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理工科虚拟实验技术实现中的问题及对策
 
更新日期:2020-12-01   来源:   浏览次数:121   在线投稿
 
 

核心提示:1.对理工科虚拟实验技术认识不足,需要进一步加深理解虚拟实验技术在VR和AR的支持下,近几年虽然有了很大的进步与提高,但部分学者仍然秉持着虚拟实验

 
 1.对理工科虚拟实验技术认识不足,需要进一步加深理解
虚拟实验技术在VR和AR的支持下,近几年虽然有了很大的进步与提高,但部分学者仍然秉持着虚拟实验技术不可能替代传统实验的观点,从而造成了对理工科虚拟实验技术的认识不足。
虚拟实验技术不是万能的,也确实不可能完全替代真实的实验操作和实验过程,但作为一种领先的技术手段,虚拟实验技术却能够在一定程度上解决真实实验中的破坏性实验复建问题。
特别是一些教师认为,作为远程学习的工作者来说,他们已经具备了一定的实践操作能力,他们需要远程教育的真实目的仅仅是为了提高自身的理论水平加深理论与实际的关联性,因此虚拟实验技术对他们的帮助并不大。针对上述意见,我校也一直在对成人学生的学习进行追踪,实践表明学生对于虚拟实验技术的渴望比较强烈,尽管有一定的动手能力,但也只是针对日常工作中的加工操作,并没有全部掌握机床设备的深层加工能力,因此对虚拟实验技术抱有很高的期待。
2.实验环境要求较高,需要提高硬件支持
虚拟实验技术作为传统实验技术的代替与补充,相对于传统实验设备而言其实验环境要求比较高,特别是针对虚拟实验服务器和虚拟实验数据库而言,需要极大的数据传输和数据处理能力,这就对相应的硬件设备提出了更高的要求。虚拟实验设备不仅要满足基本的操作需要,同时还要具有良好的人体交互功能,从而便于操作人员获得相应的真实感知和实验过程的真实体验。
3.优质虚拟实验资源有限,需要不断开发
虽然越来越多的高校和科研院所积极参与到虚拟实验的开发建设当中,但优质的理工科虚拟实验资源仍然十分有限。以机械学科为例,尽管已经构建出虚拟加工车间,特别是虚拟数控机床已经能够达到在数控机床形态、进给、换刀、转动惯量方面与实际的数控机床相差无几。但虚拟数控机床类别有限,虚拟刀具在虚拟坯料上的加工轨迹还比较单一,由虚拟的几何面构成的虚拟加工零件的质感还不能达到与真实实验相一致的程度,应用于数控加工零件预测方面的数据库仍显不足。这就需要在建立经验数据库的同时,应用人工智能技术,更加精准的预测虚拟零件的加工精度和表面性能,借以提高学习效果。这就需要不断进行技术开发,补充优质学习资源从而满足学生的学习需求。
4.虚拟实验技术软件支持不足,需要不断提高
虚拟实验中的软件问题是限制虚拟实验开发和设计的重要瓶颈,它不仅需要强大的数据开发与支持,更需要新的理论和算法支持,目前针对理工科的虚拟实验教学相关软件还显得不太成熟。以我校安全技术与管理专业为例,虽然自建了一批虚拟体验资源,但其体验的真实度和画面的细致度仍有待提高。
虚拟实验技术的软件支持需要仿真建模、数据计算、交互技术的强大支持,有很多问题暂时还无法解决,即使软件的模拟度很高,仍不能完全代替具体的实验操作,我们只有将二者互相结合,借助虚拟实验技术为支撑,在教师和操作人员的引导下,帮助学生更好的体会实验操作和实验结果,从而更加适应现代远程教育的学习需要。
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