吳義純+曾憲文+黃潔+李淼

摘 要 隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)，對(duì)高技能應(yīng)用型人才需求持續(xù)增長(zhǎng)，虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)已在企業(yè)高技能運(yùn)維人才培養(yǎng)中發(fā)揮重要作用。在以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式創(chuàng)新的熱潮中，對(duì)虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的技能培訓(xùn)效果提出更高要求。介紹虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和應(yīng)用現(xiàn)狀，重點(diǎn)展望其發(fā)展趨勢(shì)，充分發(fā)揮信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞 虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；運(yùn)維技能實(shí)訓(xùn)；教育信息化；高技能應(yīng)用型人才

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）18-0016-04

Application Research on Virtual Reality in Operation and Main-

tenance Skill Training//WU Yichun， ZENG Xianwen， HUANG Jie，

LI Miao

Abstract With industrial upgrade， the demand for highly-skilled and

practical talent is increasing， virtual training system plays an impor-

tant part in enterprise highly-skilled and practical talent training and

provides human source security for industry development. In the

trend of information industry which leads education concept and

innovation of education mode， higher requests are put forward to

virtual training system. This article emphasizes the importance of

virtual training system to operation and maintenance staffs， analyzes

its structure and application status. Then， considering the education

information that leads education concept and innovation of educa-

tion mode， the outlook of virtual training system is provided.

Key words virtual training system； operation and maintenance skill

training； education information； highly-skilled and practical talent

1 引言

隨著“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的實(shí)施，企業(yè)對(duì)高技能應(yīng)用型人才的需求持續(xù)增長(zhǎng)，高技能人才短缺問(wèn)題日益顯著。在高技能應(yīng)用型人才培養(yǎng)過(guò)程中，實(shí)操技能培訓(xùn)尤為重要，由于受到經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地等因素的限制，傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室大規(guī)模建設(shè)遇到困難，基于虛擬技術(shù)的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)則因其經(jīng)濟(jì)性好、安全性高、真實(shí)感強(qiáng)的顯著優(yōu)點(diǎn)得以推廣應(yīng)用，實(shí)操技能培訓(xùn)質(zhì)量和效率都顯著提高。

在教育信息化發(fā)展規(guī)劃中，提出以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式的創(chuàng)新，充分發(fā)揮教育信息化在教育改革和發(fā)展中的支撐與引領(lǐng)作用，因此對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在技能實(shí)訓(xùn)中發(fā)揮的作用提出更高的要求。本文討論虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的特點(diǎn)，分析其在行業(yè)運(yùn)維技能實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用，展望其發(fā)展趨勢(shì)，充分發(fā)揮其重要性和優(yōu)勢(shì)，引領(lǐng)教育培訓(xùn)創(chuàng)新。

2 虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)特點(diǎn)

企業(yè)運(yùn)維人員技能水平直接關(guān)系到企業(yè)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，高效的技能實(shí)訓(xùn)是職業(yè)教育必不可少的環(huán)節(jié)。然而，在運(yùn)維人員的崗位技能實(shí)訓(xùn)中，雖然可以在現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備上跟班實(shí)習(xí)，但為了保障安全生產(chǎn)，不能按照實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要在正在運(yùn)行的系統(tǒng)或設(shè)備上進(jìn)行實(shí)際操作、故障排查與處理，從而限制了學(xué)生實(shí)際操作及事故處理能力的培養(yǎng)。為此，建立一個(gè)與實(shí)際工作環(huán)境相似的仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是十分必要的，虛擬實(shí)訓(xùn)于是應(yīng)運(yùn)而生，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中完成真實(shí)項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，發(fā)揮信息化技術(shù)在培養(yǎng)高端技能型人才中的重要作用。

虛擬實(shí)訓(xùn)是依托虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)而產(chǎn)生和發(fā)展的一種實(shí)訓(xùn)模式，是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)模擬實(shí)訓(xùn)的環(huán)境及生產(chǎn)過(guò)程，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中通過(guò)計(jì)算機(jī)操作完成實(shí)訓(xùn)，以替代或部分替代傳統(tǒng)的真實(shí)實(shí)訓(xùn)[1]。與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)相比，虛擬實(shí)訓(xùn)具有以下一些優(yōu)點(diǎn)。

1）借助三維動(dòng)畫、音響特效等刺激學(xué)生的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)，甚至運(yùn)動(dòng)、觸覺(jué)等實(shí)時(shí)感知，通過(guò)與虛擬環(huán)境交互操作，調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)主動(dòng)性[2]。

2）傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)受到設(shè)備、場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)等的影響，限制了它的規(guī)模；而利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，學(xué)生在計(jì)算機(jī)上便可以做各種實(shí)訓(xùn)操作，而且能獲得與真實(shí)操作一樣的體驗(yàn)，較大地節(jié)省成本。

3）真實(shí)實(shí)訓(xùn)操作往往會(huì)遇到各種危險(xiǎn)，如電力生產(chǎn)設(shè)備、帶電運(yùn)行機(jī)器等，存在危險(xiǎn)性和不確定性；而在虛擬環(huán)境下實(shí)訓(xùn)，可以保證學(xué)生人身安全，尤其是對(duì)尚未充分認(rèn)識(shí)到危險(xiǎn)性的高職學(xué)生。

4）虛擬實(shí)訓(xùn)中其“運(yùn)維設(shè)備”多是虛擬的[3]，經(jīng)濟(jì)性好，設(shè)備升級(jí)成本不高，可根據(jù)行業(yè)發(fā)展更新新設(shè)備、新技術(shù)，實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容也隨之變化。

3 運(yùn)維技能虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)搭建

虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)首先要搭建逼真的三維虛擬場(chǎng)景，惟妙惟肖地再現(xiàn)實(shí)際運(yùn)維系統(tǒng)和設(shè)備的正常、異常、事故狀態(tài)及其動(dòng)作過(guò)程。學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中漫游，對(duì)實(shí)際運(yùn)維設(shè)備進(jìn)行巡視、檢查，還可以進(jìn)行虛擬操作。根據(jù)學(xué)生的操作，虛擬場(chǎng)景能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，能再現(xiàn)各種事故狀態(tài)的事故場(chǎng)景，如著火、爆炸、聲光等，增強(qiáng)學(xué)生的沉浸感。虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由教員模塊、專業(yè)仿真模塊、學(xué)員交互模塊等組成，框架如圖1所示。endprint

教員模塊 教員模塊管理虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的運(yùn)行，可以設(shè)置虛擬場(chǎng)景初始運(yùn)行狀態(tài)，也可以設(shè)置故障，控制和管理本地集中學(xué)生以及遠(yuǎn)程實(shí)訓(xùn)學(xué)生，實(shí)現(xiàn)集中實(shí)訓(xùn)與分散培訓(xùn)相結(jié)合的實(shí)訓(xùn)模式。

學(xué)員交互模塊 學(xué)員交互模塊處理與學(xué)生操作相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，傳輸給虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，使三維虛擬場(chǎng)景做出實(shí)時(shí)響應(yīng)，從而完成相應(yīng)模擬操作。交互大多由鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)，必要時(shí)可以借助三維交互設(shè)備如立體頭盔、數(shù)據(jù)手套等來(lái)實(shí)現(xiàn)。

專業(yè)仿真模塊 專業(yè)仿真模塊是整個(gè)虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，不同專業(yè)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在該模塊上差異很大，它為虛擬場(chǎng)景提供正確的運(yùn)行數(shù)據(jù)和動(dòng)作信息，又在仿真異常和事故情況時(shí)，反映各設(shè)備之間相互作用和相互影響，為在三維場(chǎng)景中的再現(xiàn)提供技術(shù)數(shù)據(jù)。

運(yùn)維系統(tǒng)和設(shè)備故障處理是企業(yè)日常運(yùn)行中一項(xiàng)很重要的工作，正確、迅速地處理事故是技能人員的重要職業(yè)能力，也是防止事故擴(kuò)大和減少事故損害的基本措施。利用虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的事故處理功能，可以將事故真實(shí)地模擬出來(lái)，學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象分析故障原因，盡快隔離故障，減少故障損失，逐步恢復(fù)生產(chǎn)，從而鍛煉正確處理事故的能力和心理素質(zhì)。

在設(shè)備較少行業(yè)的虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中，用邏輯方法就可以將異常和事故模擬得比較逼真。但在復(fù)雜行業(yè)，用邏輯方法去模擬其異?；蚋黝愂鹿尸F(xiàn)象往往不能滿足要求，工作量也大；同時(shí)在實(shí)際運(yùn)行中，往往一個(gè)故障會(huì)引發(fā)其他的故障，在多重故障下，邏輯方法過(guò)于簡(jiǎn)單，難以考慮故障后的動(dòng)態(tài)過(guò)程等，因此需要利用專業(yè)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)異常處理和事故處理模塊。

虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中專業(yè)仿真模型需具有以下特點(diǎn)。

1）從準(zhǔn)確性上來(lái)說(shuō)，為了能夠真實(shí)地再現(xiàn)運(yùn)維設(shè)備各種操作、異常乃至故障情況下仿真對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，所選各設(shè)備動(dòng)態(tài)模型必須具有足夠的精度[4]。

2）從實(shí)時(shí)上來(lái)說(shuō)，專業(yè)模型需對(duì)各種操作或故障實(shí)時(shí)響應(yīng)，這就使得在保證不影響仿真過(guò)程和結(jié)果的逼真性的前提下，系統(tǒng)對(duì)元件的動(dòng)態(tài)模型需適當(dāng)簡(jiǎn)化。

3）從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，要以實(shí)際典型系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)行情況為藍(lán)本，構(gòu)建系統(tǒng)運(yùn)行方式和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使虛擬系統(tǒng)專業(yè)模型具有與真實(shí)系統(tǒng)相似的運(yùn)行工況，系統(tǒng)參數(shù)、運(yùn)行指標(biāo)等數(shù)據(jù)完全符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，從而保證專業(yè)模型仿真的真實(shí)性。

下面以變電站仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明。為了保證整個(gè)變電站仿真系統(tǒng)的真實(shí)性，需要建立與真實(shí)電網(wǎng)相似的虛擬電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)各種元件建立多種不同復(fù)雜程度的動(dòng)態(tài)模型，可以根據(jù)仿真的具體需要進(jìn)行選擇。如電網(wǎng)仿真中繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的建模方法有邏輯判斷和定值比較[5]兩種。

①基于電氣量啟動(dòng)的保護(hù)采用定值比較法，在電網(wǎng)仿真的動(dòng)態(tài)模擬過(guò)程中，可以對(duì)各種不同的簡(jiǎn)單故障、復(fù)合故障進(jìn)行模擬，計(jì)算出各保護(hù)設(shè)置點(diǎn)的電氣量，如各相電流、電壓、阻抗等，與繼電保護(hù)的定值進(jìn)行比較。由于定值比較法考慮了暫態(tài)電流的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，逼真度高，能夠很好地滿足實(shí)時(shí)性的要求。

②對(duì)于不適用定值比較法（如非電氣量保護(hù)）的保護(hù)采用邏輯判斷法。

邏輯判斷法快速、簡(jiǎn)單、直接，定值比較法更為準(zhǔn)確，可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)，但耗時(shí)較多，有時(shí)需要采用定值比較和邏輯判別相結(jié)合的方法。另外，虛擬電網(wǎng)的接線方式、運(yùn)行工況、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的選取應(yīng)參照實(shí)際運(yùn)行電網(wǎng)，可根據(jù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，保證虛擬仿真電網(wǎng)的電流、電壓、功率、頻率等運(yùn)行指標(biāo)符合現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)生產(chǎn)實(shí)際。

4 運(yùn)維技能虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)發(fā)展展望

提高實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)沉浸度 由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)水平的限制，學(xué)生體會(huì)到沉浸感不夠，虛擬實(shí)訓(xùn)在應(yīng)用時(shí)仍有一些問(wèn)題亟待解決。

1）虛擬環(huán)境表示的準(zhǔn)確性。為使虛擬環(huán)境與企業(yè)運(yùn)維設(shè)備設(shè)施相一致，需要對(duì)其中種類繁多、構(gòu)形復(fù)雜的信息做出準(zhǔn)確、完備的描述，同時(shí)需要研究高效的建模方法，重建其演化規(guī)律以及虛擬對(duì)象之間的各種相互關(guān)系與相互作用[6-7]。

2）實(shí)時(shí)顯示問(wèn)題。盡管理論上能夠建立高度逼真的，實(shí)時(shí)漫游的VR（虛擬現(xiàn)實(shí)），對(duì)于工作場(chǎng)景復(fù)雜、三維模型精細(xì)的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)引入用戶實(shí)時(shí)交互時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)生成新的圖形，需要強(qiáng)有力的硬件條件的支撐，同時(shí)考慮到硬件成本，不得不降低圖形的逼真度以減少處理時(shí)間[8]。為此需要進(jìn)行比較，既保證模型精細(xì)度，又不削弱系統(tǒng)交互的實(shí)時(shí)性。

3）人與虛擬場(chǎng)景的協(xié)調(diào)性。目前虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)大多在三維仿真及動(dòng)態(tài)操作中側(cè)重于場(chǎng)景、設(shè)備的變化，模擬人與設(shè)備的自然交互功能逼真度不夠，場(chǎng)景中學(xué)生沉浸感不夠。如在設(shè)備巡視模式下，應(yīng)以正常人視野去看，有的高度是技能人員無(wú)法正常去看到的，而在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中往往按照360°無(wú)死角的模式去查看。所以，仿真環(huán)境應(yīng)該更多地以人為主體，需要更多地使受訓(xùn)人員能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個(gè)角色，深化虛擬人技術(shù)[9]的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)人與虛擬環(huán)境之間的協(xié)調(diào)，以自然方式實(shí)現(xiàn)與虛擬環(huán)境的交互，將會(huì)具有更強(qiáng)的真實(shí)感、沉浸感。

與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的融合 虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)與以真實(shí)設(shè)備為主的傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)存在差異，尤其是對(duì)不了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的高職學(xué)生來(lái)說(shuō)，缺少對(duì)真實(shí)運(yùn)行設(shè)備的認(rèn)知；同時(shí)，高職院校的實(shí)訓(xùn)很注重學(xué)生的動(dòng)手操作，如接線工藝、工器具熟練使用等技能基本功，而這些在虛擬系統(tǒng)中得不到訓(xùn)練，因此，虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用有一定的局限性。

為此，將虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)融合，形成混合仿真系統(tǒng)，即將全數(shù)字虛擬仿真的系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)一致、真實(shí)的設(shè)備創(chuàng)造性地放置于同一個(gè)仿真系統(tǒng)中，通過(guò)教員臺(tái)控制仿真系統(tǒng)服務(wù)器、混合仿真軟件輸出控制參數(shù)給真實(shí)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)真實(shí)設(shè)備按本身動(dòng)作原理進(jìn)行動(dòng)作的功能，實(shí)現(xiàn)虛擬與實(shí)物的無(wú)縫連接與聯(lián)合運(yùn)行，營(yíng)造出更為逼真的運(yùn)行環(huán)境，使實(shí)訓(xùn)更接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際?；旌戏抡嫦到y(tǒng)在有些行業(yè)實(shí)訓(xùn)中開(kāi)始運(yùn)用，是進(jìn)一步增強(qiáng)技能實(shí)訓(xùn)效果的可選發(fā)展方向。

混合仿真系統(tǒng)建設(shè)中需要考慮綜合效益。在技能實(shí)訓(xùn)中真實(shí)設(shè)備載荷有限，往往是輕載，在不影響實(shí)訓(xùn)效果或不便再現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景時(shí)，可以簡(jiǎn)化或技改成模擬裝置，這樣可以降低混合仿真系統(tǒng)中設(shè)備容量標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)省成本，提高經(jīng)濟(jì)性。但混合仿真系統(tǒng)相對(duì)而言依然占地較大，成本較高，大規(guī)模建設(shè)經(jīng)濟(jì)性較差，所以要準(zhǔn)確測(cè)算其配備數(shù)量。在學(xué)生實(shí)訓(xùn)時(shí)，先在虛擬設(shè)備上大量學(xué)習(xí)、操作并考核合格后，再在混合仿真系統(tǒng)的真實(shí)設(shè)備上按實(shí)際操作規(guī)程及規(guī)范進(jìn)行各種操作和事故處理，從而減少配備實(shí)物的臺(tái)數(shù)[10]。endprint

與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)合后，可以增強(qiáng)對(duì)不了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的高職學(xué)生的認(rèn)知，提高實(shí)訓(xùn)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力，鍛煉其熟練使用工器具，是虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的有效補(bǔ)充和拓展。

提升綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)智能化水平 虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)需要在實(shí)訓(xùn)結(jié)束后提供一種評(píng)估機(jī)制，客觀反映、評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)際操作能力和分析判斷能力，學(xué)生可通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，同時(shí)可以減輕教員評(píng)價(jià)負(fù)擔(dān)，甚至可以作為技能資格考核評(píng)價(jià)依據(jù)。完整的操作流程可能包含很多操作步驟，有的次序可以不分先后，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)答案有很多，用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)評(píng)估系統(tǒng)，有時(shí)評(píng)價(jià)結(jié)果可信度不高，需要人工參與進(jìn)行評(píng)價(jià)，依據(jù)正確答案查看比照學(xué)生答案，根據(jù)差異度給出最后的評(píng)價(jià)，工作量可能非常大，虛擬系統(tǒng)計(jì)算機(jī)評(píng)價(jià)也是一個(gè)普遍的難點(diǎn)問(wèn)題。現(xiàn)有很多虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)普遍缺乏完整且客觀的評(píng)價(jià)體系，需要認(rèn)真研究仿真系統(tǒng)各項(xiàng)功能的特點(diǎn)，充分利用專家系統(tǒng)和智能技術(shù)建立一套相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)原則和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)智能評(píng)價(jià)，使評(píng)價(jià)方法更加客觀和全面，使實(shí)訓(xùn)更加有效。

正常運(yùn)行操作智能評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)步驟相對(duì)統(tǒng)一，變化相對(duì)較小。專家系統(tǒng)根據(jù)操作任務(wù)，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和規(guī)則庫(kù)中的規(guī)則，用智能評(píng)價(jià)模塊實(shí)現(xiàn)相對(duì)方便。對(duì)于事故處理智能評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)步驟難以統(tǒng)一，不同運(yùn)行人員分析事故的角度各有差異，處理事故的思路、操作步驟也就各有差別，但最終都能正確地處理該事故，因而對(duì)事故處理的具體步驟無(wú)法統(tǒng)一，主要從操作的安全性、正確性、完整性、時(shí)間等角度進(jìn)行評(píng)分。在評(píng)價(jià)體系中，安全性是檢測(cè)學(xué)生是否違反事故處理的相關(guān)規(guī)定；正確性是重點(diǎn)評(píng)價(jià)事故處理的關(guān)鍵目標(biāo)是否完成，首先檢測(cè)學(xué)生操作完成后系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如果事故處理后的運(yùn)行狀態(tài)和所要求的運(yùn)行狀態(tài)一致，則認(rèn)為學(xué)生完成了事故處理的關(guān)鍵目標(biāo)，然后，專家系統(tǒng)根據(jù)操作任務(wù)，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和規(guī)則庫(kù)中的規(guī)則，推理出在當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)下應(yīng)采取的操作，并與學(xué)生所做的操作步驟逐一進(jìn)行比較[11-12]；完整性檢測(cè)是否出現(xiàn)操作順序有誤、漏步或錯(cuò)步等情況，若有則扣除相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。

對(duì)虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)智能化評(píng)價(jià)方法進(jìn)行的研究有不少，需要借助人工智能技術(shù)，建立一套相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)原則和標(biāo)準(zhǔn)，提升綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)智能化水平，及時(shí)正確地反饋實(shí)訓(xùn)效果。

教學(xué)課件與實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)一體化 盡管虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)提供了逼真的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，但對(duì)于運(yùn)維技能水平低的高職學(xué)生來(lái)說(shuō)，因其仍然需要教師指導(dǎo)而使系統(tǒng)應(yīng)用受到限制。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性和必要的主動(dòng)性，讓學(xué)生逐漸成為學(xué)習(xí)的主角，翻轉(zhuǎn)課堂成為新型教育方式，其利用豐富的信息化資源，在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)之前，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，觀看如安全教育、設(shè)備結(jié)構(gòu)解析與功能、規(guī)范化操作等三維虛擬教學(xué)課件。在實(shí)際教學(xué)中，安全教育是實(shí)訓(xùn)教學(xué)最先安排的模塊，安全教育三維動(dòng)畫課件是必不可少的；設(shè)備結(jié)構(gòu)解析課件對(duì)運(yùn)維設(shè)備外部構(gòu)成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和檢修要點(diǎn)進(jìn)行剖析和三維展示，并在拆分過(guò)程中強(qiáng)調(diào)出拆分中設(shè)備的主要信息和重要部件，以加強(qiáng)運(yùn)維人員對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，在運(yùn)行操作和事故處理的技能學(xué)習(xí)中更得心應(yīng)手；規(guī)范化操作課件對(duì)運(yùn)行維護(hù)的工作技能知識(shí)點(diǎn)詳細(xì)演示講解，對(duì)學(xué)生工作技能起到規(guī)范化的指導(dǎo)作用，也為學(xué)生在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)上操作提供了扎實(shí)的專業(yè)技能基礎(chǔ)[13]。

三維虛擬教學(xué)課件與虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在教學(xué)內(nèi)容上密切相關(guān)，但二者之間往往是獨(dú)立的，有時(shí)針對(duì)性不夠強(qiáng)?？梢钥紤]教學(xué)課件與實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)一體化，將三維虛擬教學(xué)課件開(kāi)發(fā)成為虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中的一個(gè)模塊；甚至可以調(diào)用虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中的資源，減少課件開(kāi)發(fā)工作量，進(jìn)一步提高針對(duì)性，完善虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

提升遠(yuǎn)程實(shí)訓(xùn)功能 在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，學(xué)生需要遠(yuǎn)程熟悉虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程訪問(wèn)功能尤為重要。網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就可實(shí)現(xiàn)這一功能，建立了一個(gè)可供異地多用戶同時(shí)參與的分布式虛擬環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，位于不同物理位置的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其用戶，可以不受各自的時(shí)空限制，在一個(gè)共享虛擬環(huán)境中實(shí)時(shí)交互、協(xié)同工作，模擬設(shè)備運(yùn)維的演練[14-15]。教員下達(dá)操作任務(wù)后，學(xué)生即可進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，可根據(jù)自己的情況合理安排時(shí)間，實(shí)訓(xùn)的地點(diǎn)、內(nèi)容和深度不受限制，從而減少集中授課時(shí)間。

虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)很多設(shè)置了遠(yuǎn)程實(shí)訓(xùn)功能，但是在復(fù)雜系統(tǒng)行業(yè)，如電網(wǎng)運(yùn)維，精確仿真實(shí)訓(xùn)環(huán)境時(shí)，模型越細(xì)致，三維軟件越大；多個(gè)遠(yuǎn)程客戶端有學(xué)生操作時(shí)，交互信息量多，通信開(kāi)銷大，速度減慢，甚至導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障。因此，有時(shí)需要在學(xué)員端安裝單機(jī)版系統(tǒng)，而這可能涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，同時(shí)學(xué)員端需使用高性能電腦，增大經(jīng)濟(jì)開(kāi)銷，從而限制遠(yuǎn)程實(shí)訓(xùn)模式在實(shí)際中的應(yīng)用。未來(lái)虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合快速發(fā)展的信息化新技術(shù)，提升遠(yuǎn)程實(shí)訓(xùn)功能，實(shí)現(xiàn)學(xué)員遠(yuǎn)程直接訪問(wèn)模式，擴(kuò)大遠(yuǎn)程教學(xué)應(yīng)用范圍。

5 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用型行業(yè)運(yùn)維高技能人才離不開(kāi)實(shí)訓(xùn)，虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)因其經(jīng)濟(jì)性好、安全性高、真實(shí)感強(qiáng)的顯著優(yōu)點(diǎn)得以廣泛應(yīng)用。在教育信息化引領(lǐng)教育模式創(chuàng)新的先進(jìn)理念下，人工智能、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、圖庫(kù)模一體化等技術(shù)的引入，能夠?yàn)樘摂M仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)一步完善和發(fā)展提供技術(shù)支撐，充分發(fā)揮其重要作用和優(yōu)勢(shì)，以有效增強(qiáng)學(xué)員沉浸感，提高應(yīng)用型高技能人才技能實(shí)訓(xùn)效率，服務(wù)于人才強(qiáng)企戰(zhàn)略。

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