VR/AR+实训课堂在中职机电实训基地的应用探究论文_祖娟

VR/AR+实训课堂在中职机电实训基地的应用探究论文_祖娟

安徽能源技术学校 安徽合肥 230036

摘要:从实训教学、实训室管理维护、设备更新换代等多角度分析传统机电实训室的存在的问题,随着虚拟现实科技发展,VR/AR技术与中职实训基地的合作模式全面开启,“VR/AR+实训课堂”与互联网平台的融合的教学模式变革将是职业教育发展的必然趋势。并以“VR/AR+实训课堂”在机电实训基地的建设与应用为例提出互联网分享模式,探究整体建设思路。

关键词:VR/AR+实训课堂;机电实训基地;互联分享

1:引言

实训教学是中职院校培养技能型人才的重要方式,它的成功与否是中职教育能否真正实现其培养技能型人才的关键。然而由于中职实训教学经费投入量的实际问题,双师型教师的匮乏以及实训基地设备的陈旧等多方面的原因,一定程度上限制了中职教育的发展。本文引入虚拟现实VR/AR技术,试图采用虚拟的方式来克服实践教学资源不可还原性的缺点,结合“互联+”的共享理念,实现各中职院校教育资源平台的搭建,谋求中职教育的最优化发展[1],尤其像传统专业机电实训基地的建设,阐述“VR/AR+实训课堂”模式将是职业教育发展的必然趋势。

2:传统机电实训室的存在的问题

(一)技术、设备革新周期长,无法紧跟社会发展需求,社会科技飞速发展,科技革命带来软硬件的升级日新月异,机电实训设施设备价格高昂,在国内外中职机电实训基地的设备跟上时代步伐都不现实。

(二)直观性差,特别是机电专业类的大型部件、设备,很难看到全貌,尤其是内部构造,而某些内部细节往往是教学难点,成了实训短板。

(三)在一些设备原理教育上,如汽车零部件构造、机械原理、液压与气动原理演示困难,且教学目标分散,现存实体设备的型号单一很难灵活调度解说。

(四)传统实训大多是“一对一”或“一对两”教学模式,一人一机,教学投资成本庞大。

(五)实训需要大量实体数控机床供学生操作,增加保养维护维修成本和实训室管理员投入成本,误操作等产生的机器磨损等也会相应增加。

(六)传统机电实训对设备的外部环境要求相对苛刻,占地面积巨大,如汽车驾驶,需要场地和配套远远超过设备本身的价值,时空局限。

3.虚拟技术的发展

虚拟现实(Virtual Reality,简称 VR/AR)技术是兴起于 20 世纪 90 年代的一种新型的信息应用技术,它以计算机技术为核心,汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、传感器技术、高度并行的实时计算技术和人的行为学研究等多项技术,生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备与虚拟环境中的对象进行交互作用,相互影响,从而产生如同真实环境的感受和体验。[3]最典型的例子是VR/AR游戏或VR/AR直播。

近年来,虚拟现实(VR/AR)技术在多个行业领域中得到广泛应用,虚拟现实产业快速发展,教育部《2017年教育信息化工作要点》提出“启动基于VR/AR的实训平台建设”。在此背景下,国内有省份教育体系就VR/AR职业教育实训基地建设方面开展多方位合作,着力提升中等职业院校VR/AR技术技能人才的培养能力。一方面,中职实训基地的建设须大力推行“VR/AR+实训课堂”模式;一方面,社会发展对虚拟现实相关专业技术技能人才提出更加迫切的需求。

4.开启VR/AR技术与中职实训基地的融合模式

国务院《国家教育事业发展“十三五”规划》明确提出建设一大批以校企合作为基础,集人才培养、继续教育、科研创新、科技服务于一体的专业集群[4] ,校企联合开发课程和教学资源,联合培养培训师资队伍,每个学校针对自己特色力量建设特色任务,共建实训实习基地。这也意味着VR/AR技术将在教育领域寻求更深的合作空间,互联互通,完成互联网+ 智慧教育示范基地建设。推进以 VR/AR 技术的融合应用为支点的教育改革进程,探索未来教育新模式也是必经之路。

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机电实训基地与虚拟现实技术的融合所具备的功能相对大多数专业更具突出,如电工课程中的触电急救课程,学生通过操作VR/AR 设备,利用现场虚拟实训完成“预实训”;如大型机械的拆装,利用VR/AR技术不仅实现产品模型以装配图和爆炸图的形式,既能满足机械维修训练,实现产品的反复拆装模拟,汽车的拆装预实训也同理。液压与气动原理若依据传统的课件学生难以理解,但借助VRPPT使老师从传统的平面PPT教学转化成3D 教学,依托桌面虚拟显示平台与3D 投影相结合,让平面物体可视化,这样学生和老师就能真实感受机械系统的内部结构与工作原理及实践应用[5] 。随着VR/AR技术的成熟程度不断加深,与中职实训基地的融合模式也会拓宽。

5.“VR/AR+实训课堂”在机电实训基地的建设与应用

1.建设路线

实训基地的建设路线遵循从学生的VR/AR专业基础理论与实践学习、VR/AR最新行业前沿应用技术与创新创业成果展示,到教师的跨专业VR/AR信息化虚拟仿真教学,不仅能帮助中等职业院校进行VR/AR专业技术人才的培养,同时也是VR/AR校企接轨、行业应用科研协同创新的价值彰显,更能为院校各专业、多学科教师开展沉浸式、仿真化、交互性多样的信息化教学实训提供软硬件条件。

在信息工程产业系的主导下,中职学校应当充分利用与企业和其他中高职业院校技术、资源、专业教学优势,在信息化教学、人才培养、科学研究、产品技术研发、创新创业等方面进行深度合作,建设建成VR/AR职业教育实训基地,为本校专业教师和学生提供虚拟仿真信息化教学实践环境,满足VR/AR技术相关专业人才培养需求,努力建设成为集VR/AR实训基地、VR/AR+信息化教学、VR/AR产品协同创新创业、VR/AR职业人才培养与技能鉴定等一体的省级职业教育示范基地。

2.互联网共享思路

在如今的互联网上有慕课网,微课网,网易自学网等非常多优质的教学视频资源,为师生提供精品定制课程,为各行各业的继续教育量身打造最优质的教学内容。摆脱传统课堂时空资源约束,目前全国各校的VR/AR实训基地建设已遍地开花,此类互联网共享平台却严重稀缺,一方面是初期建设的孤立性,缺乏整体互通的体制构建,另一方面VR/AR技术层面还需待提升,无论是配套硬件还是软件体验上,不过5G网络的到来也必将加速这一科技的飞跃提升。也只有当VR/AR与教育本身的匹配度达到一定默契的时候,互联网+的体验才显得更具有吸引力。

3.存在问题与建议

VR/AR相对于传统设备成本已然大幅降低,如何进一步降低软件成本仍值得深思,就此笔者提出与技术企业合作,可由省份教育部门牵头融合省内各中高职院校实行校企联合开发,统筹运作,各校共享使用平台,最终这种模式也可以在国内推广,大大缩减成本,不用独立学校定制开发,前者对于学校的课程设计也是个重项任务,耗时较长,后者则更加全面系统,节约开发成本,达成资源共享。

6:结束语

关于VR/AR+实训课堂,我们至少可以得出两个结论:(1)VR/AR对课堂的现实要求很小;(2)保证教学质量,能否带给学生很流畅实训体验对取决于VR/AR技术相关软硬件,目前VR/AR硬件的确不同程度存在着眩晕、拖影、仿真度不够等问题,容易在教学过程中产生不适感;(3)“互联网+”的共享模式在此领域的推广能成本能大幅降低,但需要更多的机制政策支援引导。

参考文献:

[1] 姚永聪. 虚拟现实技术在高职实践教学中的应用探究[J]职教通讯,2012(15):64-66.

[3] 夏莲茹. 高中英语阅读理解教学策略[J].教学与管理,2010(11):132- 133.

[4] 国务院. 国家教育事业发展“十三五”规划 [R].[2017- 01-10]

[5] 方涛. 浅谈VR/AR技术在机电类专业中的应用[J]山东工业技术,2017(9):64-66.

项目来源:2017年度安徽职业与成人教育学会教育科研规划课题:网络新技术VR和AR技术对职业教育教学方式的影响研究,项目编号:azjxh17196

论文作者:祖娟

论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期

论文发表时间:2019/12/9

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