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高校虚拟仿真实训工厂,实践当先的现代教学模式

发布时间:2024-01-12

编辑人:灵图互动

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随智能制造产业的不断发展,工学专业教学逐渐暴露出教学与实际生产脱节的问题。通过采用虚拟仿真技术,以实际操作为核心,以理论教学为基础,构建虚拟仿真实训工厂。利用数字化、信息化、智能化手段还原真实生产加工或过程控制等企业真实场景,通过系统控制实现动态性逼真模拟和还原,让教学各方主体实现参与互动,获得知识和技能等各方面水平的提高。

一、虚拟仿真实训工厂的优势

随着虚拟仿真技术的不断进步,虚拟仿真实训工厂在许多方面都超越了传统的工学专业实践教育模式,展现出显著的优势。

1.降低成本

传统工学专业开展实习实训教学主要有两种方式,入厂实训和校内实训专用设备。实训设备的购置和维护价格高昂,并且需要专门的场地。实际开机进行实践作业还会面临更高成本的投入。虚拟仿真实训工厂可复用已有的教室或实验室,维护成本低,没有环境污染,能够很好的解决实体实验成本高昂的问题。

虚拟仿真实训工厂

2.易于开展

实体工厂的准入制度严苛,不仅申请程序繁琐,而且工厂接待实习的人数也会受到限制,并且绝大多数实习都只提供参观,学生没有动手实践的机会。二学校购入专门的实训机器开展实训课程,也会面临实体实验机器过少,学生上手时间少的问题。

虚拟仿真实训工厂以真实工厂和生产过程为基底,借助AR等技术让学生能够随时随地开展虚拟仿真实训,有效解决了实体工厂实训效率低下的问题。

3.安全可靠

实体工厂由大量的生产线组成,大型设备多、载荷大,运动部件重量大,学生操作实体设备有较高的安全风险。利用虚拟仿真技术将工厂和相关设备虚拟化,学生既能够获得沉浸式的操作和实训体验,又可以很好地规避实体场景中可能遇见的一系列安全问题。

虚拟仿真实训教学模式

二、虚拟仿真实训教学模式

虚拟仿真实训工厂基于真实工厂和工业生产流程构建,实训内容也以实际工程项目和工业生产流程为参考。教学活动在高校虚拟仿真平台上开展,为学生提供更加贴近实际的实践学习体验。

1.任务驱动教学

在实践教学的过程中,高校虚拟仿真平台将实际工厂的生产内容细化为多个子任务。每个子任务都与相关的知识点模块紧密结合,如工业机械手的拆装、搬运、切割、喷涂和装配等。学生通过在虚拟仿真实训工厂中完成这些实践任务,能够深入掌握相关知识点。任务设计时,充分考虑实验教学的经验以及工业生产对人才技能的实际需求进行针对性设计。实验教师的指导将围绕任务的各个环节展开,确保学生能够系统地、由浅入深地学习智慧工厂的实际运作过程。

2.体验式教学

基于实际教学的需求,运用虚拟仿真设备来模拟现代工业自动化系统和相关机器设备。虚拟影像以3D形式呈现,三维模型则基于真实的工厂数据构建,从而为学生提供更为真实的沉浸式体验。通过虚拟仿真交互,学生可以自由地调试和操作虚拟工厂内的设备。在此基础上,学生可以根据自己的想法对设备进行编程、调整、实践和维护。每个学生都可以拥有一台虚拟设备,充分释放创造力和实践能力,从而有效地激发学生的学习热情,提高学习效率。

3.多平台交互教学

高校虚拟仿真平台可利用虚拟现实交互技术实现多人同时交互学习,实现仿真工厂场景内的多人协作实践教学。多名学生通过不同平台进入,在统一虚拟场景下共同完成多人协作的交互学习任务。通过在同一仿真实训工厂内的分工合作,学生能够更加直观地了解设备运行状态和人机交互过程,提升学习效果和实际工作水平。

虚拟仿真实训系统多平台交互教学

实践教学在现代工学教育中具有极其重要的作用。利用虚拟仿真技术建设高校虚拟仿真平台,让学生能够在虚拟仿真实训工厂中进行安全、重复的实践学习。多种策略灵活开展的虚拟仿真实践教学不急呢能够提高学生对知识的掌握程度与应用实践能力,更能够培养学生独立思考能力和创新意识,为培养优秀的工程技术人才提供有效路径。

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