引領實訓新潮流 VR技術助力工程教育

戴上頭盔、握緊手柄，就能在大型化工廠隨意「行走」：或從高空俯視全局，或深入裝置內部探索，或近距離觀察大型化工反應裝置的構造……9月20日，在工博會展出現場，華東理工大學的虛擬現實（VR）技術化工實習實訓教學案例吸引了諸多觀展者駐足體驗。

對工程教育來說，實踐的重要性不言而喻。然而，化工、化學、材料、環境等領域的實驗實踐教學卻存在危險性高、重複成本高、場地限制大等問題。如何讓學生在安全的環境下體驗危險係數高、有毒有害、易燃易爆、高溫高壓以及超大型裝置的「真實」操作？從2017年9月開始，華東理工大學面向學生開放虛擬現實教學，將實驗教學中的實例從二維平面圖紙「搬到」虛擬現實空間場景，使學生能夠獲得身臨其境的沉浸式體驗，解決了學生下廠實習時「看不見、摸不著、進不去、想不通」的關鍵難題。

以此次參展的「多噴嘴對置式水煤漿裝置虛擬現實實驗」項目為例，就是通過VR技術提供大型水煤漿氣化裝置視覺、觸覺等感官模擬，再現裝置運行現場，提供真實的操作體驗，展現多噴嘴對置式水煤漿裝置設備布置、工藝流程、主要設備結構和裝置操作，如多噴嘴對置式水煤漿氣化工藝系統、水煤漿燒嘴結構及霧化過程、撞擊流流場和火焰特徵、耐火襯裡結構、高溫合成氣和熔渣激冷過程、合成氣初步凈化流程、渣水處理流程以及裝置正常、開停車和異常操作等。

一名校友在親身體驗了VR教學實驗案例後，回想起在校期間實習時爬到設備內部了解裝置結構的經歷，認為這些VR實驗體驗非常真實，彌補了當前學生實習環節對設備內外結構體驗不足的短板，還能直觀地反映出裝置內部的反應過程和原理，對教學很有幫助。

「我們希望通過工程教育VR實訓案例的建設，將過去的『說教+服從式』教育改變為『體驗+反思式』教育。」據華東理工大學副校長辛忠介紹，為積極推進現代信息技術與實驗教學項目的深度融合，該校已建設了「甲醇合成反應器」「三釜聚酯合成反應器」「污水處理廠」「多噴嘴對置式水煤漿裝置」「可燃氣體爆炸極限測定」「工程製圖」等多個VR教學實訓項目，並通過項目的持續建設，構建線上線下教學相結合的個性化、智能化、泛在化實驗教學新模式，進一步提高實驗課程教學質量，加強學生實踐能力和創新精神培養，全面提升人才培養質量，推動學校一流本科建設。

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