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能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地建设方案

发布时间:2023-06-14

编辑人:灵图互动

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能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地建设方案基于本科能源动力类专业基础课程和校内实习内容,引入虚拟现实(VR)技术,以及先进的认知实训教学设备,构建一个高度还原真实工作场景的虚拟环境。将传统实物认知教学、拆装实训教学和VR虚拟仿真教学三者相结合,创造多样化实践教学环境,既能加深学生对知识的理解,又能增加教学的趣味性,创造良好的教学氛围,同时还能为学生展示现实教学环境中无法轻易获得的内容,切实提高本科生的创新和实践能力。

能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地建设方案

1. 能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地建设目标

1.1 认知实习

展示各种机器和设备的结构、类型、特点和工作原理;该阶段教学主要针对大一年级新生,通过指导老师从宏观上介绍本学科各个专业的典型设备和应用场景,让学生对所学专业的用途有全面和清晰的认识,从而激发学生思考,提高学习兴趣;

1.2 实训拆装

提供几种机器和系统供学生拆装,增加动手实践能力、加强对能源动力装置的深入了解。本阶段教学主要针对大三年级学生,通过指导老师带领他们拆装典型的能源动力设备并对内部关键零件进行测绘,让学生对专业设备的设计思路和组成结构有直观的认识,提高学生的动手能力和团队协作精神。

为了改善纯实物教学方式存在的内容不足、手段单一的问题,能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地内部专门规划了VR虚拟仿真教室,实训基地内的实物讲解与VR虚拟仿真教学可同时进行,针对同一设备可同时实现原理介绍、虚拟拆装和真机拆装3种方式教学,激发学生兴趣,充实授课内容,提高理解深度。

能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地建设目标

2. 能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地建设内容

能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地主要由VR虚拟仿真教室、认知设备展示区、认知模型展示区和拆装实训区4大部分组成。

2.1 VR虚拟仿真教室

能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地的VR虚拟仿真教室专门针对校内实习课程设置的VR认知教学空间,为沉浸式虚拟现实互动课程提供硬件基础。该教室通过集成软硬件平台于一体,提供内容丰富的VR虚拟仿真教学资源,创造沉浸式的3D互动学习环境。指导教师使用特制的控制手柄和眼镜,可栩栩如生地向学生展示各类能源动力装置和工程的总图、漫游、细节、拆装步骤、工作过程等内容。

VR虚拟仿真教室的虚拟仿真教学软件方面覆盖了能源动力类所有专业,如“船舶柴油机拆装仿真实训软件”“飞机引擎结构与原理VR实训软件”“离心式压缩机拆装与运行仿真软件”“水利发电站VR虚拟仿真实训软件”“核电站VR虚拟仿真教学”等等,展示内容与认知区实物对应。一部分VR教学软件对应实训基地内的真机设备,实现虚实结合教学;另一部分软件用于展示基地内无法现场展示的高温、高压环境,及规模较大的能源动力装备和工厂,扩展学生视野。VR软件360°立体仿真,高精细度,可近距离观察设备的外貌和细节结构,还可观看设备工作过程中的内部情况,便于理解。

2.2 认知设备和模型展示区

能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地的认知设备和认知模型展示区主要用于存放典型的、具有代表性的能源动力设备真机和缩比模型。该区域主要认知实习参观,由点到面,从局部到整体,将整个能源动力系统及其关键的重要设备展示出来,让学生产生感性认识,宏观了解能源动力各专业方向。该区域放置各类小型设备,如“立式管道泵”“卧式端吸泵”“离心式风机”“旋片式真空泵”“制冷压缩机”等数十种型号,覆盖“流体机械及工程”和“制冷与低温工程”两大专业,而认知模型展示区内则放置各类大型设备或者厂房的缩比模型,如“1000MW核电站总体模型”“生物质热解多联产生产演示模型”“模块化风力机模型”“AGT燃气轮机模型”等数十台展示模型,覆盖“核工程与核技术”“新能源科学”和“动力机械及工程”三大专业。

2.3 拆装实训教学区

设备真机的拆装实训是能源与动力工程学院所有高年级学生必修的实践课程。课程将学生分成小组共同完成一台能源动力装置的拆装以及内部关键零件的测绘任务,将所学基础理论与实际应用结合起来,增强对能源动力装置专业知识的感性认识,提高动手能力,加强团队协作精神,以及严肃认真的工作态度,为以后个人发展打下坚实的基础。

能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地的拆装实训教学区细分为“制冷设备拆装区”“流体机械拆装区”和“动力机械拆装区”三大分区,分别放置对应专业的典型设备,每个设备均放置于独立的承重操作台上,确保安全稳固。制冷设备拆装实训内容为半封闭式活塞压缩机、分体挂壁式空调器、分体柜式空调器、窗式空调器、四通换向阀、电子膨胀阀、热力膨胀阀等;流体机械拆装实训内容为各类水泵、风机,以及空气压缩机等;动力机械拆装实训内容为柴油机、汽油机、高压油泵等,每台发动机均安装于专用的移动式翻转台架上,可轻易实现360°翻转。基地针对每个拆装实训分区均配备工具小推车用于存放拆装实训专用工具。

能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地建设内容

能源动力类专业基础认知VR虚拟仿真实训基地建设方案通过建设VR虚拟仿真教室、认知设备展示区、认知模型展示区和拆装实训区四大区域,将虚拟教学、认知教学、实训教学融为一体,利用VR技术优势,激发学习兴趣,扩展学生视野,解决了传统认知实训基地授课内容不足,教学手段单一等问题。

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