虚拟现实技术在电力专业实训教学中的应用

王亚军

摘 要：虚拟现实（VR）技术的出现，为电力专业的实训教学开辟了一条新的途径，既可以节约实训室建设成本，又可以提高教学效果。本文对VR在高职院校电力专业实训中应用的可行性和前景提出了一些自己的想法。

关键词：VR技术;实训;应用

【中图分类号】G【文献标识码】B【文章编号】1008-1216（2018）10B-0081-02

近些年，随着计算机技术的不断发展，特别是计算机虚拟现实技术在教学中的应用，改变了一些传统的教学模式，它能够创设接近真实的学习场景，具有良好的交互特性，这非常符合实训教学的需求。将虚拟现实技术引入实训教学，能够提升教学效果，降低教学成本。本文以笔者所在学院为例，论述虚拟现实技术在电力系统自动化实训教学中应用的可行性。

一、虚拟现实技术简介

虚拟现实（virtual reality，VR）技术通过模拟真实的环境，使用户得到近乎置身于实际场景的感觉。VR技术可以对工厂生产操作、设备维护、产品设计等提供辅助手段，是近些年计算机图形学和图像领域的研究热点之一，VR技术可以应用到社会生活的诸多方面，具有很广阔的应用前景和实际需求。VR技术有三大主要特征：交互性，沉浸感和构想性。具体内容如下：

1.交互性，是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。它包括模拟场景中对象的可操作性和用户从中获得的反馈。在实际应用中，用户可以通过键盘鼠标、头盔、VR眼镜、数据手套等传感装置进行交互。

2.沉浸感，是指用户感觉到自己仿佛真的置身在虚拟世界的程度，它是VR技术的主要技术特征，也是评价 VR 体验的最重要指标之一。用户在计算机所创造的三维模拟环境中有“身临其境”的感觉，觉得自己就是在“真实世界”，因此，沉浸感不仅包括用户的视觉、听觉获得感，甚至还包括触觉、嗅觉等器官的感受，能够调用的感觉越多，沉浸感越好。

3.构想性，是VR技术的最终目标，用户沉浸在VR创造的虚拟环境中，从中获得了新的认知和感觉，提高了自身的感性和理性的认识，并产生了新的构想，这些构想产生的新的交互传到VR系统中，系统再将处理的结果和状态直接反馈给用户，用户再次有新的认知和感觉，如此反复，使用户获得了一个“认知—构想—再认知”的过程。

作为一种在教育教学领域应用的新技术， VR技术的出现为广大教师提供了一种全新的教学手段。目前，VR技术在国外的应用领域非常广泛，比如，医学院学生实习模拟、飞行员操作模拟，军事院校学生实战模拟、技术工人机床模拟操作等，VR技术的应用提高了相关领域的培训效果，降低了实践教学的成本。

二、电力专业实训教学的现状

目前，各大高职院校在电力专业实训机电建设方面主要是购置电力系统实训设备，根据专业内容，建立各种校内实训室，供专业课程实训教学使用，还有就是与电力企业合作，建立校外实训基地，定期安排学生到校外实习。但是，目前电力专业实训基地建设主要存在如下几方面的问题：

（一）建设资金有限，不能完全满足实训基地建设需求

建立校内实训室需要大量建设资金，以笔者所在学院的电力系统自动化实训室为例，实训室采购了6套SLFZD-2 型电力系统综合自动化实验平台，还有一套控制系统，总价格达150万，这仅是一个实训室的建设费用，除此之外，还有电力系统继电保护实训室、供配电实训室等，满足日常专业教学的实训室建设费用预计达500万之多，这对于目前高校有限的实训机电建设资金来说是很困难的。虽然学院通过各种途径筹措建设资金，但是面对实训基地建设的需求还是不能完全满足。另外，随着技术的更新，许多旧的实训设备已不能满足教学需求，这还需要另外的资金对实训室进行更新，这就对各高职院校的实训基地建设提出了新的要求，也需要更多的投入。

（二）实训过程中存在一定的安全隐患

电力专业的很多实训设备都是在强电环境下运行，学生在实训的过程中，由于对实训设备的操作不熟练、专业知识缺乏等原因，会存在误操作的可能，这就可能损坏设备，严重的时候甚至可能由于短路放电伤及学生，这就给电力专业实训教学带来了很大的安全隐患。再加上同时实训的学生比较多，两名指导教师面对着几十名学生同时实训，虽然实训前教师会反复强调操作安全要求，但是还是会有一些安全问题存在而无法解决。

三、 VR技术在电力专业实训教学中的应用

高职院校的实训教学是十分重要的，尤其对于电力专业，通过实训，学生不仅能深入理解专业知识，更重要的是，通过实训可以培养学生的设备操作技能，提高专业水平，为今后从事电力相关工作打下坚实基础。但是，过去通过言传身教的培养方式往往会花费大量的时间和精力，效果却难以令人满意。一方面，传统的教学方法已经不能很好地激发学生学习兴趣，另一方面，有限的实训教学条件和飞速发展的职业需求已经不能满足高职实训教学的需求。对于教学部门来说，培养的学生的质量关系到学校的声誉和今后的招生。在目前招生中高校间竞争日趋激烈的大环境下，如何能夠培养出一批优秀的学生，提高学生的专业水准和社会口碑是至关重要的。而对于学生来说，专业水平的高低，从近的方面看，关系到自己在激烈的就业市场中能否找到一份心仪工作，从远的方面看，如果学生的学习效果差往往会导致后续从事专业工作时出现纰漏及人为安全事故，这无疑会严重影响学生今后的职业生涯，也同时会影响学校的声誉。所以VR虚拟现实技术的出现，对于电力专业的实训教学来说是非常有利的。

通过虚拟现实技术，构建虚拟实训场景，包括发电站、配电站、输电系统等都可以在虚拟空间中呈现。当学生带上VR眼镜，就可以身临其境地到达虚拟工作场景中，自由观看各种电力场所及电力设备，同时通过人机交互技术可以拆装详细的设备机械，深度学习电力相关的知识。另外，VR技术还可以实现电力系统作业操作仿真模拟训练，在系统中，学生可以操控VR手柄实现各种作业操作，如带电操作、高空作业、巡检作业等。VR电力培训系统内设置了智能引导功能，学生在系统的引导下就可以实现自主培训，这无疑是传统培训所不能达到的效果。

此外，VR在電力专业实训教学中还有以下几方面优势：

1.降低实训室的建设成本，提高教学效果。

学校可以和相关企业合作开发VR教学资源，学校可派相关专业教师参与VR课程的建设，提供专业意见，与企业的VR开发人员共同建立实训虚拟场景，模拟电力实训内容，VR课程开发完成后，学校可以购买或者租用该VR课程，在学生实训时，只需要提供实训场地即可，这样，学校在建设实训室的时候可以以少量资金达到建设目标，在后续的教学过程中，学校还可以和VR公司保持长期合作，对VR资源进行深度开发，以满足现代实训教学的新需求。学生通过VR教学资源提供的教学环境，可以在近乎真实的环境中去全面认识电力系统中的各种设备，还可以进行模拟操作，并能得到一定的反馈，这样可提高学生的学习积极性和学习兴趣，进而能够提高教学效果。

2.消除实训中存在的隐患。

学生在VR教学资源中如果出现误操作，系统会有相关反馈，比如会出现一些声光的反馈，但是不会有触电的危险，这对于加强实训室安全管理是非常有利的，学生可以在虚拟的环境中不断练习，提高专业认识和操作技能，但不会有操作的实际危险，这对提高现代实训教学水平是很有帮助的。

当然，VR技术也不是万能的，VR技术虽然能够虚拟现实中的工作或学习环境，但是毕竟与真实环境是有一定的差距的，它只可以作为基础专业学习阶段的一种学习工具，此外，VR教学资源开发质量的好坏，对实际场景再现水平的高低，会影响实际教学效果，这就要求VR资源开发相关人员要有更高的开发能力，因此，选择合适VR资源开发厂家是至关重要的。

四、结束语

随着时代的发展以及计算机科学技术的进步，虚拟现实（VR） 技术会在社会生产、生活中获得更加广泛的运用。目前，虚拟现实技术凭借着其自身的特点而在高校实训教学中得到了广泛应用，在针对电力专业的实训教学中，VR技术可以应用到电力实训的各个环节，甚至可以承担校外电力生产技术人员的岗前培训。因此，笔者认为，随着虚拟现实技术的发展，虚拟现实技术在电力系统中广泛和深入的应用将给电力系统带来深远影响，并带来显著的技术和经济效益。

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