练,完成模拟训练后还能给出最终评估。
通过模拟系统,学生能够通过触觉、听觉、视觉等立体地感知驾驶的基本动作和反馈,得到“沉浸感”体验。学生通过驾驶模拟器系统训练车辆驾驶技能,能为实车训练打下一定的基础,从而提供驾驶培训效果,最终实现减少实车培训时间,降低培训成本,提高培训效率。
总结展望
这一新的媒体技术不仅能使教学内容变得更加真实、直观,并且能够建立一个学生易于参与的虚拟学习环境。学生可以持续接受专业知识的熏陶,可以根据自己的需要反复进行练习,直至熟练掌握知识和技能。
作为一项新兴的科学技术,虚拟现实技术还处于探索与不断完善阶段,在教育、培训等领域的应用也处于适应、磨合阶段,还存在很多需要解决的理论与技术问题。但鉴于虚拟现实技术本身的特点、优势,其在职业教育实训课程领域的应用前景还是相当广阔的,具有很大的发展潜力。
参考文献
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