虚拟变量的引入方法将虚拟训练引入实践教学研究

虚拟变量的引入方法将虚拟训练引入实践教学研究 摘要 开展虚拟训练优点明显,将虚拟训练引入实践教学成为必然。本文通过对当前虚拟训练系统的分析得出,平民式桌面化的虚拟训练系统更为符合当前实际,并提出了开发这种系统应注意的问题。最后总结了将虚拟训练引入实践教学的经验做法。 关键词 虚拟技术 虚拟训练 实践教学 随着科学技术的迅猛发展,特别是虚拟现实技术进人实用化阶段,开始受到各方的高度重视。相比虚拟技术在航空、航天、电力、化工、医疗等领域的广泛应用,虚拟技术在教育领域的实际应用之路还有很大差距。目前,传统实装训练实践教学受到装备数量、人员操作水平和环境因素的限制,已经不能满足当前形式的需要。因此,利用虚拟技术经济、快速、有效的特点,将虚拟训练引入实践教学很好的缓解甚至解决当前实践教学中存在的诸多难题,已经成为发展的必然趋势。 一、开展虚拟训练的优点 1.虚拟训练费用低效率高 开展虚拟训练无需动用实装,无需专业保障人员,无需到实际训练场地。不受人员、天气、场地、装备的限制,在低消耗的条件下可同时满足多人不同任务的训练。 2.虚拟训练即安全又环保 开展虚拟训练不存在实装训练人员、装备的安全损伤问题,没有实际操作中产生的大量噪音、油污、废气等对人员的危害和对环境的污染,大大减少了训练占用或毁坏的设备工具。 3.虚拟训练质量高效果好 虚拟训练能根据实际情况有针对性的提高操作人员技术上的不足,严格检验操作步骤、方法、注意事项和有关安全规定,与实装训练配合可以形成优势互补,实现理想的教学效果。 二、虚拟训练系统的选择 目前的虚拟训练系统按照选用的软硬件设备和沉浸感的不同可分为贵族式和平民式两种。贵族式需配备头盔显示器、三维鼠标、力回馈器等高档外设,用户操作的沉浸感好,但价格昂贵,技术上还不完善。平民式使用传统外设,主要依靠软件来实现相关功能,沉浸感不足但比较经济,易得到普及。 显然,在目前的条件下平民式桌面化的虚拟现实训练系统有其独特的优点。一方面,它体积小、费用低、运行可靠,对用户的负担小,易于被接受;另一方面,随着PC机性能的快速提高,在沉浸效果和交互的实时性上有较大的提升空间,有利于利用现有资源,并易于与实装训练配合,比较符合我们目前装备配备的现状。 三、开发桌面式虚拟训练系统应注意的问题 一个平民式桌面化的虚拟训练系统开发,主要应注意好两个方面的内容:一个是装备基础模型的建立,另外一个是人机交互仿真的控制。 1.装备基础模型的建立 三维模型是整个虚拟训练系统的前提和基础,对于一些复杂装备,利用3D软件在建模之初就要做好系统规划,分解好建模任务。建模主要是实体造型,为满足仿真实时性和逼真性的需求,建立的模型必须具备合适的多边形数目,能够支持实时仿真;能够保持装备的基本层次结构和装配关系。 2.人机交互仿真的控制 如果系统任务模型是由操作步骤组成,那么必须细致综合考虑受训人员接受装备保障知识的认知过程、操作时的交互类型、交互方式和操作反馈等因素与基础模式的约束关系,防止在封装时受到这些约束的限制。另外必须合理而又巧妙地应用操作反馈,这样才能提高操作训练内容的交互性。 四、将虚拟训练引入实践教学的经验做法 1.虚实结合优势互补 在实践教学中将虚拟训练与实装训练有机结合,充分发挥虚拟训练重复性强、实装训练直观性好的优点,实现虚拟训练多练实装训练精练的目标。使虚拟训练与实装训练相互补充,相互促进,克服各自缺点,发挥各自优势,实现一次实习操作达到多次实习操作的效果。 2.从实际出发合理建设 根据不同专业特点,从实际出发,开发优质高效虚拟训练系统,科学筹划好硬件条件建设和开展虚拟训练所需人才的培养。理清建设思路,确保正确方向,力求即能满足眼前现实需要又能满足未来发展需要,使引入虚拟训练后的实践教学具备高效顺畅的外部环境和人员保证。 3.加强配套制度建设 要想让引入虚拟训练后的实践教学运转顺畅必须有一套科学合理行之有效的规章制度和规定要求作保障。因此必须对原有实践教学规章制度和规定要求进行调整删减,建立和补充适合虚拟训练的规章制度和规定要求,并形成完整的制度体系。 4.进行试点及时总结 将虚拟训练手段引入实践教学的应用和铺开必须遵循教学改革的一般规律,从实际出发、因地制宜,先调查研究摸清情况,开展试点建设工作。在试点建设和运行的基础上是查找问题,总结经验,不断调整和更正建设偏差和失误;避