1應用實例

1．1方案設計

運用3D虛擬仿真技術來對某礦工傷事故現(xiàn)場以及虛擬礦工等進行三維建模，對工傷事故進行分析，使該事故案例還原出逼真的事故場景，提高了仿真效果。方案設計思路如圖1。方案設計思路過程:首先是案例資料搜集與整理，理清事故發(fā)生的地點、事故經(jīng)過等;其次是預想攝像機鏡頭的擺放，包括場景的轉(zhuǎn)換等，以便出現(xiàn)好的鏡頭效果;在電腦中進行仿真模型構(gòu)建，包括人物、設備及環(huán)境等進行建模;進行靜態(tài)、動態(tài)仿真環(huán)境設計，重點是照明、及光能傳遞設計;隨后進行場景優(yōu)化、渲染，碰撞檢測后修改等三維動畫開發(fā);最終進行效果展示。

1．2事故案例整理

1)事故經(jīng)過。某礦運輸工區(qū)班長帶領3名工人，從采區(qū)甩道向208外橫管運送4輛裝溜槽的平板車。約17:00，當車輛運至回風巷2道風門外車場時，某礦工將4輛車1次掛上(按規(guī)定1次應掛2輛)，4輛車的總長度大于2道風門之間的距離。某礦工和另1人將第1道風門打開后，前3輛車進入風門之間，某礦工和工友又去推第2道風門，推風門過程中，車輛向下移動，某礦工躲閃不及被擠傷。2)事故主要原因。風門之間軌道存在向下的坡度，車輛下滑;礦工違章作業(yè)，違反措施規(guī)定1次掛4輛車;現(xiàn)場運輸環(huán)境復雜，電絞鋼絲繩過風門;違章同時推開第2道風門。

1．3仿真模型的構(gòu)建

山東電力高等?？茖W校以教育資源數(shù)字化虛擬仿真共享為建設目標，推進電力工程專業(yè)全領域、全流程、全業(yè)務的虛擬仿真系統(tǒng)覆蓋，實現(xiàn)業(yè)務、教育、產(chǎn)業(yè)的深度融合，切實提升共同體核心業(yè)務價值創(chuàng)造能力，提高共同體運營效率，夯實共同體可持續(xù)發(fā)展能力，全力支撐學校電力工程專業(yè)建設。截至2021年，山東電力高等?？茖W校變電運維、電網(wǎng)調(diào)度運行、配電自動化相關專業(yè)課程基本建成“前臺靈活、中臺強大、后臺穩(wěn)定”的虛擬仿真運行平臺，基本實現(xiàn)全流程、全業(yè)務的虛擬仿真覆蓋，虛擬仿真教育模式不斷創(chuàng)新，使共同體合作數(shù)字化能力顯著提升。

一、建設條件與基礎

建立“校校聯(lián)合、資源共享”的教學實踐共同體運行機制。2020年1月，以“校校聯(lián)合、資源共享”為指導，成立了以山東電力高等專科學校為牽頭單位、各成員單位共同參與的教學實踐共同體。共同體立足電氣工程相關專業(yè)人才培養(yǎng)，以一線崗位實際工作的需求和意見為導向，制定實施聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，建立了基于崗位典型工作任務的教學資源開發(fā)機制，聯(lián)合制定實施校校聯(lián)合管理辦法和資源共享管理辦法，共同開展學生培養(yǎng)管理，共同承擔教學成本和管理職責，建立了教學實踐共同體穩(wěn)定運行機制。培養(yǎng)“共建共享、遠程指導”教學實踐共同體師資隊伍。教學實踐共同體以“共建共享、遠程指導”為指導，制定推進各成員單位在師資隊伍方面的共建共享，共同開展遠程學習指導工作，促進教師在成員單位之間交流任教、共享資源，共同指導學生開展仿真實訓，共建共享一支結(jié)構(gòu)合理、數(shù)量充足、素質(zhì)過硬、專兼結(jié)合的教學實踐共同體師資隊伍。建設“虛擬仿真、貼近現(xiàn)場”的技能訓練平臺。教學實踐共同體以“虛擬仿真、貼近現(xiàn)場”為指導，按照“服務現(xiàn)場實際、再現(xiàn)工藝流程、錘煉操作技能”的原則共同設計技能訓練平臺，先后建設了變電運維、電網(wǎng)調(diào)控、配電自動化等現(xiàn)場型、混合仿真型、純軟仿型實訓室30余個，以真實的現(xiàn)場設備、實際的操作系統(tǒng)搭建了各專業(yè)崗位的工作實境。按照崗位工作規(guī)范和培養(yǎng)電力一線工人標準，聯(lián)合開發(fā)技能實訓作業(yè)指導書，嚴格依據(jù)現(xiàn)場工作步驟，標準化開展安全風險交底、工作準備、流程操作及現(xiàn)場恢復等工序，通過反復練習真實任務，不斷強化學生規(guī)矩意識和規(guī)范化操作習慣。形成“對接生產(chǎn)、任務驅(qū)動”的仿真實訓教學資源庫。教學實踐共同體按照現(xiàn)場實際生產(chǎn)流程，重新開發(fā)學生培養(yǎng)所需的教學資源。首先依據(jù)崗位工作標準提煉核心知識點和關鍵技能項，重構(gòu)課程標準的知識目標和能力目標，通過設置若干工作情境予以支撐；其次按照新編課標開發(fā)行動式教材，整合大量企業(yè)現(xiàn)場操作任務和案例，在各情境設計若干學習任務，以實際的操作任務為載體，將必備的知識融入現(xiàn)場標準化的操作流程，并據(jù)此編制整體教學設計、單元教學設計。電氣工程山東電力高等?？茖W校以教育資源數(shù)字化虛擬仿真共享為建設目標，推進電力工程專業(yè)全領相關專業(yè)已開發(fā)情境任務式課程標準40余門、行動式教材20余本，同時編制基于崗位標準的實訓作業(yè)指導書40多部，網(wǎng)絡課件100余個，建立了突出崗位特點、對接生產(chǎn)過程的教學資源庫。

二、建設方案

通過虛擬仿真技術的應用，帶動學校整體的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，系統(tǒng)整體規(guī)劃，統(tǒng)籌分步實施。通過虛擬仿真技術應用，推動電氣工程相關專業(yè)教育教學模式、業(yè)態(tài)和方式的“三個轉(zhuǎn)變”，打造線上線下相融合的教學新業(yè)態(tài)、新模式。具體包括如下四方面內(nèi)容：一是加強數(shù)字基礎設施建設，推動虛擬仿真技術進一步深化落地。擴容網(wǎng)絡鏈路帶寬，實現(xiàn)萬兆進樓宇、千兆到桌面。加強5G關鍵技術研究和網(wǎng)絡建設，深化5G在培訓教學、學生管理等核心業(yè)務領域的試點應用。建設物聯(lián)管理平臺，實現(xiàn)全部智能業(yè)務終端統(tǒng)一接入和管控，打造全面感知、高效處理、應用靈活的智慧物聯(lián)體系。二是集成各專業(yè)虛擬仿真系統(tǒng)，建成公用仿真中心，打造虛擬仿真實訓云平臺。建設基于云端技術的電網(wǎng)運行虛擬仿真培訓支撐平臺，為各仿真應用提供網(wǎng)絡化協(xié)同仿真運行環(huán)境，為遠程網(wǎng)絡化仿真培訓學習提供技術支撐；部署電網(wǎng)運行人員學習自適應培訓子系統(tǒng)，采用統(tǒng)一規(guī)范XAPI的學習行為采集技術，實現(xiàn)仿真學習行為數(shù)據(jù)的采集、存儲與分析；構(gòu)建電網(wǎng)運行專業(yè)自適應培訓系統(tǒng)模型，研發(fā)自適應學習引擎，針對用戶知識掌握情況和培訓目標進行個性化精準化培訓內(nèi)容推薦，幫助用戶快速提升專業(yè)技能；部署仿真培訓智能引導和自動評價子系統(tǒng)，綜合考慮操作仿真行為及電網(wǎng)運行狀況指標，實現(xiàn)對網(wǎng)絡化仿真學習行為的智能引導和自動量化評價；研發(fā)進階化虛擬仿真學習功能，在仿真系統(tǒng)中增加闖關、多人對抗積分排行、道具、等級提升等元素，提高仿真系統(tǒng)學習趣味性。部署電氣工程相關專業(yè)的線上虛擬仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)傳統(tǒng)實訓資源的數(shù)字化、線上化轉(zhuǎn)型。三是推動電氣工程相關專業(yè)教育教學的數(shù)字化建設。落實學?！半p高”建設方案，圍繞“一體雙育四化”職業(yè)教育新模式，主動適應“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”發(fā)展需求。運用培訓教學云服務平臺及外網(wǎng)公用數(shù)字化平臺，部署虛擬仿真云系統(tǒng)，探索應用線上教學、遠程輔導等教學新方式。推進線上教學方式常態(tài)化，實現(xiàn)核心課程線上直播授課、在線測驗。全面實施線上線下相結(jié)合，推進課堂授課與線上課前自學、在線學習，在線測試、課余輔導等靈活結(jié)合。四是強化基于虛擬化技術的培訓教學數(shù)字資源建設。以職業(yè)能力為核心，加快涵蓋課程、微課、課件、案例、試題庫等教學資源的轉(zhuǎn)化和建設。制定建模標準，構(gòu)建電力設備模型標準庫、電力行業(yè)標準運營框架，試點建設涵蓋設計施工、運行檢修、供電服務、品牌傳媒的分布式虛擬仿真實訓系統(tǒng)。深化系統(tǒng)集成和開發(fā)，推動虛擬仿真培訓與生產(chǎn)環(huán)境密切結(jié)合，營造“時時能學、處處可練”的實訓環(huán)境。

三、預期成效和考核指標

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通問題已經(jīng)成為人們?nèi)粘ｊP注的重點，隨著機動車使用數(shù)量的不斷增加，交通運行負荷日漸加重，經(jīng)常會出現(xiàn)各種交通問題，比如說交通擁堵、交通安全，交通污染等，因此如何協(xié)調(diào)好人、車、路之間的關系成為了一個重要的問題，因此許多高校針對這些交通問題開設了交通工程導論課程，它作為交通工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課，著重培養(yǎng)學生對于交通調(diào)查，交通規(guī)劃，交通流理論，交通管理與控制、交通安全與交通環(huán)境保護等相關知識的學習，培養(yǎng)學生對于交通問題的分析能力和解決能力，傳統(tǒng)的線下教學模式有許多弊端，而隨著信息化技術的發(fā)展，越來越多的線上教學模式誕生，將線下教學與線上教學相結(jié)合的思想應用到交通工程導論課程教學中十分有必要，本文對目前線上線下教學模式的應用進行了探討。

關鍵詞：交通工程導論；線上線下混合教學；微課；虛擬仿真

1交通工程導論課程的介紹

交通工程導論屬于交通運輸工程學科領域的一門重要分支，這門課程設立的初衷是為了解決時下交通運輸過程中的幾大難點問題：交通擁堵、交通安全以及交通污染等問題。課程研究的主要內(nèi)容可以概括如下：在進行交通調(diào)查的基礎上，通過交通交通流理論、交通規(guī)劃、交通管理與控制的等知識以及交通安全、交通環(huán)境保護等多方面相互配合，實現(xiàn)人-車-路的有機結(jié)合，進而實現(xiàn)快速，安全，經(jīng)濟、環(huán)保的交通運輸體系。課程學習的內(nèi)容比較復雜，通過這些知識點的學習，培養(yǎng)出一批有知識有能力的合格交通規(guī)劃師、設計者和管理員，為我國交通運行和安全、交通可持續(xù)發(fā)展作出貢獻。

2傳統(tǒng)線下教學模式的存在弊端

通過第一部分內(nèi)容的介紹，我們已經(jīng)了解交通工程導論這門課程的主要研究內(nèi)容。傳統(tǒng)的教學模式在這門課程學習中存在著許多問題，下面我們針對這些問題進行簡單的概括：（1）教材更新速度慢，教學內(nèi)容與實際交通狀況偏差大。目前交通工程導論這門課程所沿用的教材已經(jīng)是幾年前編寫的，內(nèi)容多是針對幾年前的交通狀況進行改編的。教學知識內(nèi)容比較陳舊，與現(xiàn)在的交通對比呈現(xiàn)脫軌的狀況。而且教材更偏重于理論化知識的學習，可以供學生參考的實際案例并不多，學生很難融會貫通；（2）實踐課程少，學生缺乏應急能力；傳統(tǒng)的教學模式大多都是填鴨式教學，只注重理論教學知識的學習，更偏向于讓學生死記硬背。但這門課程是一門應用性、實踐性很強的課程。學生僅僅是通過理論知識的學習，很難在腦海里建立一個逼真的交通運行情況，這就導致在面對交通問題時應急能力差。由于受到實踐教學條件的限制，并沒有開設比較多的課外實踐教學，而且已開實踐課程的教學模式比較陳舊，無法達到與時俱進；（3）教學評價方式單一。目前對于這門課程學習的考核依然沿用著比較陳舊的方式：出勤情況+課堂表現(xiàn)+考試卷面成績，只注重對學生理論知識的考核，而且評價的方向一般都是老師評價學生，忽略了學生對老師教學體驗的評價。而隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展以及人們對于教學方式的反思，越來越多的新型教學模式誕生，通過將傳統(tǒng)教育方式與線上教育相結(jié)合，極大的促進了教育事業(yè)進步，此種教學模式稱為線上線下混合教學。

摘要：針對裝備教學訓練中的薄弱環(huán)節(jié)，設計開發(fā)了某型雷達多媒體教學訓練系統(tǒng)。本文首先介紹了多媒體教學訓練系統(tǒng)的功能與組成，然后分析了基于多媒體教學訓練系統(tǒng)的教學訓練特點，最后給出了多媒體教學訓練系統(tǒng)在教學訓練實踐中的應用案例。實踐證明，將現(xiàn)代多媒體技術應用于裝備教學訓練可取得較好的教學訓練效果。

關鍵詞：多媒體；教學訓練；裝備操作；維修訓練

基于裝備的教學和訓練在提高學員的工程實踐能力、裝備綜合素養(yǎng)以及崗位任職能力方面具有重要作用。長期以來，裝備教學訓練的開展主要結(jié)合實裝進行，受教學資源、教學手段的限制，教學訓練實施過程中存在著教學方法手段單一、教學訓練時間難以保證、教學訓練成本高等突出問題，在很大程度上制約著教學訓練效果的提高?；诖耍矛F(xiàn)代多媒體技術，就某型主訓裝備開發(fā)了多媒體教學訓練系統(tǒng)，并在教學訓練中進行使用，較好地解決了上述教學訓練中存在的問題。

一、多媒體教學訓練系統(tǒng)的功能與組成

某型雷達裝備是目前裝備教學訓練中的主訓裝備，該雷達集光、機、電于一體，結(jié)構(gòu)復雜、集成度高、價格昂貴。為滿足教學訓練要求，針對該型雷達裝備，利用現(xiàn)代多媒體技術開發(fā)了多媒體教學訓練系統(tǒng)，可滿足對裝備的構(gòu)造與原理、故障維修、技術保障和武器系統(tǒng)運用等內(nèi)容的教學與訓練需求。

1.多媒體教學訓練系統(tǒng)的功能

一、“Web主導下材料工程類

學生自主案例教學法”的含義“Web形式”是指在教學過程中，學生面對的對象不是教師，而是處于Web網(wǎng)絡的虛擬仿真環(huán)境中，單人或多人合作進行設計成分或生產(chǎn)冶煉，Web網(wǎng)絡系統(tǒng)自動記錄學生操作的每一個步驟，教師通過前端軟件觀察學生的操作行為，實時回答他們提出的問題?！白灾鳌笔侵笇W生學習的工程案例不是教師事先準備的，而是學生在仿真過程中自己得到的。由于學生掌握的專業(yè)知識和能力存在差異，使用的冶煉設備、設置的工藝參數(shù)和成分都不盡相同，因此得到的案例也不同，甚至很大一部分是失敗的案例?！癢eb主導下材料工程類學生自主案例教學法”是在教師講授專業(yè)知識的基礎上，結(jié)合課堂教學內(nèi)容，有針對性地給學生提供網(wǎng)絡虛擬仿真平臺，學生在平臺內(nèi)完成成分設計或產(chǎn)品冶煉任務，遇到問題可小組交流，提出改進方案。對典型個案，進行全班講演，同時教師進行點評。該教學法以“任務”為主線，但不以“任務”的完成與否做為考核標準，提交的結(jié)果沒有對錯好壞之分，產(chǎn)生的結(jié)果不重要，結(jié)果產(chǎn)生的原因才重要。鼓勵學生主動尋找可能出現(xiàn)的失常和事故，并運用所學理論知識去分析、去思考、去解決，強化對理論知識的學習渴望，激發(fā)學習的興趣。

二、“Web主導下材料工程類

學生自主案例教學法”的實施方案在實施前，對實施的過程和步驟進行了認真分析，對實施方案的總體框架和實施具體步驟進行了設計，實施方案如下：第一階段：規(guī)劃。制定教學目標，確定實驗班級。教材調(diào)整，確定講授重點。以教師為主，包括課堂講授的安排，講授重點的確定，以及為學生編寫模擬操作指導大綱等。第二階段：執(zhí)行。發(fā)動學生，明確任務。網(wǎng)絡操作，案例設計。在線指導，提高案例質(zhì)量。以學生為主，教師指導。使學生意識到自己的“工程師”角色，在虛擬仿真環(huán)境中動手操作，完成生產(chǎn)任務。教師可通過前端軟件實時觀察學生的操作行為，回答他們提出的問題并分析模擬結(jié)果。學生和老師之間、學生和學生之間在信息窗口通過文本進行交流。不同地點的學生可以組合起來，在同一個模擬模型中分別進行操作。第三階段：分析和討論。根據(jù)模擬操作記錄，全班交流研討，教師點評。師生結(jié)合，互動交流。教師從學生的操作結(jié)果中選取典型案例，讓學生制作講演課件，給全班同學分析自己的成功與失敗經(jīng)驗，教師在交流中給予適時的點評，并進行成績評定。第四階段：總結(jié)。遴選優(yōu)秀操作記錄，編寫示范案例。對學生的優(yōu)秀設計案例進行整理歸納，為教師進行課62教學新思維堂多媒體教學時使用，也可作為學生課外預習、復習、自學的電子版的立體化教材。

三、個案舉例

鋼鐵大學網(wǎng)站提供了鋼鐵應用、鋼鐵設計及冶煉等仿真模塊，包括了現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的主要工序，可以為材料工程，尤其是金屬材料工程專業(yè)大多數(shù)專業(yè)課程教學所采用。如在金屬學材料學課程教學中，布置了一個生產(chǎn)任務：現(xiàn)收到一客戶訂單，要為一座海洋平臺生產(chǎn)一種易焊接的高強度厚鋼板，鋼種的成份和工藝路線由生產(chǎn)方來確定。訂單要求生產(chǎn)9000t的高強度厚板，鋼板對機械性能的要求為：屈服強度，LYS＞375Mpa；抗拉強度，530Mpa＜UTS＜620Mpa；54J夏比沖擊轉(zhuǎn)變溫度，ITT＜-40℃；屈強比LYS/UTS＜0.82。使用網(wǎng)站中關于海洋平臺用中厚板鋼的設計模塊進行仿真?！緦W生自主案例】鋼種成分的設計在工藝路線為50mm鋼板中度控軋、25mm鋼板輕度控軋、90mm鋼板中度控軋的情況下，經(jīng)過調(diào)試發(fā)現(xiàn)Cr、Mo、Ni、V可以不參與設計考慮范圍，C、Si、Mn在一定的含量內(nèi)變化，主要調(diào)節(jié)Cu、Al、N、Nb元素的含量改變鋼材的力學性能，得到了滿足客戶性能要求的3種不同鋼種。從而使基體強度提高，以及固溶體與運動位錯間的相互作用，阻礙了位錯的運動，從而使鋼種強度提高；2號鋼種N、Nb、Al含量較高，主要強化機理是：N與Te形成間隙固溶體，起到固溶強化；在鋼中加入的Nb，Nb元素能形成碳的化合物、氮的化合物或碳氮化合物，在軋制或軋后冷卻中沉淀析出，起到第二相沉淀作用；同時，N與Al、Nb形成氮化合物或碳氮化合物，能釘扎晶界，阻礙晶粒長大，起到細晶強化。3號鋼種的設計是在2號基礎上調(diào)試Al元素的含量，3號鋼種Al含量較低。