职业教育示范性虚拟仿真实验教学系统
2022/11/17
虚拟仿真实训室由开发应用平台，图像生成及处理，虚拟仿真显示系统，虚拟仿真设备，以及应用控制系统五个方面组成。虚拟仿真实训室主要有以下四种类型：桌面虚拟仿真实验室，沉浸式虚拟仿真实验室，分布式虚拟仿真实验室，增强型虚拟仿真实验室。且在教学过程中的利用率比较高，设备系统也容易维护。
职业院校教育痛点
①教学模式单一
目前大多数职业院校教学模式单一，主要以老师在课堂上讲授知识，学生听课为主。传统的灌输式和填鸭式的教学模式使课堂枯燥无味，需要实践的学科也无法安排实验课程和提供实验场所，实训往往被当作理论课的辅助课程，导致当前职业院校的许多培养计划被大量理论课程填满，缺乏检验动手能力和实际操作的课程。
②缺乏实训机会
随着我国科技进步的不断发展，社会进程不断加快，对技术型人才的需求也在不断增加。但当前职业院校教学的中心停留在理论课程阶段，忽略了实训的重要性。大多数学校将实训挪到寒暑假短短的一个月或十几天中。学生们在此短暂期间无法进行完整的有体系的实训计划。平时在校期间上课学校也无法提供实训场所，如地质学，石油与工程，土木工程等专业，没有大型的专业化实训场所，只能将实习推迟到寒暑假，这样的情况就导致大量的学生缺乏实训机会，无法掌握实操技能。 ?
③实训资金短缺
在国内职业院校中，实训所耗费的人力物力财力也是不容小觑的。很多专业需要大量的实习场所和实习材料和资源，外出实习还要解决学生的食宿问题，且存在安全隐患。目前开展专业化的实训对于许多院校仍是一笔不小的资金支出。
④师资力量匮乏
随着我国科技进步的不断发展，社会转型速度加快，需要更多的技术型人才加入到祖国的建设中，很多职业院校都存在师资力量匮乏的情况。作为专业实训的指导老师，不仅要求自身的理论知识过硬，还需要丰富的实训指导经验。目前年轻教师缺乏实训经验而年长教师数量不足，难以支撑国内现有的职业院校教育实训体系。
虚拟仿真在职业教育院校中的应用
①虚拟仿真可以打破时空界限
在职业教育中，好的教师资源是十分少的，但是我们可以在语言课程的学习中利用VR技术让同学们置身于多种语言环境，模拟多语言场景对话，语言学习重要的就是语言环境，通过VR技术，这项难题便可以迎刃而解。
②虚拟仿真可实现多样化的实训内容
职业教育中实际操作是不可缺少的环节，通过VR虚拟仿真实训室，我们既可以实现传统的材料热成型虚拟仿真实训，也可以实现电力仿真操作实训，让实验由复杂繁琐的准备过程，小心翼翼的实际操作，变为可重复，容错率高的虚拟实验，对于职业院校学生的技能提高有很大的好处。
在课堂上老师讲解的内容有时通过VR技术来呈现会更直观易懂。比如天文学，在讲到冥王星为何被降级时可以利用VR技术，让同学们置身浩瀚的宇宙空间，感受冥王星与太阳的距离，发现冥王星与其他星系体积的大小对比，产生深刻印象，身临其境的感受带来感官上的强烈冲击，不是目前课堂上仅仅放一个知识视频可以比拟的。
在职业院校的课堂上是以实际操作为主的，但是危险的实验，老师只能再三口头强调，无法让同学们进行实际操作。比如油田实验，海上钻井平台等有关实验都是同学们平时很难接触或者接触机会很少的。当VR技术进入职业高校，模拟危险实操，让同学们处于危险实验的环境中，反而更能加深印象，提高同学们的技术水平和安全意识的同时也保障了学生的安全。
①沉浸式体验
职业教育示范性虚拟仿真实训室可以给学生带来全新的沉浸式体验。在实训过程中多方位模拟现实场景的实训，真实的体验将促进学生们形成深刻的记忆，深入到学习中，不受外界干扰，牢牢掌握所学知识。
②覆盖面广
虚拟仿真实训可对应多种学科的多个实验项目，使授课老师采用全新的教学方式让学生们体验不同的教学模式，弥补当前职业院校教学模式单一和课程规划不完善的问题
③安全性能高
当下职业院校的实训室发生安全事故，这是因为部分专业的实训课程会因为学生的操作不当而引发安全事故。在化工，机械等工科专业中，实训课程存在一定的安全隐患，如若采用虚拟仿真实验室，这一问题便可迎刃而解。
④成本低
相对于需要运用大量实验材料和租借实训场地的传统高成本实训课程来说，职业教育示范性虚拟仿真实验室只需要定期维护即可，在节省资金的同时也避免了实验材料的浪费。
虚拟仿真实验教学系统架构
①用户管理系统
用户管理系统提供了一套实训人员权限、信息自助管理模块，管理人员可在内网搭建私有数据平台，通过后台的操作对各层级用户以及用户的基本信息，用户量以及用户权限做调整及分配，保障系统用户的基本使用以及信息安全。
②培训系统
为了让用户能够更快的掌握相关专业知识，从理论逐步进入到实训操作，我们将培训的内容按教学顺序进行了划分，做到循序渐进。
③考核系统
为了检测学习成果，了解学员对专业知识以及实际操作的掌握程度，系统根据各类培训内容对应定制了考核系统，用于学员的自我检测或教员的随堂测验。
④成绩管理系统
成绩管理系统结合用户管理系统，给不同权限的用户提供成绩筛选、查询以及导出、存储的功能，具象化学员实训结果，数据清晰明了，用户可根据自身考核结果，针对性的学习补充，以达到多方面掌握的效果。
内容包括小间距LED交互系统、CAVE系统、HTC头盔、VRP三维互动仿真平台等。
内容包括桌面全息台、AR台、全息黑板、双通道环幕显示系统（带动捕系统）、单通道立体投影系统、HTC头盔、VRP三维互动仿真平台等。
内容包括桌面全息台、、双通道环幕显示系统（带动捕系统）、HTC头盔、VRP三维互动仿真平台等。
该项目围绕着以能力培养为中心，进一步深化实验教学改革，不断完善集“基本技能训练—专业素养训练—综合创新训练”于一体的实践教学新体系，建立一个兼顾教学和科研的综合性、开放性试验平台，为学生开展自主学习、创新试验、和老师科研提供技术的设施保障，为促进学科的建设与发展，培养具备扎实专业理论基础、富有实践能力和创新精神的高素质复合型应用人才提供必要的条件。
该项目占地面积14*8.9，区域融合了LED立体显示、增强现实互动平台、全息桌面、全息授课端、全息黑板等硬件设备以及相关的软件内容，满足虚拟仿真和虚拟环境下的教学、科研等需求。
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