虚拟现实技术在航海类实践教学中应用探讨.docVIP

虚拟现实技术在航海类实践教学中的应用研究 　　摘要：本文论述了目前航海类实践教学中的各种制约培养质量的因素，分析了虚拟现实技术的技术特点，以及虚拟现实技术应用于航海类实践教学的各种优势，并且就虚拟实践训练系统的开发流程进行了阐述。虚拟现实技术在航海类实践教学中的应用，能够进一步提高航海类学生实践教学的质量 关键词：虚拟现实；航海类；实践教学 中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）44-0183-02 一、前言 2012年1月1日生效的STCW公约马尼拉修正案和2012年3月1日实施的《中华人民共和国海船船员适任考试和发证规则》（简称11规则），对海船船员的职业资格标准提出了更高的要求。STCW公约马尼拉修正案进一步强调紧密联系实践，重视实操评估和船上实训环节。随着船舶朝着大型化、快速化、专业化、现代化的方向发展，船舶辅助设备会越来越多，越来越先进，对海员的实践要求必然越来越高。海船船员不仅要掌握公约规定的专业理论知识外，还要能够对规定的船舶设备熟练操作，能够排除各种故障，能够对船舶设备进行正确拆装操作，等等。为了提高船舶设备操作教学的质量，这些实践性很强的科目，对于没有实船实践经验的航海类在校学生以及航海类学校而言，都具有很大的挑战。传统的实践教学受到诸多因素的影响，很难满足学员熟练实践操作的要求，因此将虚拟现实技术引入到航海类实践教学的过程，能够弥补传统实践教学的不足 二、当前实践教学现状 当前国内众多的航海院校，都开设有船舶设备实践操作课程，都有船舶设备操作实践的设备和场地，在实践教学过程中，对于影响实践教学质量的提高，学生实际操作能够的增强，主要有以下几个因素的影响 1.实践教学资源的限制。实践教学要求有充足的设备让学生能够进行操作训练，有充足的师资力量能够在现场予以全程指导。虽然按照航海类学校的要求，航海类专业学校都有自己的船舶设备和场地，但是随着招生人数的增加，设备的台套数明显不足，同时由于后期经费投入有限，设备存在维护不当、老化和故障损坏等各种情况，新要求规定的设备需要购买，等等，加剧了设备不足的状态 2.实践教学内容的限制。在实践教学环节，一般都是指导教师讲授的设备正常工况下的操作要求，学生训练的也是正常工况下的操作要求。对于故障状态下的设备表现以及解决的办法等，可能存在设备的损害和人员的伤害，不可能在实践环节进行操作，实践环节内容的限制使得教学范围局限在一部分内容上 3.实践教学时间的限制。在实践教学环节，学生只有在规定的课时范围内，由指导教师讲授和监督的情况下，才有可能对实机进行操作，并且最多只能保证每个学生都有几次实机的操作机会。因为操作实践较短，实践学习和实践考核中间隔的时间较长，使得很多学生课后对于设备的操作仍然是模糊状态。实践教学在时间上的限制也对学生的实践教学产生了影响 4.实践教学安全的限制。船舶设备都是用电设备，而且功率很大，在操作过程中任何失误都有可能造成设备损害或者人身伤亡。一般的船舶设备价格昂贵，一旦损害，需要大笔经费维修，同时也会影响后续其他人员的实际操作培训，同时，设备的故障也会对操作人员造成意想不到的伤害，因此在设备实操过程中，指导教师必须全程在场监督，确保整个实践教学环节的安全 从以上的分析可以看出，目前实践教学受到各种限制和约束，也有合理的成分在内。为了进一步提高和改善航海类学生实践教学的效果和质量，可以考虑建立虚拟的船舶设备实操训练系统。通过计算机虚拟现实技术，建立虚拟船舶设备的训练场所，不用购买和维修现实世界中昂贵的产品，学生可以在虚拟训练场中按照规定的章程来操作设备，对设备设置各种故障状态，让学生虚拟排除故障；建立虚拟拆装过程，了解设备的内部结构的装配过程；合理的规划自己的学习时间，通过系统的考核功能验证学习效果；可以反复训练，不受时间和空间的限制。增加学生在实践上操作的时间，提高学生的实践技能，进一步提高海船船员的培养质量 三、虚拟现实技术的特点 虚拟现实技术[1]（VIRTUAL REALITY，简称VR）是一种能够高度逼真的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的人机交互技术，它以独特的沉浸性（Immension）、交互性（Interaction）和构想性（Imagination）特征，在仿真领域中得到了广泛的应用。虚拟现实技术，通过利用计算机构建虚拟环境，产生逼真的三维视觉、听觉和触觉等感官世界，借助硬件设备，与虚拟世界的客体进行交互观察，能够有效模拟人在自然环境中的行为，使用者具有全身心的参与感和体验感 目前市场上虚拟现实系统的开发工具众多，每种开发产品都具备共同的交互功能，也各有优势。比较常用的开发工具有[2-5]以下几种 1.VRP，中国独立自主研发的