VR虚拟仿真实训室是综合多媒体技术、大数据技术、人机交互、传感器技术、三维建模技术以及云计算等多种技术手段于一身的实验、实训空间。在高校的实验过程中能达到以“虚”代“实”,学生由被动学习变主动学习的效果,实验教学效果也能得到了显著地提高。通过VR虚拟课堂机械原理,司法技术、生物技术这些知识都能以3D的形式呈现,让这些深奥难懂的知识点通过VR更加清晰有趣地呈现在我们的眼前。
一、虚拟仿真实训室的建设思路
数字化实训室和展厅针对不同专业需求,采用业界先进的物联网设备、智慧显示终端、LED拼接屏等硬件设备与领先的3D渲染、VR虚拟仿真、全息、投影、AI等数字化技术相结合,实现全方位、立体化、形象化的实践教学和展示,人机智能互通,带来全新化、真实化教学体验。
二、VR虚拟仿真实训室的硬件环境建设
数字化技能教室:采用实物设备+计算机系统控制,支持演示、训练和计算机考核。
虚拟仿真实训室:配备计算机+附属硬件设备,学习者通过键盘、鼠标、操纵杆、手柄实现对操作对象的交互操作。
大场景虚拟仿真实训:配备多通道视景系统+实操设备+软件系统,营造强烈的沉浸感与实物介入,适合大面积观摩实训与多人技能训练。
情景化互动实验室:采用虚拟现实技术,真实场景虚拟化,学生以角色扮演方式参与互动。
强交互虚拟实验室:高性能计算机系统+头盔+手套+数据衣,组建由视觉、听觉、触觉、运动反馈系统构成的支持原理验证、职业培训和技能训练的交互虚拟实验实训系统。
三、虚拟仿真实训室建设方案
虚拟仿真实训室结合虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)、人工智能(AI)等行业尖端技术和设备,以及职业教育虚拟仿真实训基地需要提供全方位的、服务于实践教学、科学研究与形象展示的立体化VR实训环境建设方案,即一个基地、两个中心、四个实验室。
虚拟现实平台配备了当今先进的VR设备,包括VR头盔、MR头盔等。集平台展示体验、教学实践、开发于一体。可以利用VR一体机、AR平台、LED等VR设备向外界展示VR的新技术,内部结合配套的VR教学软件,让学生快速掌握抽象的知识原理,在课堂上进行虚拟仿真训练,培养学生自主学习和探索性学习的习惯。
1、虚拟现实(VR)创新教学实验室
虚拟现实(VR)创新教学实验室为实践教学提供了一个大视野的立体化教学环境,通过3D建模技术1:1真实还原场景,教师采用VR交互设备进行互动教学,学生佩戴眼镜观看,师生如同置身于真实的学习环境中,具有直观、立体、生动、体验式教学的特点。该实验室可适用于大型工程施工现场的工况运作模拟,复杂设备内部立体显示,虚拟工厂实训等。
2、 全息教学实验室
全息教学实验室主要由多套原产于美国硅谷的桌面级VR交互系统组成,系统利用全息成像技术能将抽象、晦涩难懂的知识以更生动、直观、立体的方式呈现在受众眼前,并呈现虚拟与现实的融合。系统适合大型、贵重设备仪器的展示与微观世界原理的认知,学习方式新颖有趣,加深学习者的印象与学习理解。
3、 沉浸式VR教学实验室
沉浸式VR教学实验室主要由HTC、Occuls等知名行业企业的头戴式VR设备和图形工作站组成,能够给学习者提供一个完全沉浸其中的世界,通过视觉、听觉、触觉等全方位环境的营造,给学习者带来一种身临其境的现场感,增强现场带入感和学习专注度,大幅提升学习兴趣和效果!
4、创新课程研发实验室
创新课程研发实验室提供了一套开放式研发平台,并搭建了高端图形工作站、开发平台,头戴式VR装备、数据手套等设备环境,采用校企合作共建的灵活方式,让学生掌握VR资源开发能力,提高创新创业实践能力,由使用者跨越式升级为研发者。
四、虚拟仿真实训室的功能
将各学科虚拟仿真实训软件、相关理论学习资源需要集中统一管理,形成数字化资源库体系。针对不同的角色(学生、教师和管理员):管理平台提供对应的登录访问、应用、管理等功能及权限。
老师端:教师可以进行实训课程管理、实训项目维护、答案规则制定、任务安排、结果跟踪、自动批改、成绩管理。
学生端:学生可以理论知识学习、在线实训操作、系统提供智能指导、学生完成实验结果及报告提交、成绩查看。
管理人员 :可以对学生、教师进行管理工作量和成果统计保障实验(实训)教学顺利开展。
五、虚拟仿真实训室教学资源的应用
依托合作企业原有的丰富资源和基础,开发各类VR资源,包括VR实训项目、VR实训教程、VR实训资源及其教学配套资源,包括教学动画、视频、微课等。满足学校多学科专业的教学和培养需求,为学习者自主学习提供好、实用的特色课程和教材,支持协作、交流、探究,倡导多种学习方式的综合应用。
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