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新能源汽车MR混合现实教学系统-新能源汽车虚拟仿真教学软件

发布时间:2023-08-07

编辑人:灵图互动

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MR混合现实教学系统是指通过在现实场景中呈现1:1精准映射的虚拟场景信息,实现了同一场景内实际物体和虚拟物体的实时共存和交互,增强用户体验的真实感。可有效提高学生的学习热情和自主学习能力,降低了教学成本。

1. 传统教学的痛点

当前中高职新能源汽车专业课程教学主要采用理论讲授和实习实训相结合的方式。理论教学一般借助图片和视频资源对其结构和工作原理进行讲解,这对空间想象力较弱的学生来说困难较大,课堂效果差。实训教学则普遍存在实训设备数量不足、对高压安全防护要求高、教学成本高等问题。新能源汽车MR混合现实教学系统的应用可以有效解决上述问题。

新能源汽车MR混合现实教学系统在教学中的应用

2. 新能源汽车MR混合现实教学系统在教学中的应用

新能源汽车MR混合现实教学系统利用三维建模及虚拟现实等技术在计算机中为学生创建一个虚拟的真实汽车教学场景,通过在现实教学场景中呈现1:1精准映射的虚拟场景信息,在虚实动态交互中,可帮助学生可全面掌握汽车零部件拆卸、维修、保养、新能源汽车高压部件断电标准操作训练、高压系统控制原理等知识,并通过虚拟演练来提升自身的维修技能,实现知识与实际作业的有效结合。

2.1 新能源汽车MR混合现实教学系统开发

新能源汽车MR混合现实教学系统的开发基于Unity3D开发工具和Visual studio应用程序开发环境,首先,通过测绘整车及零部件尺寸,收集现有的有关新能源汽车的图片、文字和视频等资料,构建模型数据库;其次,借助MR头显设备上的传感器对真实世界的结构、用户坐标位置及进行交互的指令(例如手势、声音及视角方向等信息)等信息进行获取,利用MR头显设备上开发的应用程序,构建实时的虚拟结合的全息影像。最后,还需为新能源汽车MR混合现实教学系统开发评价功能,用于对用户的操作步骤进行评价,结合其最终解决问题的效率,给出一个分值,实现对学习者操作过程及结果的反馈。

2.2 新能源汽车MR混合现实教学系统功能

根据新能源汽车技术教学内容特点的要求,设计新能源汽车MR混合现实教学系统具备以下3种功能。

(1)结构认知

佩戴MR头显设备后,用户可以看见新能源汽车结构的全息影像,可通过手势对其进行放大、缩小、360°旋转、移动,改变各部分结构的透明度及颜色,从中研究新能源汽车结构上的连接关系和控制关系,还可以对其进行拆装。模型中任意部件均可分解,生动展示工作状态,同时配有语音讲解,轻松突破教学重点、难点问题。

(2)实时动态模拟

混合现实技术与现实中的新能源汽车进行复合教学,同比例进行复制,当启动现实中的汽车时,图像采集设备根据其采集数据的变化,对现实中车辆的工作状况进行模拟,还可对虚拟模型进行故障检测,获取其故障信息,进行零件更换,实现模拟排除故障。

(3)案例教学

在进行多人教学时,教师可以调用数据库中的案例模型,也可现场进行故障设置,此时多人可同时观看其操作步骤。单人演练时,学生可以对模型进行各种操作,不受他人影响。

新能源汽车MR混合现实教学系统功能

2.3 新能源汽车MR混合现实教学系统教学实施流程

新能源汽车MR混合现实教学系统教学实施流程可分为课程引入、虚拟操作、教学评价等3个环节。

(1)课程引入

课程引入采用案例引导式教学方法,教师设置车辆故障并向学生描述故障现象,学生带着问题开始课堂的学习。

(2)虚拟实操

学生佩戴MR眼镜,通过图像扫描方式获取环境信息和汽车结构模型。首先进入新能源汽车MR混合现实教学系统的结构认知教学模式,通过对新能源汽车的虚拟全息影像进行自由旋转、缩放和拆装操作,以便于对其结构和工作原理进行初步的认识。接着进入新能源汽车MR混合现实教学系统的案例教学模式,学生根据教师指令做好高压安全防护并进入到单人操作模式,该模式下学生可以各自独立进行操作。依次进行故障分析,故障检测,确定故障点,更换相应的零部件、元器件或线路,修复车辆后验证故障。新能源汽车MR混合现实教学系统可设置多次操作,如故障点查找错误,可进行新一轮的故障排除,直到车辆功能恢复正常。

(3)教学评价

故障排除后新能源汽车MR混合现实教学系统会自动进入评价模块,对学生的操作步骤和过程进行评分,并反馈结果,便于学生对整个操作过程进行反思和总结。在整个教学过程中,学生是主体,教师起引导作用,大大地提高了学生的学习主动性和学习效率。

新能源汽车MR混合现实教学系统教学实施流程

新能源汽车MR混合现实教学系统通过虚实动态交互的方式,让传统枯燥的课堂理论学习变得丰富、有趣;不仅降低了对学生抽象空间想象能力的要求,而且提高了学生的学习热情和自主学习能力,同时有效避免了新能源汽车高压安全防护问题,降低了反复拆装、测量所需的教学成本。

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