浅析虚拟现实技术在桥梁识图实训课中的应用.DOC

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1、浅析虚拟现实技术在桥梁识图实训课中的应用浅析虚拟现实技术在桥梁识图实训课中的应用 【摘 要】桥梁施工专业教学强调理论和实践训练并重，特别是强调实训教学。而现实中面临的问题是学校场地有限，设备不足等。将虚拟现实技术应用于中职实训教学中，在学习抽象知识、呈现虚拟场景、操作虚拟实验等方面取得了很好的效果。 【关键词】虚拟现实；桥梁施工；实训课 随着经济的不断发展，城市的不断扩张，桥梁在人们日常生活中的作用就显得极其重要，而桥梁建设需要大量施工人员。我校是华北地区唯一所培养市政建设人员的中职校，其中道路桥梁施工专业不仅是我校也是国家级骨干专业，每年为天津乃至全国输送大量建设者。可以说我校为市政基础设施

2、建设培养了大量专门人才，但同时也暴露出一系列问题。 1 桥梁施工专业实训教学存在的问题 以往，桥梁施工专业实训教学分为两部分，一部分是理论基础教学、一部分是现场实训。首先，在理论教学部分，教师往往重视呈现教学内容，忽略设计学习环境。课程都是文本教学材料或者教师讲稿的“电子化”，或者播放一些简单的施工现场图片、视频。但由于施工作业现场视频材料少，教师本身又不可能常年驻守工地拍摄视频，所以这类影像资料非常少。加之本身实训课程相对难度较大，几乎没有让学生解决的现实问题，更没有让学生去操作和模拟的情景，学生在学习时，唯一能做的就是被动地接受教学内容，为了应付考试，不得不强迫自己去背诵，这就制约了学习者

3、的主动性和积极性，更谈不到应用时的信手拈来。 其次，对于现场实训，以往由教师带领学生到附近的施工现场观摩学习，却遇到更多的难题。比如，道桥建设的工程量大、工序多且较复杂、建设周期较长，短时间的实习往往只能看到工程的某个局部或某个工序，很难观察到工程的全过程；由于时间和经费的限制，一次实习又不可能到多个不同工地进行；中职生素质偏低，施工单位考虑安全、食宿等方面的困难，往往不太愿意接待学生实习，使得有些实习只能是走马观花，流于形式，不可能动手参加生产实践。作为一名计算机教师，我一直致力于我校如何提高道桥专业实训课水平的研究。而虚拟现实技术正好解决这一难题。 2 虚拟现实技术在桥梁施工专业实训教学中

4、的应用 虚拟现实技术可以为学生提供生动、逼真的学习环境，学习者可以主观地、直接地在多感官的计算机模拟环境中活动，学习者可以操作模拟环境中的物体，犹如处理现实环境中的物体一样。虚拟现实技术在课程中的应用主要有以下三个方面： 2.1 学习抽象知识 在传统的道桥实训课程教学中，教师用语言、图片来向学生传授知识并提高学生的理解能力，但是，由于制作时图片拍摄视角的不同，对物体的感知也不相同，缺乏立体感与生动性。而利用虚拟现实建模语言则可构建与实物相同的物体，可用来观察生活中不宜或不能观察到的物体。可以使概念原理等形象直观、易于理解。 2.2 呈现虚拟场景 一般来说，桥梁方案主要由以下几个方面组成：全桥平

5、面图、立面图、结构设计图、钢筋布置图、曲线布置及墩部分详图；墩、台、基础设计资料；全桥工程概预算等。如果采用虚拟现实技术，就可以更好地表现设计方案。把当地的地形、景观、交通条件和桥梁方案输入建筑物漫游的虚拟现实系统中，可以漫步桥上，也可以从任意视点、任意角度观察桥的形象，甚至可以驱车通过该桥，得到类似桥建成后的感受。 2.3 桥梁虚拟施工 桥梁虚拟施工的应用大致可分为二点：一是，对已存在桥梁施工技术采用虚拟仿真技术进行分析，二是，对尚未建设的桥梁对其施工技术进行设计时采用虚拟仿真。虚拟仿真中以虚拟原型取代物理原型，虚拟原型指的是可用于观察、操纵、装配、拆卸的三维数字模型。建立虚拟原型（即建立几

6、何模型与物理模型）成为桥梁工程设计过程中的重要环节，桥梁虚拟施工就是建立系统的模型，并在模型上进行实验和研究一个存在的或设计的系统。在系统运行时，利用虚拟仿真模型作为施工检测对象，给学生提供有关系统实施初始阶段的、运行阶段的和行将结束阶段的信息，以便为施工设计方案做出正确的决策，既在桥梁施工系统运行前，直观了解可能出现什么问题，会出现什么问题等。 桥梁虚拟施工技术通过建立内部和外部结构动态施工程序，解决了一些施工过程中出现的难点和关键问题。从而，即按桥梁施工的主要程序关系以及内部结构、施工组织、施工控制等以图像的形式反映出来。使桥梁复杂结构的设计和施工变得既可直接监测调试存在的问题又可直观的目

7、睹整个施工过程，给桥梁施工实训课的传统形式开拓出了新的领域。将桥梁施工技术与虚拟现实技术相结合，利用虚拟现实技术进行模型的建立和实验的模拟，使桥梁施工的过程实现图像化、可视化，丰富了桥梁施工设计的内涵。 3 虚拟现实在应用中面临的问题 尽管虚拟现实技术应用领域十分宽广，但是由于种种外在原因使得其整体开发水平及其重要性并未引起广泛的关注，从而导致使用普及并不高，其在中职学校教学中的应用更为少见。主要表现在以下几个方面。 3.1 技术局限 虚拟现实技术的发展，是在网络技术的基础上，融合多种技术的结果。它是一项难度很大的综合技术，要达到逼真的多种感觉和实时的自然交互是非常不容易的。相关设备局限性很大

8、，效果有待改进，因此限制了推广使用。另一方面，基于软件的虚拟现实相对较为便宜，但由于多数虚拟现实系统软件存在语言专业较强、通用性较差、易用性差等特点，因此软件所能实现的效果逼真度、自然交互性不够、许多算法及相关理论与技术有待解决。 3.2 资金限制 虚拟现实系统的硬件、技术成本较高，开发平台的研制具有一定的局限性。逼真的立体视感（沉浸感）需要宽视野和高分辨率的显示设备，但诸如头盔显示器、虚拟实验系统，虚拟演播室等相关虚拟现实硬件设备造价昂贵，如果购买，一次性投入很大，这对办学资金本来不足的大部分职业院校来说，无疑是个大难题，严重阻碍了沉浸感好、性能优越的虚拟现实教学系统在职业院校中全面推广。因

9、此职业院校应该根据本校财力以及教学目标来选择适合的虚拟现实系统。 3.3 教学理念局限 由于虚拟现实技术的应用对传统教育教学理念产生了较大的冲击，在短期内还没有与之相适应的教育管理、课程设置、教学方法、考核模式，严重影响了基于虚拟现实技术的教学实施。加之虚拟现实技术提供的是间接经验，是虚拟的，不能完全取代教学实践和生活实践。因此在教学中也要合理、适度使用，不能完全依赖于虚拟现实系统，而忽略了实际现场的实践。 虚拟现实技术在教育领域发展的潜力是巨大的。借助虚拟现实技术，实训课程可以挖掘高效潜能，使优秀教师的知识可能被更多的学习者接受。学生在主动参与高质量学习的同时，可以得到人文熏陶，提高综合素养。虽然虚拟技术在教育领域中的应用还有待深入研究，但其所具有的特点为现有应用的成就为其与更多学科进行整合，更多技术进行结合成为可能。将其应用到实践教学中，将会为其在实训类学科的具体应用提供了一个有益的参考，也必将对职业学校实训课程的发展产生更加深远的影响。 【参考文献】 1游丽. 虚拟现实技术在建筑设计教学领域的应用D.四川：四川师范大学，2010. 2史轶君.虚拟现实在教育中的应用D.吉林：东北师范大学，2008. 3杨明兴.浅谈虚拟现实技术在土木工程中的应用J.科技风，2012，6：65-65. 责任编辑：刘帅