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采矿工程专业教学中虚拟现实技术的运用

时间:2018-02-11 16:09作者:学位论文网
本文导读:这是一篇关于采矿工程专业教学中虚拟现实技术的运用的文章,摘 要:虚拟现实是随着现代计算机技术发展起来的一种强大的仿真技术,应用这一技术,可以在生产、教学和科研中获得巨大的便利。其
  摘 要:虚拟现实是随着现代计算机技术发展起来的一种强大的仿真技术,应用这一技术,可以在生产、教学和科研中获得巨大的便利。其在采矿工程课程教学体系中的应用,将在节约教学成本,强化教学效果,丰富教学手段,拓宽教学思路等方面产生重大的影响。本文将对虚拟现实技术在采矿工程课程体系教学中的应用的可行性和相对于传统的教学手段的优势进行探讨。
 
  关键词:虚拟现实 采矿工程 教学手段.
 
  采矿工程专业是培养适合时代发展需要的新型矿山专业技术人才的一个实践性很强的专业。专业所设置的课程如《井巷工程》、《矿井提升与运输》、《采煤学》等课程,同现实结合非常紧密,里面牵涉到非常多的随时间演变的三维模型。在传统的教学方法中,往往采用理论教学和实践教学相结合的方法,首先在课堂上讲授理论知识,然后通过生产实习、认识实习和毕业实习等各种形式,对照矿山实际情况,认识学习矿山开拓方式方法,矿山机械布置、运转、操作,各工艺流程的相互配合等知识。由于理论教学和实习教学是分立的课程,表现为理论和实践的相互脱节。从而出现这样一种情况:教师在黑板上用图纸、照片甚至录像等各种教学手段费力讲解,而学生对很多具体的工程实际问题仍旧不能形成正确的认识。究其原因在于:矿山是一个复杂的多维生产系统,受个人的空间想象力限制,人们仅靠文字和二维或者三维的图纸不容易清楚地了解煤矿的生产系统和运营情况,不能够迅速形成一种身临其境的感觉。而虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术则可以实现这种需求。
 
  1 虚拟现实技术简介.
 
  虚拟现实的概念提出于20世纪70年代,90年代初开始受到广泛重视,并得到了快速发展,目前已经发展成涉及计算机图形学、人机接口技术、传感技术及人工智能技术、心理学、人类工程学等学科领域的一项综合技术。虚拟现实系统具有三个主要 特 征 ,即 沉 浸 性 (Immersion)、交 互 性(Interaction)和构想性(Imagenation)。通过使用者与虚拟环境的各种对象的相互作用,产生如同现实世界一样的真实感。在虚拟现实环境中,使用者不仅能获得身临其境的感觉和体会,还可以通过某些手段影响和改变虚拟环境,把虚拟现实系统作为模拟操作,模拟施工,模拟决策等的平台,从而大大丰富了参与者的身心体验,提高了参与者对对象系统的认知水平。
 
  VR是计算机技术的高级阶段 ,目前世界范围内的VR技术的研究可归纳为危险环境及远程环境下的监控操作、科学感知、CAD、教育培训、空间探索、医学和娱乐等方面。
 
  2 传统教学手段的局限性.
 
  目前矿业工程各专业常用的教学手段主要有以下几方面。
 
  (1)传统的课本加挂图 ,配合老师的板书和讲解。这种教学模式是最传统的模式。缺点主要是不够生动形象,虽然挂图能够用图片、图纸的形式阐释矿山模型,但学生对模型的认识流于平面化,很难在头脑中形成立体模型,并且也很难想象模型随时间的演化情况。
 
 
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