虚拟仿真:真实教学无法做到的它能做

　　在日常生产中,诸如建筑工地钢筋滑落、森林火灾、化工厂爆炸等事故和危险并不罕见。但长期以来,相关专业学生对这些事故和危险的认知,大多停留在书本上和前辈的描述中。虽然在专业学习时,学生们已经了解甚至熟x i了事故的处理流程,但由于缺乏实际经验,能否做到临危不惧,仍是一个极大的考验。

　　现在,高校可以把这些危险和事故“搬进”实验室了——通过虚拟仿真实验技术,构建起极具现实感的虚拟场景,使学生能够在安全状况下了解危险,体验危险,处理危险。

　　2019年,虚拟现实(VR)无疑是一个热词。而虚拟仿真实验技术——在VR基础上添加仿真技术,并结合专业理论——则有了更进一步的实践领域。教育部有关文件表明,虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术,构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象,能够实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。学生在虚拟环境中开展实验,达到教学大纲所要求的教学目的。

　　避免危险,或者安全地做现实中很危险的实验,是虚拟仿真实验技术在实验教学中最直接的价值体现。

　　除了安全事故外,有一些实验本身就具有较强的危险性。放弃具有一定危险性和破坏性的实验项目,不仅影响学生学习和吸收理论知识,也严重影响对其专业实践能力和实用技能的培养。所以利用虚拟仿真技术,让学生安全地做曾经很危险的实验,对高校实验实践教学的价值不言而喻。

　　节省实验成本、提高培养效率、增加学生实操经验,也是虚拟仿真实验的优势之一。

　　食品工程专业的学生需要到企业进行实x i,然而在现实中,由于食品生产线制造、保养和维护成本十分昂贵,企业一般不会让实x i学生在生产线上直接操作。三维工厂虚拟仿真则为高校提供了一条新思路。比如,果汁生产虚拟仿真实验室可以逼真地模拟果汁加工生产工艺的开车、停车、正常运行和各种事故状态。这种现代化的虚拟仿真培训,无需投料,没有危险性,节省了大量费用,也提高了培训效率。真正做到了把‘工厂’搬到学校,实现了教学与就业的零距离。其价值,远远超出学生到工厂观摩。

　　化工厂三维仿真软件是把实际工厂以三维的方式展示在计算机中，学员可以像在实际工作中一样在工厂中行走，观察工厂中的设备及运行情况。同时，利用虚拟现实的优势，学员还可以以飞行的方式观看工厂全景，了解工厂的布局及比例。
三维仿真软件可以作为一个基于虚拟现实的框架，可以在里面实现很多功能，例如学习、巡检、考评等。由此延伸出了三维工厂实训系统、三维工厂测评系统等。
学员还可以在三维工厂中进行操作，模拟真实现场，并具有实时数据。为了更直观的增加触感和现场感，三维工厂可以与单片机、PLC、ARM进行协同实训，部分采用真实设备、部分采用虚拟设备的方式，解决教学中的难点，增加教学中的亮点。