VR技術在燃氣調壓工藝課程實訓教學中的應用

上海市奉賢中等專業學校 衛晶菁

科學技術的進步帶動計算機領域的突飛猛進，VR(Virtual Reality)技術應運而生。目前，國內外關于VR技術的研究主要集中于實驗室、軍事演練、工程技術制造、虛擬校園等方面。在教學領域，主要集中于高等院校的教學應用，對于中等職業學校教學方面的研究幾乎沒有。在專業研究方向上，主要涉及工程技術類，如橋梁建設、建筑施工、機械裝調與維修等，或者是公安教學，如刑偵勘探等，幾乎沒有涉及到城市燃氣專業的研究。

1 燃氣調壓工藝傳統實訓教學

燃氣調壓工藝課程涵蓋氣體基礎知識、調壓裝置工藝流程、調壓器及其附屬設備等內容，旨在讓學生掌握燃氣調壓的基本理論和相關技能，能更好地適應企業的相關崗位要求。

城鎮燃氣專業的燃氣調壓工藝傳統實訓教學采用硬件設備進行建設，通過操作調壓設備進行教學實訓。由于受場地限制以及安全因素的影響，無法開展更多和企業實際操作相關的站務實訓任務。目前主要存在以下問題：

(1)學生在現有實操教學資源下，無法掌握企業對調壓工崗位的所有技能要求。根據企業崗位設置要求，調壓工一般需要掌握設定調壓設備的壓力、拆裝常見種類的調壓器、調壓設備的日常維護保養、調壓站的壓力檢測、戶內安檢、模擬加臭等。在我?，F有的調壓實訓室，只能進行兩種調壓器的拆裝和維護、調壓設備的壓力檢測和設定。

(2)設備損耗大，教育成本高，資源浪費。如在調壓器拆裝項目中，由于學生操作不當、使用次數頻繁等原因造成器材損耗非常大。綜合所有實訓項目的設備損耗，對學校的教育支出造成了一定壓力。同時，廢棄的零件不能重新利用，在資源上造成極大浪費，不環保。

(3)風險體驗。城市燃氣的相關崗位具有一定危險性，燃氣爆炸事故屢見不鮮，學生必須提高安全意識，具備嚴謹工作態度。但從安全因素考慮，傳統實訓過程中采用了壓縮空氣代替甲烷，學生無法得到操作失誤帶來的風險體驗，在態度上容易懈怠。

2 VR技術與燃氣調壓工藝課程結合

2.1 VR概述

VR又稱為靈境技術，是一種綜合多種科學技術的計算機領域新技術。其結合計算機圖形學、仿真技術、多媒體、人工智能、人機接口等交叉技術，通過“沉浸感”“交互性”“構想性”，讓使用者如身處在真實的環境中以實現特殊的目的。

2.2 VR燃氣調壓工藝實訓教學

VR燃氣調壓工藝實訓教學系統是指依據城鎮燃氣調壓工藝課程標準，結合企業相關崗位技術要求，引進虛擬現實技術，建構燃氣實訓教學所需的接近于真實工作環境的場景。學生可通過頭戴式VR設備、定位器以及手柄的操作，模擬實操訓練，提升技能水平，完成各種預定的實訓項目。

VR燃氣調壓工藝實訓教學系統彌補了傳統調壓實訓課程的不足，使學生掌握相關技能并能熟練應用于實際工作崗位，提高學生的綜合職業能力，完善學生的職業素養；通過VR技術引入教學，創新教師的教學模式，拓展教師教學法能力，提升教師自身專業素養；豐富了學校實訓資源，對本校其他專業課程VR實訓室的建設提供了借鑒。

3 VR燃氣調壓工藝實訓教學優勢

和傳統實訓教學相比，VR技術實訓教學系統的引入，彌補了傳統實訓教學中的不足，主要表現在以下幾個方面：

(1)延伸燃氣專業的知識體系，豐富學生的專業知識。在VR模擬系統中，可以通過多媒體技術向學生呈現海陸開采、燃氣運輸等場景，幫助學生建構更完整的專業知識體系。

(2)減少損耗、降低教育成本。學生戴上設備、利用手柄在虛擬的環境中進行實訓模擬，不僅掌握了操作技能，又避免了零件損耗等問題。

(3)解決安全隱患。天然氣，主要成分為甲烷，屬易燃氣體，燃點為650 ℃，爆炸極限為5%～15%，遇到高熱、火星或火苗極易引起燃燒爆炸。安全起見，在實訓教學中，一般用壓縮空氣代替天然氣。但壓縮空氣屬于高壓、高速氣流，若操作使用不當，也會對使用者以及周圍的人造成傷害。VR模擬系統很好地避免了這一安全隱患。

(4)體驗事故、尊重生命，培養嚴謹的工作態度。天然氣的教學離不開生命教育，然而教師說一百次都不如讓學生自己體驗一次。學生的錯誤操作會引發相應的故障，小至螺帽丟失，大至引發火災甚至爆炸。在實際傳統教學中不可能讓學生真正體驗由于自己的操作失誤而引發的事故，但VR技術的沉浸性教學方式能讓學生體驗到緊張、害怕、茫然、無助等情感變化。這對于他們學會尊重生命、養成嚴謹的工作態度大有裨益。

(5)綠色環保。每一個人都應該是守衛地球的綠色小戰士，VR模擬軟件能做到設備零損耗，既節約了教育開支，又為綠色環保做出了一份貢獻。

4 VR技術實訓教學實例

城鎮燃氣專業的核心課程除燃氣調壓工藝外，管道工、燃氣具檢修等課程都存在不能通過實訓操作掌握相關技能的情況。所以VR技術在調壓實訓課程中的建設應用是這個專業其它核心課程建設的先驅，通過這門課程的建設應用研究，可以對后續課程的VR軟件建設提供一定的理論支持和實踐參考。

VR技術的引入，確實為實訓教學帶來了很多變化，主要體現在以下幾個方面。

4.1 提高學習熱情，提升學習技能

定位器、頭戴式設備、手柄的使用讓學生感覺不是在學習，是在“打游戲”。在教學過程中，學生全身心投入虛擬場景中進行操作，反復練習也不覺得疲憊，還會相互指導交流，學習熱情高漲。學生的熱情投入、積極探索就是提高學習效率最好的途徑。內在的學習需求、主動地探索知識，使學生掌握新技能的速度得到了顯著提高。

4.2 及時有效的評價

在VR軟件中，設有學習模式和考核模式。學習模式有高亮提示，學生在考核模式下可以反復操練，熟知流程和注意事項。每個學生還有一個賬號，登陸賬號可自行進行考核，了解學習效果，針對自己沒有掌握的內容進行反復練習，提高技能。同時，教師可以在后臺看到學生考核的分數并在學生群做出及時反饋。對學生而言，及時有效的評價是認可也是督促，可以讓他體驗到學習帶來的成就，并以此督促自己做的更好。

4.3 顯著提高實訓的考核分數

學期結束，對學生的操作技能考核是在工況下的調壓設備上進行，由于學生已經在VR實訓系統內完成各操作要領并反復練習，所以在實操考核中的成績顯著提高。

事物都有兩面性，VR的優勢顯而易見，但在教學過程中，也會遇到學生為了達成更好的成績，快速完成操作流程，而忽略了認真嚴謹的工作態度，學生也不會因為自己的操作失誤承擔后果。在后續的跟進中，還需要對風險體驗、考核模式的細則等問題進行更深入的研討改進，希望VR軟件可以更好的輔助教學，使學生通過課堂學習可以使自己的工作崗位技能無限接近于企業要求。

5 結語

VR技術的引入在城市燃氣輸配與應用專業的實訓教學中取得了明顯的效果，不僅彌補了傳統實訓教學中的不足，也顯著提高了學生的學習熱情、提升了學習效率，使學生掌握相關技能并能熟練應用于實際工作崗位，提高學生的綜合職業能力，完善學生的職業素養。通過VR技術引入教學，創新教師的教學模式，拓展教師教學法能力，提升教師自身專業素養，對于學校培養符合企業崗位需求的中職校技能人才提供了新的方向，“雙師型”教師不僅是專業技能的發展，對于新技術在專業課程內的引入應用也要不斷學習進步，跟上信息時代的步伐。同時豐富了學校實訓資源，對本校其他專業課程VR實訓室的建設提供借鑒。