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虚拟现实技术在机电专业教学实训中的应用:机电虚拟仿真实验教学平台

发布时间:2022-10-17

编辑人:灵图互动

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机电类专业技术是一门复杂的多学科交叉融合技术,不仅涉及机械、设备、电工、电子、仪器仪表、电力系统、过程控制等,还涉及计算机学科专业的内容。传统实验教学以实体设备为对象,采用实物展示或动手操作的形式,具有直观、真实、简捷的优点,但存在着操作空间受限、运行成本过高、开放共享困难等不足,导致学生对于理论知识的实际应用接触较少。

同时由于机电类专业教学具有电压高、电流大、结构复杂、规模庞大、设备种类繁多等特点,在进电机实验、电力系统继电保护、电工接线、电力、仪表认知和自动控制装置教学实验时,特别是在带电部位操作,违章供电、信号缺陷、加工中心违规操作,验电设备损坏等情况下容易给师生造成了安全隐患。

为了进一步重现各环节操作过程以及违规操作的完全隐患,调动学生对实验课程的积极性,引导学生主动思考、主动探索,虚拟现实技术成为机电类课程教学的重要手段。虚拟现实技术在机电专业教学实训中的应用能够形象生动地表现教学内容,有效模拟真实的环境,提高学生掌握知识技能的效率,激发学生学习的兴趣,有利于学生掌握和理解相关知识重点。

虚拟现实技术在机电专业教学实训中的应用

虚拟现实技术非常适用于在机电类专业教学实训中开展具象教学、原理展示、模拟操作等教学环节。虚拟现实技术在机电专业教学实训中的应用主要聚焦于机电教学、供电技术教学以及“机械制图”教学等等。

1. 虚拟现实技术在电机教学中的应用

电机的主要教学内容包括:单相变压器实验、三相变压器的连接组和不对称短路、三相鼠笼异步电动机的工作特性、三相同步发电机的运行特性、三相鼠笼异步电动机的星三角启动。机电虚拟仿真实验教学平台采用了VR学习设备,学生可以通过VR一体机,把电动机进行虚拟拆装,拆开后可深入内部看到电动机部件的构成关系。同时,可以通过手触笔看到转动与不动的部件,还可以调节转速。

通过机电虚拟仿真实验教学平台可以完成电机拖动类实验、变压器实验等,通过模块化组合的方式,灵活组合各类模块,满足电机教学的需求。

机电虚拟仿真实验教学平台

2. 虚拟现实技术在供配电技术教学中的应用

供配电技术具有高电压、大电流、接线复杂、规模庞大、设备种类繁多等特点。因此,为了逼真再现供配电各环节操作过程和运行状态,让学生了解电力工程运行,虚拟仿真成为教学的重要手段,

机电虚拟仿真实验教学平台通过构建于实景高度一致的虚拟场景,学生在沉浸式的仿真环境中可以进行反复模拟训练,不仅提高了实训效率,还杜绝了安全隐患。

虚拟现实技术在供配电技术教学中的应用

3. 虚拟现实技术在“机械制图”教学中的应用

“机械制图”是机电类专业一门重要的专业基础课程,主要涉及零件图和装配图,此外还有布置图、示意图和轴制图等。表达机械结构形状的图形,常用的有视图、剖视图和剖面图等。在传统“机械制图”课程教学中,学生的空间思维不强,对复杂产品的结构认知不足等,尤其在对与组合体的结构形式、装配体的识读理解等方面上,无法满足良好教学效果的要求。采用虚拟现实技术构建产品的三维模型,学生通过机电虚拟仿真实验教学平台能观看到完整的截断面细节,相当于接近标准剖视图,对学生理解立体构型并绘制有很大的帮助。

虚拟现实技术在“机械制图”教学中的应用

虚拟现实技术在高职机电专业实训教学中的应用,可解决实训设备不足、高危作业实训缺失的问题,取得了理想的实训教学成效,培养了更优质的应用型人才。

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