汽车虚拟现实实训中心方案

VR虚拟现实汽车创新实训中心综合解决方案深圳国泰安教育技术股份有限公司2016年09月1VR虚拟现实汽车创新实训中心综合解决方案职业教育目录1建设背景与现状..................................................21.1背景...............................................................21.2现状...............................................................22建设目标........................................................42.1中心任务...........................................................42.2建设目标...........................................................43建设效果........................................................53.1整体效果...........................................................53.2具体效果...........................................................64建设内容........................................................84.1环境空间设计.......................................................84.1.1设计理念..............................................................84.1.2设计思路..............................................................84.2VR虚拟现实汽车创新实训中心设计.....................................84.2.1专题展示区............................................错误!未定义书签。4.2.2全景教学区............................................错误!未定义书签。4.2.3桌面实训区............................................错误!未定义书签。4.2.4沉浸体验区............................................错误!未定义书签。4.2.5体感交互区............................................错误!未定义书签。4.2.6虚拟仿真区............................................错误!未定义书签。4.3智能实训管理......................................................134.3.1实验室管理平台.......................................................134.3.2资源库平台...........................................................144.3.3实训室智能控制系统...................................................154.4配套实训资源及定制化开发..........................................164.4.1VR软件资源体系........................................错误!未定义书签。4.4.2VR课程资源体系.......................................................162VR虚拟现实汽车创新实训中心综合解决方案职业教育4.4.3资源定制化开发.......................................................175特色服务.......................................................191VR虚拟现实汽车创新实训中心综合解决方案职业教育概要VR虚拟现实汽车创新实训中心是虚拟现实技术应用体现的重要载体，是我国教育信息化发展的必然趋势。国务院及教育部相继出台了多个政策文件鼓励和支撑虚拟现实实训基地的建设，但我国职业院校虚拟现实实训系统建设和应用水平不高，需要进一步发展。职业院校建立VR虚拟现实汽车创新实训中心将解决其传统实训基地凸显，实训器材匮乏等多种问题，还可为学生开创全新的沉浸式学习情景、吸引学生浓厚的兴趣，调动学生积极性，为教师提供崭新的教学手段、丰富课堂教学内容，为学校变革传统实训方式、节约有限的教育成本。国泰安VR虚拟现实汽车创新实训中心综合解决方案将结合我国职业院校的特色专业和开设课程而设计，主要建设内容包括环境空间设计、智能实训管理、VR虚拟现实汽车创新实训中心设计、配套实训资源及定制化开发。同时，国泰安还为学校提供国家级虚拟仿真实验中心申报服务等特色服务体系，致力于协助职业学校实验室走出应用管理难、开放共享难、创新难、可持续可扩展性弱，资源利用率低下等困境，并为学校打造区域内乃至全国示范性VR虚拟现实汽车创新实训中心。2VR虚拟现实汽车创新实训中心综合解决方案职业教育1建设背景与现状1.1背景教育信息化是时代发展的要求，是事关教育全局的战略选择，是实现教育现代化的基础支撑和必要手段。党的十八大强调“以教育信息化带动教育现代化”。国务院《关于加快发展现代职业教育的决定》中“提高人才培养质量”部分提出了我国职业教育提高信息化建设水平的新要求，并把它作为政府发挥好保基本、提质量、促公平的重要途径。2012年1月教育部《关于开展教育信息化试点工作的通知》中指出职业院校（高职和中职）试点将围绕远程职业教育和培训，虚拟仿真实训资源开发与应用，信息技术培训、考核和认证机制探索以及校企联合开展远程职业教育和培训的模式等。2012年5月教育部《关于加快推进职业教育信息化发展的意见》指出加快开发职业教育数字化优质信息资源，开发虚拟仿真实训平台等多种形式的职业教育数字化信息资源。2015年9月教育部办公厅《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》指出职业教育要充分利用信息技术手段提升实训教学水平，通过开发虚拟仿真实训教育应用软件，建设一批融汇仿真技术、体感技术等新技术的职业教育信息化实训基地。利用虚拟现实技术、建立VR虚拟现实汽车创新实训中心来模拟传统实验操作环节的软硬件实验环境，包括虚拟的实验设备、实验工具、实验对象等。因虚拟现实技术具有沉浸性、交互性、感知性，实验者能够进行友好人机交互，真实感受互动的实验过程，身临其境地进行实验操作。同时，实验不受时间、空间、物品限制，实验过程安全，可重复。VR虚拟现实汽车创新实训中心不仅可以解决目前我国职业院校实验教学面临的困境，而且可以创新实验教学，是我国职业教育信息化发展的必然趋势。1.2现状实训室作为培养学生实践动手能力，实现知识技能转化的平台，对于职业院校应用型人才培养至关重要。目前我国职业院校实训教学中存在以下问题：1、缺乏实训体验感。教师只能对机械部件外表进行讲授，而机器的运作原理及内部运作无法了解，因而当机器运转时内部结构无法讲授(机器运转时不能拆开机壳)；教师通过演示或组织学生看录像的方式进行实验教学，但学生很难3VR虚拟现实汽车创新实训中心综合解决方案职业教育获得感性认识，实验效果大打折扣。2、缺乏仿真模拟实训软件。传统设备操作实训，学生直接进行实物操作，往往因出错率较高造成设备损坏，尤其是对于一些贵重设备，将造成巨大损失与资源耗费。若在实物操作之前应用仿真模拟实训软件进行训练，便可有效解决这些问题，提高实训效果、降低不必要的损耗。3、缺乏实训教学、指导、评价体系。未能紧密结合专业人才培养目标进行系统化的实训课程体系设计，与之匹配的教程、指导书、相关资源不够完善；缺少合格的“双师型”师资对实训教学及操作过程进行精心指导；缺乏对学生实训的测评标准、工具、方法等，因此便导致“有设备、用不好，有实训、无体系”的情况出现，使得学生实训效果大打折扣。4、缺乏实训室的有效管理与应用。对实训室设备、使用情况缺乏科学规范的管理，相关制度缺失，导致维护成本过高；对于学生实训以外的综合应用缺乏思考，或能够支撑院校依托实训室开展各类创新活动与增值服务的能力和资源不足，制约了实训室功效的发挥，降低了综合利用效率。4VR虚拟现实汽车创新实训中心综合解决方案职业教育2建设目标2.1中心任务国泰安VR虚拟现实汽车创新实训中心建设任务是帮助职业学校实现真实实验不具备或难以完成的教学效果。在涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练等情况时，VR虚拟现实汽车创新实训中心可以提供可靠、安全和经济的实验项目，能够满足学生全方位实验需求。2.2建设目标依托虚拟现实技术、人机交互技术、动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具和系统集成技术等领先信息化技术，按照国家要求，为职业学校提供系统的全方位的VR虚拟现实汽车创新实训中心建设方案。帮助学校实验室走出应用管理难、开放共享难、创新难、可持续可扩展性弱，资源利用率低下等困境，并为学校打造区域内乃至全国示范性VR虚拟现实汽车创新实训中心。5VR虚拟现实汽车创新实训中心综合解决方案职业教育3建设效果3.1整体效果通过VR虚拟现实汽车创新实训中心建设将对实训教学模式带来创新改变，教学模式如下图所示：智能管理在线教学虚拟实训（考勤、设备、环境等智（配套学生学习管理系统）（3D系列虚拟仿真能控制）实训软件）真实实训资源共享平台桌面实训（示教板、实训台架等）（实训视频上传共享）（zSpace实训体验）整车综合实训顶岗/轮岗实习6VR虚拟现实汽车创新实训中心综合解决方案职业教育VR虚拟现实汽车创新实训中心实现智能化管理，教师或学生通过一卡通进入实训室方可使用智能化设备。教师可以通过虚拟现实设备及投影授课，学生通过使用虚拟现实交互设备即可体验到具有高度沉浸感的虚拟可视环境。3.2具体效果VR虚拟现实汽车创新实训中心在职业教育实验教学中具有以下效果：1、开创了全新的学习情景——彻底打破空间、时间的限制利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制，学生可以进入物体的内部进行观察。如学生可以进入虚拟的分子、原子、航天工作站等内部考察物体内部的工作情况。还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术，可以在很短的时间内呈现给学生观察。虚拟现实技术还可以应用计算机、交互外设及软件来构建一个虚拟的生产环境，使学生能如同在制造现场一样与荧屏上出现的制造过程进行自由交流。基于网络的虚拟现实技术为学习者提供了全新的学习场景，构造出开放性的教学环境。2、提供了崭新的教学手段——构建实物虚化、虚物实化的方法通过虚拟现实、多媒体、网络等技术的综合应用，可在课堂和实验室中展现在传统的教学模式中无法实现的教学过程。虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟和虚物实化。学生可以带上立体眼镜，通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。虚拟现实系统可以进行实物虚化，虚拟各种人物创建虚拟课堂，在虚拟的课堂气氛中，学生可以与虚拟的教师、学生