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虚拟仿真VR装配实训软件开发流程

发布时间:2023-03-06

编辑人:灵图互动

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职业院校机械装配与维修专业设置的目标是培养出具有机械设备装配技能的一线高级工人,他们的素质和能力将直接影响我国装备制造业的整体水平,“没有一流的工人就没有一流的产品”。装配与维修的职业技能必须通过大量的实际操作训练来掌握,但长期以来大多数职业院校因实训设备投入不足、现有设备过时或磨损、某些操作带有一定的危险性等原因,无法满足学生实际操作训练的要求。

随着信息技术在教育领域,尤其是在职业教育领域的普及发展,运用以虚拟现实技术为代表的现代信息化手段实现日常教学和实训成为职业教育的必然趋势,但传统的多媒体课件已不能满足专业操作训练的计算机辅助教学要求。目前,针对专业实训教学的虚拟仿真VR实训软件已经开始在部分专业使用,如数控车床操作虚拟仿真VR实训软件等,但机械维修专业的仿真实训软件受制于三维实体运算量大、交互实现复杂等技术原因一直没有得到发展和应用。随着虚拟现实技术的发展和开发引擎工具的丰富,开发虚拟仿真VR实训软件已成为解决此问题的主要方法。将虚拟仿真VR实训软件引入职业学校的实训教学,不仅可以解决培训需要投入大量实体数控机床设备、培训费用高、投资大等突出矛盾,还能解决学员实际操作容易出现失误,导致机器磨损,产生大量维护维修费用,造成经济损失等问题,所以虚拟仿真VR实训是一个投入少、见效快的教学方法。

 

虚拟仿真VR装配实训软件开发

虚拟仿真VR实训软件开发的起点是需求分析,了解用户的使用模式和工作流程模式后,才能创建包括信息交互和行为交互的领域模型和用户模型。虚拟仿真VR实训软件是为了培养装配制造企业亟需的数控机床维护维修技能人才,以从业人员应有的装配、调试、检测、维修、试运行等能力及机电连调的职业能力为培养目标。虚拟仿真VR实训软件与其他虚拟装配软件的不同之处在于其具有教学功能及面向学生的客户功能。

虚拟仿真VR实训软件的基本功能包含了传统教学与自主学习两种基本模式。在传统教学模式下有教师演示,自主练习及自评考核等环节。虚拟仿真VR实训软件按照机床结构来组织内容和操作点,并单独开设对技能综合训练和考量的教学内容等。其他技术要求有B/S结构、工作台+工具柜+工具的三维虚拟环境、采用任务引领的项目教学法组织、支持单机模式和网络模式、便于互联网访问等。

 

虚拟仿真VR实训软件的功能

虚拟仿真VR实训软件中,拆装过程、测量与诊断,以及维修与维护三块内容包含的具体操作点有近百个,每个操作点的交互过程各不相同,有徒手操作,有借助操作工具操作,还有的借助测量工具和操作工具共同操作,课程对各个操作点的完成要求也不尽相同,这就需要根据具体要求作不同程度的细化。

虚拟仿真VR实训软件包含拆装过程、测量与诊断,以及维修与维护三大核心内容,在教师演示、自学训练或考核评价模式下,对学生的学习都有逐级升高及深化的要求和作用。课程规定需要学生学习掌握的部分专业知识点包含在虚拟仿真VR实训软件中,主要集中在微观层面和操作层面。对专业能力的宏观要求以及理论知识点则是存放在装配知识库中,通过提示交互或考核系统调用达到教授目标。人机交互界面是虚拟仿真VR实训软件的重点,无论是软件界面,还是虚拟操作交互、提示交互等等,都是将隐形内容显性化,从而达到指导训练的教学目的。

虚拟仿真VR实训软件的提示信息是对操作输入信息的及时反馈,可以保证操作能够沿着正确的既定方向进行,提示信息可以是肯定鼓励,大多则是引导或纠错。

 

虚拟仿真VR实训软件教学关系系统

虚拟仿真VR实训软件开发后,还需进一步收集教学资源素材,将互动软件进阶成为实训课程。虚拟仿真VR实训软件设有教学和自主训练两个模式,选择自主训练模式时是学生自学过程,需要必要的知识讲解,我们设计在关键操作步骤间或新知识点出现时,添加教学课件或其他教学资源,真正让学生做到在“做中学、做中教”。允许学生犯错也是自学模式下必须满足的条件之一,这就需要软件具有识错纠错功能。考核环节中也有传统的判断或选择题,建立可扩充的试题库以备调用,将考核体系完善为理论和操作结合在一起的综合考核体系。

现行企业操作规程是虚拟仿真VR实训软件操作要点的蓝本。 操作要点的选择首先要考虑企业的实际需要, 但企业要求的技能操作点有可能是片面的, 没有考虑学生综合素质的提高,不利于学生的长期发展,所以需要兼顾学生分析及解决问题能力的提高、 理论与实际相结合水平的提高,以及职业素养和未来技术水平的提高等操作要点。


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