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第十五届全国多媒体课件大赛高职理科组二等奖作品《城市轨道车站机电设备虚拟仿真实训系统》

2016年05月27日 11:25  点击:[]

《城市轨道车站机电设备虚拟仿真实训系统》(以下简称“系统”)是作为《城市轨道交通车站机电设备》课程的优质教学资源进行建设,是一套实现车间式实训教学环境的仿真实训系统。

作为课程的主要教学资源,进行与课程教学贴合的教学设计,按照以项目教学为主要特征。在选取内容时,按照以课程的教学重点和难点作为主要选取对象,系统中共有:自动售检票系统(AFC)虚拟仿真实训、自动扶梯虚拟仿真实训、站台门虚拟仿真实训、环境与设备监控系统(BAS)虚拟仿真实训、照明系统虚拟仿真实训等5个大项。每个大项中按照城市轨道交通运营管理专业典型工作任务的特点设计若干任务进行实训,系统共设计51项实训任务。可以完成车站布设认知、自动售检票系统认知及操作、自动扶梯结构认知及操作、站台门结构认知及操作、环境与设备监控系统认知及操作、照明系统认知及操作等相关内容的学习。

 

系统采用 Unity3D为开发工具,使用3Dmax软件制作场景三维模型。以西安地铁二号线纬一街站为实体建立3D漫游场景,以西安地铁二号线车站的机电设备为主要实体建立虚拟操作设备进行开发。系统开发是建立在“虚实构境、术器相长、学训同步、校企互补”这一理念的基础上,通过虚实结合构建工作情境,利用术器相长支撑实训任务。而该系统即为虚实结合中“虚”的部分。“虚”,即虚拟仿真。通过虚实结合提高实训效果,充分发挥虚拟技术直观、形象的功能,提高生产工艺与设备的透明度,使复杂的工艺与设备问题简单化,从而促使学生在有限的空间和时间内掌握更多的实践知识,使知识传授的速度和强度大大提高。

系统从教师教学和学生自学两个角度充分考虑,首先,设计了“菜单激活”和“漫游激活”两种任务激活的方式:菜单模式按照教学者教学的角度进行引导性设计,有利于在教学中带动学习者学习;漫游模式则站在学习者的角度,增加激活任务的趣味性,吸引学习者进行主动学习。再次,在任务实操中设计了“学习模式”和“考试模式”两种方式:在学习模式中对每项任务的操作步骤设计提示,帮助教学者和学习者进行教和学;在考试模式中对每项任务进行后台计分,待考试结束会显示结果,计分方式根据其操作的特点设计不同的计分。最后,根据学习内容的特点设计了“漫游视角”和“上帝视角”两种方式:漫游视角按照第一人称视角在虚拟场景中进行仿真实训,适用于机电设备的认知和操作,系统中自动售检票系统、自动扶梯以及站台门都是以这种视角展现;上帝视角按照第三人称视角,从一定高度全面地展现内容,适用于布设整个车站的控制系统的认知和操作,系统中环境与设备监控系统和照明系统则是以这种视角展现。

该系统的建成,通过虚拟的方式补缺补差,对校内实训建设中由于资金、场地、技术等原因不能建设的生产工艺、设备、材料等通过建立虚拟的场景和图像予以补充。系统建成后,在城市轨道交通运营管理专业2014级8个班中使用,8个班的教学工作是由三位老师承担的,三位老师在利用该系统进行教学后均表示学生对该系统非常认可,学习兴趣非常高。通过建立在该系统基础上的理实一体教学,学生对知识的掌握程度有显著地提高。

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