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采矿工程专业教学中虚拟现实技术的运用(2)

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(2)的文章,(2)多媒体教学 ,配合教师的讲解以及部分板书。这种教学方法通过幻灯片、音视频资料以及计算机3D模型等,极大的丰富了教学内容,生动直观,学生易于接受。但这种教学方法局限于教师讲,学生听的传统模式,学生不能参与互
 (2)多媒体教学 ,配合教师的讲解以及部分板书。这种教学方法通过幻灯片、音视频资料以及计算机3D模型等,极大的丰富了教学内容,生动直观,学生易于接受。但这种教学方法局限于教师讲,学生听的传统模式,学生不能参与互动,使教学效果有所欠缺。
 
  (3 )现场教学 , 缺点是对于矿山而言 ,看到的现场只是在某个时间点上的情况,学生很难在头脑中建立起随时间演化的矿山动态模型。并且受矿山生产现状以及学 生 人身安全保障的限制 ,很多具有危险性的生产环节学生是不允许现场观看的。另外,矿山是一个很大的生产系统,学生往往只能看到局部 ,而很难看到矿山的整体情况。
 
  3 虚拟现实技术在采矿工程专业教学中的优势.
 
  弥补教学设备仪器的不足。以《矿山机械》这一课程为例,最好的学习方法应该是理论结合实物教学。但是受高校现实条件所限,学校不可能购置种类齐全的大型机械,更不可能给学生提供操作机会。而利用虚拟现实技术,通过在计算机上虚拟出与传统设备相似的造型、功能和操作面板,使用者只需要通过鼠标和键盘操纵面板上的虚拟按钮、开关、各种控制杆等来实现传统设备的各种功能操作。这样,学生不但学会了各种仪器的构造、操作,同时也避免了现场操作各种仪器带来的危险以及大量的经费投入,还有利于学生自学。
 
  拓展学生的三维立体视野。采矿工程所涉及的开采现场,无论是露天开采还是井工开采,无论是煤矿开采还是金属矿开采,都是一个复杂的三维生产体系。应用虚拟现实技术,可以在计算机上实现学生对全矿井各个部分的漫游,使学生身临其境的去体验,能迅速熟悉矿井生产系统各个环节,提高学习效率,有助于将来工作时能快速适应矿山环境。
 
  动态展示矿山施工过程。以《井巷工程》这门课程为例,里面牵涉到很多井巷的施工过程、人员组织以及机械调配等。传统的教学手段,很难给学生讲清楚在钻眼、装药、爆破、通风、装岩、运输等各个环节中,人员的配合、机械的相互协调等错综复杂的关系。而通过虚拟现实技术,让学生通过计算机去组织一次施工,去发现学生预想的方案中存在的问题,从而通过进一步改进形成合理的施工方案。有助于学生在脑海中形成一个随时间变化的动态的矿山施工模型。
 
  辅助采矿工程设计。从设计角度讲,在采矿工程中CAD已经得到了相当程度的应用。计算机代替了传统的手工绘图,但目前采矿工程中应用的软件大部分都是二维的。如果利用虚拟现实技术,将能更高效的完成采矿设计。利用虚拟现实技术,设计者在设计期间可以随时看到与实物最贴近的三维设计结果,可以直接进行三维设计和修改,能最快地反应设计结果,也最自然地符合了设计思路,从而使设计更加高效直观。
 
  模拟受各种因素限制的过程、操作。采矿工程各专业中存在很多受各种因素限制而无法给学生实习、操作和现场演示的内容。比如《:爆破工程》中各种炸药的爆炸,炸药、导火索、雷管等的连接等具有危险性的过程和操作《;矿山地质》中地层随时间的动态演化,地表在各种风化作用下的变迁,岩石之间的互相转变等《;矿井通风》中各种风流的流动,瓦斯的涌出,积聚等。所有这些过程、操作,如果通过虚拟现实教学,将能够生动、安全的展示给学生,提高学生的学习兴趣,满足教学的个性化需要.
 
  4 虚拟现实技术在采矿工程学科群教学中的应用前景.
 
  虚拟现实技术已经发展了数十年,在采矿工程技术中的应用目前已经有所研究,主要应用于矿山生产,主要取得的成就有:汉诺丁大学AIMS研究室应用VR技术开发的房柱式开采模拟系统VR-MINE。南非CSIR公司矿业分公司用区域 3D沉积模型来模拟各种断层构造。徐州市旗山煤矿的VR矿井生产模拟系统等。
 
  在教学方面,目前虚拟现实技术已经有了很多应用,查阅资料可知,目前虚拟现实技术在物理学、艺术、地学、机械设计、电子、土木建筑等教学中均有所涉及,另外,查阅相关资料可知,目前未见该技术在矿业工程各专业如采矿工程、安全工程、矿物加工工程等专业教学中有所应用。
 
  综上所述,目前虚拟现实技术在采矿工程学科群教学中的应用程度仍旧很低,可利用的教学软件、课件和教学资源仍旧比较少,但是由于虚拟现实技术的出现,其强大的功能决定了这种新的教学媒体必将广泛应用于教学,并对采矿工程学科群的教学产生巨大的推进作用。
 
  参考文献
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  [5] 彭曙光.土木工程专业实践教学中虚拟现实技术的应用[J].高教前沿,2009,1 1 : 6 5 ~ 6 7 .
  [6] 任拥军 ,邱隆伟.虚拟现实技术对地学类课程教学的影响展望[J].石油教育,2010,3:81~ 82.
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