摘要：随着信息技术的飞速发展，虚拟现实技术在教育领域的应用越来越广泛。针对轨道交通车辆电气设备装调的复杂性和专业性，本研究旨在研究虚拟教学方法，以提高教学质量和效率，同时为相关从业人员提供更为便捷的学习和操作平台。本文主要内容是基于轨道交通车辆电气设备装调虚拟教学系统的教学方法的研究，总结改进的教学方法的实践应用效果及未来发展方向。

关键词：虚拟现实技术；轨道交通；教学方法；车辆电气设备

中图分类号：G2

一、引言

1.1研究背景

针对轨道交通行业的快速发展对专业人才的迫切需求以及传统轨道交通车辆电气设备装调教学面临的挑战，如实践场地有限、设备昂贵、安全风险高等。新型的轨道交通车辆电气设备装调虚拟教学系统是一种开发高效、安全、便捷的虚拟教学系统，可以提升教学质量和学生实践能力，为轨道交通人才培养提供新途径，推动教学模式创新，适应行业发展需求。

1.2研究目的与意义

轨道交通车辆电气设备装调虚拟教学是一种新的教学模式，开发高效、安全、便捷的虚拟教学系统，提升教学质量和学生实践能力。相较于传统的轨道交通车辆电气设备装调教学往往受到场地、设备和安全等因素的限制，虚拟教学的引入打破了这些限制，开创了一种全新的教学模式。

在传统教学中，理论知识的传授和实践操作通常是分开进行的，学生难以将抽象的理论与实际操作相结合。虚拟教学系统可以将理论教学与虚拟实践无缝对接，学生在学习理论知识的同时，能够立即通过虚拟操作进行验证和巩固，极大地提高了学习效果。例如，当学生学习电气设备的工作原理时，可以在虚拟环境中直观地看到设备的内部结构和工作过程，从而更好地理解理论知识。

虚拟教学方法为学生提供了一个自主学习的平台。学生可以根据自己的学习进度和需求，随时随地进行学习和实践。系统可以记录学生的学习过程和操作数据，为教师提供个性化教学的依据。

二、系统设计思路

2.1 提升教学质量

基于虚拟教学系统的教学方法提高教学的趣味性和吸引力。教师可以根据教学需要，灵活选择和组合教学资源，为学生提供多样化的学习体验。在教学过程中，教师可以播放实际安装视频，并结合虚拟设备模型进行演示，让学生更加直观地了解安装步骤和注意事项。

与传统实践教学相比，虚拟实践教学具有可重复性、安全性和高效性等优点。学生可以反复进行操作练习，不用担心设备损坏和安全事故；教师可以通过系统监控学生的操作过程，及时发现问题并进行指导。

2.2 培养专业人才

随着轨道交通行业的快速发展，对专业人才的需求日益增长。学生依靠虚拟教学系统可以更加贴近实际工作的学习环境和实践机会，培养出具有扎实理论基础和丰富实践经验的专业人才，满足行业对人才的需求。

轨道交通车辆电气设备装调虚拟教学方法的研究和开发需要运用先进的虚拟现实技术、仿真技术和计算机技术等。这些技术的应用和创新可以推动轨道交通行业的技术进步，提高行业的整体水平。例如，通过对轨道交通车辆电气设备的虚拟建模和仿真，可以优化设备的设计和性能，提高设备的可靠性和安全性。同时，虚拟教学系统的开发也可以为虚拟现实技术在其他领域的应用提供借鉴和参考。

虚拟教学系统的研究和开发需要学校、企业和科研机构的共同参与。通过产学研合作，可以充分发挥各方的优势，共同推动虚拟教学系统的发展和应用。

学校可以提供教学需求和人才支持；企业可以提供实际项目和实践机会；科研机构可以提供技术支持和创新思路。三方合作可以实现资源共享、优势互补，为轨道交通行业的发展培养更多的优秀人才。

综上所述，轨道交通车辆电气设备装调虚拟教学方法的研究具有重要的研究意义和价值。它不仅可以创新教学模式、提升教学质量、培养专业人才，还可以推动行业发展，为轨道交通行业的繁荣做出贡献。

2.3 轨道交通车辆电气设备装调教学需求分析

轨道交通车辆电气设备装调教学过程中要求教师带领学生掌握轨道交通车辆电气系统的组成、原理和工作过程，培养学生电气设备的安装、调试、维护和故障排除能力。这在传统教学中会出现理论教学与实践教学脱节、学生难以将抽象知识与实际操作相结合、实践教学受场地、设备和安全因素限制，学生动手操作机会有限等情况，所以对应轨道交通车辆电气设备装调虚拟教学系统的需求更高。

三、虚拟教学模式的设计与开发

模式的设计从硬件平台（包括计算机、虚拟现实设备等）和软件平台（虚拟仿真软件的功能模块设计，系统总体架构按照三个层面进行建立：

1. 系统架构设计：虚拟教学系统采用模块化设计，包括用户界面、三维模型、交互操作、模拟仿真等模块。其中，三维模型模块用于展示电气设备及装调过程，交互操作模块实现用户与虚拟环境的互动，模拟仿真模块则用于模拟实际装调过程。

2. 数据库建设：建立电气设备及装调过程的数据库，包括设备结构、工作原理、装调步骤等详细信息，为系统提供数据支持。

3. 交互式学习设计：通过虚拟现实技术，实现用户与虚拟环境的交互式学习，提供多种学习模式和操作方式，满足不同学生的学习需求。

具体的虚拟场景建模包括轨道交通车辆电气设备的三维建模，包括车体、电气柜、电缆等。不同工作场景的模拟，如车辆检修库、运行线路等。

设备模拟与交互操作包括电气设备的工作原理模拟，如断路器的分合闸、继电器的动作等，以及学生与虚拟设备的交互操作设计，如设备安装、调试、故障排除等操作流程。

整合教学资源包括融入相关的教学课件、视频、案例等资源，丰富教学内容，以及建立在线学习平台，方便学生自主学习和交流。

四、基于虚拟系统的教学方法的优势与不足

基于轨道交通车辆电气设备装调虚拟教学系统的教学方法在进行专业教学时可以为学生提供沉浸式学习体验，激发学生学习兴趣。让学生突破时间和空间限制，方便学生随时随地进行学习和实践。使教学过程中的教学成本降低，减少设备损耗和安全风险，并且可重复操作，有利于学生巩固知识和技能。

但是同时也有一定的不足之处，轨道交通车辆电气设备装调虚拟教学系统的虚拟环境与实际操作仍存在一定差距，可能影响学生对实际工作的适应能力，虚拟仿真环境对硬件设备和网络环境要求较高，部分学校可能难以满足。在教学过程中，虚拟教学系统的开发和维护需要专业技术人员，增加了教学成本。

五、结论与展望

基于轨道交通车辆电气设备装调虚拟教学系统的教改方法的研究与实践，对于提高教学质量和效率、降低教学成本具有重要意义。通过虚拟现实技术，可以为学生和从业人员提供一个更为直观、生动的学台，帮助他们更好地掌握装调技能。探索基于虚拟教学系统的混合式教学模式，提高教学质量和效率为轨道交通车辆电气设备装调领域的发展做出更大的贡献。

【作者简介】焦迎雪（1986.12-），女，山西大同人，山西铁道职业技术学院副教授，研究方向：虚拟仿真技术。

【基金资助】

1. 山西省职业教育教学改革与实践研究项目：《铁道信号自动控制专业“岗课赛证”综合育人模式的研究与实践》（202403100）

2.山西省教育科学“十四五”规划2023年度课题：《轨道交通车辆电气设备装调虚拟教学系统的研究与实践》（GH-230063）

3.2024 年度教育部高校思政创新发展中心专项课题：人工智能赋能时代新人培育研究—虚拟仿真技术浸入现场工程师模式研究（SZZXKT2024007）