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駕駛模擬器范文1
關鍵詞:駕駛室 教導員 三維仿真 計算機
1 概述
列車駕駛模擬器是一個集教學、訓練、考核為一體的實時仿真系統,滿足城軌列車仿真培訓的需求。系統以影像、圖形圖像、聲音以及可沉浸其中的虛擬現實場景(三維)、模擬仿真設備為手段,逼真地實現列車操縱界面、操作顯示設備、控制邏輯以及線路場景。系統的所有電氣、電子、機械、氣動系統的邏輯、關聯關系與真實情況一致,可以全面、真實地模擬列車在各種運行環境下的運行狀況、操縱特性、突發事件和列車事故。能夠完成城市軌道駕駛員的演練、教學指導、教學管理和考核等功能。
2 系統設備構成
列車駕駛模擬器系統架構主要包含下列單元:
a 一套內部完全按照真實列車的布局、樣式進行設計制造,配有功能完整的操作臺的全尺寸駕駛室實體模型,即仿真駕駛室系統;
b 一個有計算機控制的視頻系統,可顯示前方的軌道,與駕駛員的控制連接,并有所有相關的音效軌道視效的視頻仿真系統。
c 用于輸入信息和監控駕駛員動作,并帶有記錄和打印設備的教導員控制臺。
3 系統功能
3.1 仿真駕駛室系統
模擬駕駛室內部為車組駕駛室內部的全尺寸復制品,所模擬的駕駛室配備攝像機,通過攝像機可看到駕駛員控制動作配備駕駛仿真器司機室視頻閉路監控系統,用于監視培訓、考核過程。
3.2視頻仿真系統
3.2.1 前向視頻仿真系統
前向視頻仿真系統由高清三通道環形幕布、圖形工作站、三通道投影機及數字圖形融合矯正機組成,提供用戶所選線路的全程線路的顯示。能為用戶提供水平125°,垂直32°的視角畫面(見圖3)。
3.2.2 站臺視頻仿真系統
站臺監視、停車標畫面與仿真主計算機數據同步,制造商設計的站臺視頻仿真系統能夠真實地實現人員的上下車仿真。
3.2.3 音效仿真系統
?具備5聲道以上的聲音系統
音效仿真系統采用5.1聲道環繞聲制式。通過音效仿真系統能夠實時、準確的產生列車在運行過程中所具有的內部、外部的環境音效。可實現聲音全向三維定位特性和三維實時跟蹤特性。
?根據列車運行情況,能夠模擬真實列車操縱與運行過程真實聲音環境的模擬,產生相應的全部模擬音響。
a 列車外部聲音:
列車行進時的軌道聲;鳴笛聲;過道岔的軌道聲;制動聲;在與障礙物的撞擊聲;站臺噪聲;雷聲;暴雨聲;臺風聲等;
b 列車內部聲音;
列車機械、電氣動作聲源。如電器吸合、斷開聲音;設備的機械噪聲;空壓機啟動、運行、關機的聲音;空氣制動系統產生的各種氣動聲音等。
3.3 教導員控制臺系統
3.3.1 教員控制臺是模擬駕駛系統教員的工作場所,教員通過教員控制成對模擬駕駛系統的日常維護與管理、課程或考核內容的編制與維護、對模擬駕駛訓練/考核過程的監控、以及對觀摩學員的講解與指導等。
3.3.2 教員控制臺配置控制和監視設備,這些設備包括:
a 教員控制計算機:運行教員軟件,教員通過該軟件實現對系統的控制;
b 駕駛室CCTV監視器:與模擬器司機室內的低照度攝像頭相連,便于教員觀察模擬器司機室內的情況以及受訓司機在操作及故障處理過程中的表現;
c硬盤錄像計算機:對駕駛室CCTV的監視內容加以記錄;
d 列車車輛顯示屏、車載信號顯示屏、客室CCTV顯示屏:便于教員了解當前列車模擬運行的狀態;在培訓/考核過程回放時,列車車輛顯示屏、車載信號顯示屏、客室CCTV顯示屏可模擬受訓過程中模擬器司機操縱臺上對應的列車車輛顯示屏、車載信號顯示屏、客室CCTV顯示屏的內容,便于教員分析或給觀摩者講解;
e 模擬器主控畫面監視器:向教員提供了模擬器主控計算機的運行畫面,其內容包括列車的運行曲線、列車運行狀態等;
f 視景監視器:向教員提供模擬器的前向視景畫面,該畫面與模擬器司機室內的前向視景相同且同步;
g 故障處理模擬顯示器:向教員提供模擬器的故障處理模擬屏畫面,該畫面與模擬器司機室內的故障模擬屏相同且同步;
h 通訊設備:提供教員對模擬器司機室的通訊以及對觀摩臺觀摩學員的通訊。
i 打印機:打印內容包括:列車運行曲線、培訓/考核和打分記錄、故障信息等。
3.3.3 記錄分析評判系統
模擬駕駛完成后,由系統自動完成并自動評分,它將記錄在硬盤的過程數據進行分析,從這些數據中分析出操縱行為的特征,而操縱行為的好壞、對應的扣分值則提供一套評判接口給使用單位,由使用單位判斷操縱行為的合理性。它分析的行為包括常規的列車駕駛操作規程與步驟、故障處理分析能力。在分析學員對故障的處理時,計算機算出故障處理所花時間、故障處理行為,而評分系統根據使用單位定義的規則給出分數。
4 總結
列車駕駛模擬器系統能夠滿足城市軌道駕駛員的演練、教學指導、教學管理和考核的功能,在實際中的應用趨于完善成熟,但考慮軌道交通地鐵車輛“以人文本”的設計理念,本著舒適、高效、逼真的原則,列車駕駛模擬系統的設計還需要與時俱進、不斷地提高。
駕駛模擬器范文2
1.請簡要進行一下自我介紹,好嗎?
[思路點撥]
要針對所聘職位要求,重點突出、簡要介紹自己。因為面試時間通常很緊,抓緊時間突出重點,有針對性地簡要介紹非常必要;
2.你為何應聘我單位?
[思路點撥]
答案:從該職位的社會功能,本人的專業特長,特別是對該項工作的興趣和熱情等方面回答。這是很多單位必問的一個問題,應聘者應認真做好充分準備。因為你既有專業特長,又有工作興趣和熱情。
3.你對我單位有何了解?
[思路點撥]
這個問題的實質是在考查你求職是否有誠意。我做過一些調查,較詳細地了解了貴單位的發展戰略、奮斗目標、工作成就及工作作風等,例如……,應間接地表現為對所聘職位的渴求,給人"未進某某門,便是某某人"的感覺,容易引起考官的關注和好感;
4.歡迎你應聘會計職位(舉例),你有何優點和特長嗎?
[思路點撥]
我的優點是好靜、穩重、辦事認真,特長是計算機操作能力較強,比較注重專業能力的培養和提高,無論在實習期間還是在日常工作中都在不斷鉆研業務符合會計工作的性格要求,而且較強的計算機操作能力是會計工作的潛在實力??荚嚧蠊珓諉T站編輯收集整理
5.你認為當好人民教師,哪些素質最重要?
[思路點撥]
首先要有愛崗敬業精神,熱愛學生,熱愛學科;專業水平高,具有甘當人梯、甘當蠟燭的精神;表達能力十分重要,我曾經多次在大學生演講比賽和大學生辯論賽中獲獎;科研和創新能力最重要,只有刻苦鉆研業務、不斷創新、努力提高自身素質,才能全面實施素質教育;最重要的素質是德智體全面發展,思想品德高尚、專業能力強、身體心理都很健康才能當好人民教師。
6.你有何缺點和不足?
駕駛模擬器范文3
關鍵詞:城市高架軌道交通;振動實測;車-橋體系振動分析;土-結構動相互作用
我國第一條城市高架軌道交通線———明珠線已在上海建成并投入運行.城市軌道交通引起的環境振動是一種新的城市公害.城市的環境振動除了會影響人體健康,干擾人們的正常生活及降低工作效率外,還會影響精密設備和儀器的正常使用,嚴重者甚至會對老舊建筑物造成損傷.
城市軌道交通的建設在我國起步較晚,故關于城市軌道交通引起環境振動的實測和理論分析研究較少.20世紀80年代中期,我國曾對4個城市的鐵路交通引起的環境振動實況進行過實測[1],并于1988年制定了《城市區域環境振動標準》[2].90年代末,在我國城市軌道交通進入快速發展階段后,北方交通大學等利用二維有限元模型對高架軌道交通引起的環境振動進行過理論分析[3,4],但無實測資料印證.
筆者從現場實測和數值模擬分析2個方面研究上海高架軌道交通———明珠線引起的環境振動的實況、發生機理及振動傳播規律.
1 高架軌道交通引起環境振動的現場實測
在明珠線沿線選擇若干振動觀測場地及與線路垂直的觀測線,在列車通過時對各觀測線上諸觀測點的地面振動進行了實測.列車通過的車速約為60km·h-1.觀測儀器為愛華電子研究所生產的AWA6256A型壓電晶體式環境振動分析儀,使用前與AltusK2型強震儀進行了同時觀測校驗,驗證了儀器的可靠性.
1.1沿線地面振動的實測結果
駕駛模擬器范文4
關鍵詞:知識共享;虛擬企業;Wiki技術
基金項目:廣西高等學??蒲许椖俊癢eb2.0環境下虛擬企業知識共享模式的研究”(編號:201204LX273),廣西工學院科學基金項目“基于Wiki的虛擬企業知識分享模式的研究”(院科社:1166202)
中圖分類號:F273.7 文獻標識碼:A
收錄日期:2014年3月10日
一、引言
當今的全球化知識經濟社會中呈現出信息泛濫和知識更新周期短的現象,知識管理逐漸成為現代企業管理中不容忽視的一環。虛擬企業是基于共識目標而組成的動態協作組織,成員參與的流動性與各成員之間地域分布的離散性決定了組織內各類有價值的信息與知識能夠及時、準確的交流和共享成為虛擬企業成功運作的關鍵。同時,虛擬企業的組建是基于信息技術的,隨著互聯網步入Web2.0時代,網絡能夠提供快速高效地獲取和共享信息的途徑,而Wiki作為Web2.0中重要的知識協作技術徹底改變了知識的獲取和轉移模式,其自由便捷的交互方式更使得廣大互聯網用戶從受眾轉變為傳播的主體,給知識共享帶來了新的契機。在此形勢下,如何搭建一個基于Wiki的虛擬企業知識共享平臺來增強組織的創新能力則成為了一個亟待解決的研究議題。
二、虛擬企業建設知識共享平臺的必要性
虛擬企業網絡化動態聯盟的特性決定了其對知識管理的需求主要體現在對知識價值鏈中知識的傳播共享和創新應用的管理上,以使整個組織的知識在流動中不斷增值。因此,一個開放、協作式的知識共享平臺在虛擬企業中的作用極為重要。
(一)虛擬企業發展的需要。競爭的全球化和不斷加快的產品創新速度使得知識的共享和有效利用成為企業發展的重要需求。在此環境下,作為知識密集型的企業組織形態,虛擬企業內部成員之間的有效合作依賴于彼此間的工作協同和信息共享,想要提升整個組織的優勢競爭力必須要最大限度地利用成員企業之間的資源互補和優勢共享,而搭建促進知識轉移和共享的互聯平臺是實現企業聯盟優勢資源整合的有效途徑,是虛擬企業持續發展的技術需求。
(二)虛擬企業動態組織形態的需要。虛擬企業是由多個各具專長的敏捷型企業圍繞共同的項目而組建的動態聯盟,旨在面對多變的市場競爭環境時能夠迅速地向市場提品和服務,因而在一定時間內其組織是可重組和可擴充的,各成員企業間則呈現出跨地域分布式并行協同合作的形態,需要依托強有力的信息網絡技術突破空間的限制來進行有效的知識流管理和充分的技術交流,進而在聯盟成員間建立起信任合作的關系,這同樣需要建設一個基于互聯網的開放式知識共享平臺來實現。
(三)成員企業及個體員工間溝通創新的需要。成員企業之間以及員工間的溝通都是基于知識進行的,知識分享有利于挖掘并傳遞隱藏在企業及個體員工中的各種顯性和隱性的知識資源。據調查,目前企業員工主流的學習方式:一是在互聯網中學習;二是向有經驗的同事討教。在基于Web2.0技術的知識共享平臺上,信息能夠快捷及時的溝通,聯盟成員可分散在全球各地進行協同合作;企業員工能夠通過平臺獲取專業知識、自由地分享經驗、共同構建專業知識庫。廣泛的討論能夠促進個人思維的活躍和集體智慧的產生,從而推動企業的不斷創新和優化。
三、基于Wiki的知識共享平臺模型架構
為使知識共享得以成功地實施,實現對顯性知識的有序管理和對隱性知識的不斷挖掘和沉淀,虛擬企業首先需要建立知識共享平臺的模型架構,它是一個以虛擬企業知識流動過程為基礎,利用Wiki技術和管理技術搭建起來的Web2.0體系結構。
(一)虛擬企業知識共享平臺的架構體系?;赪iki的系統一般采用多層分布式結構,本文提出的虛擬企業知識共享平臺模型的體系結構包括四個層次:數據管理層、應用支撐層、服務實現層、門戶接入層,不同層次分別提供實現知識共享功能所需的各種技術和方法。
1、數據管理層。知識共享平臺的建設需要全面整合虛擬企業的數據和知識資源,位于底層的數據管理層存儲各類數據資源,是虛擬企業的Wiki知識庫,包括了組織內部的業務數據庫、文檔庫和外部的互聯網在線數據庫等各類結構化和非結構化的數據。該層通過規范化的元數據管理機制實現數據的有效存儲和檢索,處理數據存儲位置的分配,如知識點的修改歷史、知識的鏈接和用戶資料等內容可存放于主數據庫中,詳細正文可存于外部共享存儲群中等;同時,該層還提供數據連接、轉換服務和獲取服務,向上提供統一的數據接口,是開放式共享系統的基礎平臺層。
2、應用支撐層。應用支撐層提供豐富的各類通用應用及基礎服務構件以快速地構建上層應用,即從軟件技術的角度支撐知識共享管理應用過程中的知識識別、搜集、組織、共享、應用和創新的動態過程。它提供基礎的服務構件,如接口管理、內容管理、Wiki引擎、工作流引擎、知識倉庫、應用中間件、結構管理和安全管理等,從整合、協同、管理和服務各方面提供支持以實現知識共享平臺的界面集成、應用集成、數據集成及流程集成。其中,Wiki引擎可以對資源進行形式化描述、為資源增加語義標注處理,用以完成Wiki頁面向HTML頁面的轉換以及Wiki頁面編輯版本記錄的保存等功能,從而使Wiki知識庫獲得更新。
3、服務實現層。服務實現層是知識共享平臺的核心,由Wiki提供的支持面向聯盟企業群體的協作式創作技術來有效引導廣大企業員工自由分享個人經驗并發揮群體智慧參與到平臺的互動和創造中。該層面向各成員企業提供了各種具體知識服務的邏輯處理,包括企業及個人知識庫的管理、成員企業的協同工作流程管理、目標項目管理、項目知識的、推送、檢索、群創和評審、項目需求信息分析、貢獻率統計、數據挖掘等能夠給予知識共享平臺提供有效管理和支持的服務實現。
4、門戶接入層。虛擬企業“一站式”的知識服務門戶,是一組具有相同標準和規范體系的網站群,用來管理平臺及子站點的請求和響應,為各成員企業及公眾用戶提供統一的登錄入口和身份認證,通過整合平臺的遠程訪問、無線訪問和單點登錄方式,為接入點的不同應用提供個性化的服務,實現對知識共享平臺跨時空的實時在線支持。
(二)虛擬企業知識共享平臺的協同工作模式?;赪iki的知識共享平臺的架構建立給虛擬企業提供了一個協同工作的平臺和技術環境,當使用該平臺進行基于知識共享的成員企業協同創造時,通常會遵循以下的模式展開:
首先,由聯盟中的核心企業根據當前的合作項目內容,通過平臺創建一個新的知識項目,并針對項目的知識要點從平臺所維護的各成員企業專家庫中遴選技術專家加入項目組,根據各人的專業領域分配項目流程中相應的關鍵環節任務,初步組建起項目的核心成員組。
其次,項目初創完成后,將在平臺上以Web主頁或者內容推送的形式新項目的公告,召集各企業第一線的員工主動參與項目。到了約定的協同工作時間,項目組成員可通過互聯網絡或無線移動設備等多種方式接入到知識共享平臺進行“面對面”的知識交流和協同的技術創新討論,平臺上對于每個人每一次的經驗和知識的分享行為都將進行個人貢獻值的統計和實時排行。
再次,在項目建設過程的非協同工作時間段,各成員企業的員工隨時隨地進入知識共享平臺都能輕松獲取與項目相關的大量信息資源,發現與自己有共同關注點的員工,這利于有創新意識的員工就特定主題進行創新研究時獲取知識并形成以項目組為核心的主題知識社群,同時通過在社群中廣泛充分地交流和討論,能夠促進個人隱性知識的外顯化和廣泛傳播,實現基于知識共享的跨時空項目協同共建。
最后,對于項目組成員發揮集體智慧共同創新的技術知識,虛擬企業需要組織行業權威專家進行正確的評估,并制定制度獎勵貢獻了經驗知識的員工,從而形成一個尊重個人創作,鼓勵信任合作的團隊精神,員工樂于分享新知并持續學習和發展的企業文化氛圍。
四、結束語
基于Wiki的虛擬企業知識共享平臺是一個以傳遞知識、促進知識集成和創新、增值企業智力資產、有效協同各成員企業快速完成市場任務的網絡化知識服務平臺,它適應了知識經濟時代對虛擬企業管理模式的挑戰,提升了企業整體的核心競爭力,是虛擬企業持續發展壯大的需要。
主要參考文獻:
[1]孫波,黃敏.高科技虛擬企業知識管理系統的構建和實施策略[J].科技進步與對策,2010.20.10.
駕駛模擬器范文5
關鍵詞: 操作模擬器; 三自由度;體感模擬算法;運動平臺
引言
采用有限的操作模擬器運動系統的空間復現岸橋駕駛員在真實作業時的運動感覺,設計合適的洗出算法的使仿真得到的運動平臺的運動參數與實際運動進行對接,以確保建成后的模擬器完成一次隨機運動后可以緩慢回中,從而有足夠的空間用于下一個動作,返回過程中不得使駕駛員感覺到移動。洗出運動要求低于人體感知閾值,使得在有限的運動空間實現無限空間運動感覺的目的[1]。所以,對實際操作室模擬的逼真程度取決于三自由度運動系統性能的好差。
1.體感模擬算法參數確定
本文運用的經典洗出算法的仿真效果是通過人體感知評價方法來衡量的,操作模擬器的駕駛員位于前庭中心的比力值是操作模擬器人體感知系統輸入,比力是通過質心變換由最優洗出位置的加速度得到的,再將結果經過建立好的半規管及耳石模型后求出操作模擬器的駕駛員的運動感覺[2];相應地,實際的比力輸入與求得的人體運動感覺也對應計算出,前者比力值是實際人體感知系統輸入,比力是通過質心變換由最優洗出位置的加速度得到的,再將結果經過建立好的半規管及耳石模型后求出實際的駕駛員的運動感覺[3],但在經典洗出算法的設計中,人體高低頻率的運動感覺是由運動信號分別通過高低通通道得到,實際操作過程中,人對運動的感覺是整體的,所以操作模擬器駕駛員的整體運動感分別是由高低頻運動感覺相加后得出的,并將得出的數據與實際的人體感知系統數據作比較,確定耳石模型參數如表1-1所示[4]。
表1-1耳石模型參數
耳石模型參數 縱向 橫向 垂向
3.45 3.45 3.45
1.25 1.25 1.25
10.2 10.2 10.2
0.2 0.2 0.2
0.25 0.25 0.30
2.洗出算法濾波器的設計
考慮到岸橋大車、小車的情況以及模擬器的結構,一般只采用三階或者兩階。 為各濾波器的自然頻率, 為濾波器的阻尼比,這些參數的選擇對模擬器模擬效果也會有影響,需要通過不斷的仿真,確定最佳的參數。
因為運動平臺運動范圍有限,沒有辦法模擬長時間的持續加速。為了復現小車的持續動感,體感模擬算法利用重力向量在模擬器坐標下橫軸和縱軸的分量來實現的。首先將比力f通過低通加速度通道,高頻部分信號從而被過濾,保留有效的低頻部分,該低頻部分要求不能出現會造成大動作誤位移操作的信號[5]。為了不讓人察覺到旋轉,所以要保證角速度不超過駕駛員的感覺閥值以內,即:
本文研究的運動平臺的運動主要為兩個方向,所以運動的仿真也需分兩個方向單獨考慮,最終確定最適合的參數如表2-1所示[6]。
表2-1 濾波器參數選擇
濾波器
平移高通濾波器 2.5 0.2 1
平移低通濾波器 5.0 0 1
3.洗出算法仿真結果分析與評估
按照第三章構建的仿真模型以及選擇好的參數,利用MATLAB中的simulink模塊進行仿真,根據信號調理的需要,低通濾波器一般都是采用兩階低通濾波器?,F有的運動平臺,旨在驗證一種參數優化算法。三個正交的加速度計安裝在運動平臺的上表面上,以測量提供的加速運動平臺。經計算得到的洗出濾波器參數保證了復雜微小的加速度值或高頻信號的呈現。然而對于平臺的大值的加速度信號,由于空間限制運動的低頻運動,本算法可以用于運動平臺的移動的最大量[7]。
圖 3-1 電動缸位移
由于電動缸傳輸過程中,線性制動器桿被分成若干補償的平均時間間隔,它是由PLC控制電動缸的執行返回到零點,電動缸出桿的零坐標是坐標零點。從電動缸的初始位置調整至最大位置,從而使誤差減少[8]。根據實驗結果圖3-1所示,洗出過程中每一個電動缸的伸長量沒有超過其運動的最大范圍,并且這三個制動器是不允許接近電動缸做功沖程的最大行程,如果調整洗出算法參數來增加低頻再現能力的加速度信號會導致液壓缸行程超限,這是行不通的。小車方向的最大位移約為0.6米,波動值主要分布在加速和減速階段的過程中,這些線會聚在某一點。大車方向的最大位移約為0.3米,并不超過電動缸行程,所以它滿足平臺的要求。傾斜協調曲線趨于溫和,可有效描述運動平臺的工作狀態。因此本文確定的洗出算法參數可以充分利用有限的運動平臺空間為駕駛者提供了真實岸橋操作室的運動感受。
4.結束語
本論文以岸邊集裝器起重機操作模擬器為研究對象,對體感模擬系統的開發與優化提出實際的依據,雖以岸橋為原型,但對同類操控設備的操作模擬器的研究也具有參考意義,為今后對更高的模擬逼真度要求的模擬器的開發打下了基礎,但由于經典洗出算法本身的局限性,如傾斜協調優化不足,整體的人體體感需由高低通通道進行疊加,該疊加過程并非代數求和,涉及參數需進一步優化等仍須改善,但其便于控制的優勢使得設計相對簡單。運動平臺的具體參數的設計需要進行多目標的聯合優化,從而確定更加符合要求的參數范圍,本文研究的操作模擬器已通過仿真進行了驗證,但還未應用到實際的操作模擬器上,故還需在實際的運動平臺上檢驗算法的有效性。
參考文獻
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[5]蔡志剛.集裝箱裝卸橋仿真系統[J].計算機輔助工程,2007,16(2): 62-64.
[6]李紹安.某型戰機飛行模擬器三自由度運動平臺的研制[D].武漢: 華中科技大學, 2005.
駕駛模擬器范文6
關鍵詞:虛擬現實技術;中職教育;應用
隨著多媒體計算機技術、傳感器技術、人工智能技術、場景生成技術、仿真技術等的飛速發展,通過計算機軟件來創設虛擬現實已經成為可能。虛擬現實技術憑借其獨特優勢,已被越來越廣泛地應用于教育教學中,不斷為學生創造更好的學習環境。中職教育也將虛擬現實技術引入自身教學中,并取得了很好的效果。
虛擬現實的內涵
(一)定義
虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR,又譯作靈境、幻真),也稱靈境技術或人工環境。虛擬現實利用計算機技術將現實世界通過數據處理以三維立體形式呈現,并與使用者產生視、聽、觸一體化交互環境。人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環境中,并操作、控制這個環境中的事物,進行著認知與情感意識流動從而實現特殊目的。
(二)基本特征
對虛擬現實的基本特征,不同文獻提出了不同的看法,但概況起來有三個,即沉浸感、交互性和構想性。
沉浸感又稱臨場感,指用戶通過視覺、聽覺、觸覺多途徑的感官與系統互動,產生身臨其境的感受。人與虛擬環境融為一體,讓使用者相信這與現實世界一樣。
交互性包含兩層意義,一方面,使用者對虛擬環境內實物的操作感受符合現實中的感知規律,如物體運動規律等;另一方面,使用者可以在環境中得到實時性的反饋,如使用者進行虛擬駕駛時手直接抓取操作物,這時手不但有握著東西的感覺,并可通過發出動作,使場景產生實時的變化。
構想性強調虛擬現實技術為使用者提供探索的空間,通過相應提示讓使用者在環境中深化概念、萌生創意,進而發現更多的規律和有效的操作。
虛擬現實應用于中職教育的價值
(一)彌補教學條件的不足
職業院校的實訓課程教學模式大多沿襲師徒模式,即教師與學生“一對多”的形式。但當學徒人數達到5人以上時,由于實訓工具有限,教師精力不足等原因,教學效果大大降低。而利用虛擬現實系統,則可彌補這些條件的不足,學生可獲得與真實實訓一樣的體會。在虛擬汽車維修室環境中,學生可以在虛擬的汽車部件上進行檢查、維修的全過程。系統可對學生操作效果進行及時反饋,并講解有關知識點。這樣就緩解了因缺乏實訓教具及缺少教師指導造成學生實訓動手操作量太少的問題。
(二)激發學生的學習動機
動機是激發、引導和維持行為的內部過程。動機不僅在激發學生的學習活動方面很重要,而且對學生從通過活動接受的信息中學到知識同樣重要。在調查中職生的學習風格時發現,學生對于形象的、生活化的、互動的知識極為敏感,常通過多方面的感知學習技能。在虛擬環境中,學生直接進入虛擬現實所生成的環境中,與計算機環境進行直觀交流,從而豐富感性認識,加深對教學內容的理解。虛擬環境的聲、圖、文并茂,可以使教學過程變得生動活潑,大大提高學生的感知水平和學習動機。學習動機增強了,學生才會展開更高級的認知活動學習,記憶更多知識。
(三)加強學生在學習活動中的思考和創新
虛擬現實技術沉浸性與交互性的特點,使得學生和虛擬環境成為了互相作用、互相影響的一個整體的兩個方面。它營造了“自主學習”的環境,學生通過自身與信息和環境的相互作用來習得知識和技能。同時,這種相互作用促使學生在解決問題的過程中探索新型學習方式。而且,虛擬技術系統能夠為學生提供必要的實時反饋,使學生可自主地、個性化地發展學習技能。
(四)提高教學安全性、節約實訓工料
對職業院校的生產實訓來說最為重要的就是安全。數控機床仿真實訓,不會因為學生操作失誤造成設備本身損壞,如撞刀、毛坯報廢等;仿真實訓中的聲、光、文字警報可以對學生的操作錯誤進行提醒和糾正,也能保證實訓效果和學生自身安全。應用虛擬現實技術還可節約原材料、工卡量具、儀表設備等。如在數控仿真實訓中,虛擬材料替代實際材料,虛擬冷卻液替代實際冷卻液,可極大降低實習消耗,且刀具不會因為進給量過大而損壞。
汽車駕駛模擬器在教學中的應用
汽車駕駛模擬器是一種能真實、正確模擬汽車駕駛動作,獲得實車駕駛感覺的仿真設備,通過汽車駕駛模擬系統提高駕駛培訓績效。現結合我院使用的汽車駕駛模擬系統進行探究說明。
(一)使用汽車駕駛模擬器的目的
培訓以“理論+模擬+實車”形式開展,通過汽車駕駛模擬器的應用使學生產生先行駕駛經驗,目的是減少實車培訓時間、降低培訓成本、提高培訓效率。
(二)應用汽車駕駛模擬器的理論基礎
汽車駕駛教學活動是已有經驗的傳遞式教學,它以圖示理論、遷移理論、反饋理論為基礎。多個理論的結合促成了汽車駕駛模擬器在駕駛培訓中的應用。學生在模擬駕駛過程中的認知過程如圖1所示。
“已有經驗”到“圖示預期”:已有經驗包括駕駛動作的要領;動作參數的變量(方向、力量、速度);動作感知序列。在學生頭腦中形成輪廓性的圖示預期。所謂圖示是人們所學知識在頭腦中形成概括化的概念,已有經驗的傳遞通過教師講授獲得。
“圖示預期”到“圖示驗證”:學生通過汽車駕駛模擬器,形成“沉浸感”,身臨其境地感受動作參數變量、操作序列等,如轉彎時方向盤打輪方向、速度、力度,輪廓化概念、動作技能變得清晰化。
“圖示驗證”到“反饋調整”:汽車駕駛模擬器提供與學生實時性的交互,形成良好反饋。如根據道路狀況給出車速的反饋;在制動過程中離合器與制動踏板的動作配合等。根據反饋,學生及時對圖示進行調節、糾錯。
“反饋調整”到“圖示概括”:在經歷汽車駕駛模擬器帶來的“沉浸感”、“交互性”后,學生形成系統的動作技能圖示。
“圖示概括”到“圖示存儲”:在此階段學生的動作技能圖示進入長時記憶并穩固下來。
“圖示存儲”到“新經驗”:在實車操作應用中,學生的動作技能圖示不斷得到驗證和強化,最終獲得新的經驗。
整個認知過程實質是已有經驗通過類化經驗遷移到新經驗的過程。汽車駕駛模擬器是遷移過程的載體和強化工具,將動作技能圖示同化、順應、重組。
(三)汽車駕駛模擬器系統組成
系統是基于虛擬現實環境和網絡環境的軟硬件集成體,結構如圖2所示。它包括駕駛室或駕駛艙、多媒體電腦中央控制系統等硬件系統和支持網絡的視景仿真軟件系統、汽車虛擬仿真駕駛系統。汽車駕駛模擬器可選擇車型、天氣情況及路況等,以便學生進行各種組合程序訓練,完成模擬訓練后還能給出最終評估。
通過模擬系統,學生能夠通過觸覺、聽覺、視覺等立體地感知駕駛的基本動作和反饋,得到“沉浸感”體驗。學生通過駕駛模擬器系統訓練車輛駕駛技能,能為實車訓練打下一定的基礎,從而提供駕駛培訓效果,最終實現減少實車培訓時間,降低培訓成本,提高培訓效率。
總結展望
這一新的媒體技術不僅能使教學內容變得更加真實、直觀,并且能夠建立一個學生易于參與的虛擬學習環境。學生可以持續接受專業知識的熏陶,可以根據自己的需要反復進行練習,直至熟練掌握知識和技能。
作為一項新興的科學技術,虛擬現實技術還處于探索與不斷完善階段,在教育、培訓等領域的應用也處于適應、磨合階段,還存在很多需要解決的理論與技術問題。但鑒于虛擬現實技術本身的特點、優勢,其在職業教育實訓課程領域的應用前景還是相當廣闊的,具有很大的發展潛力。
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