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摘要：海洋专业VR实训室信息化建设，提升海洋专业虚拟仿真实训配套软硬件系统设备，全面提升我校相关专业的职业技能水平。
关键词：海洋专业，VR实训室，信息化建设
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2021）27-0117-03
随着海洋经济快速发展，海洋强省建设步伐不断加快，海洋技术人才日益紧缺，航海教育办学规模急需持续扩大，但现有实训基地虽得到了改善，但信息化水平低，培养模式落后、质量管理急需进一步提高，师资队伍严重短缺，专业教师培训严重不足，不能适应STCW公约对航海类专业应用型人才培养的教学要求。为改善学校海洋类专业教育教学的教学条件，提高海洋类专业人才的工作能力，特别是动手能力，提高他们业务素质，建设海洋专业VR实训室是十分必要的、是急需的。
海洋专业VR实训室信息化建设从本校人才培养实际需求出发，遵循先进性、实用性、开放性、可扩展性、安全性、可管理性和经济性等原则，进行VR实训室智能管理平台建设、在线虚拟仿真实训平台建设，提升海洋专业虚拟仿真实训配套软硬件系统设备，建设海洋专业虚拟仿真教学资源库，全面提升我校相关专业的职业技能水平。
1 海洋专业VR实训室信息化建设目标
1.1 VR实训室智能管理平台
构建先进实用的网络教学平台，整合、丰富数字化教学资源，创造主动式、协同式、研究式的数字化学习环境，建立师生互动的新型教学模式。建成完整统一、技术先进、覆盖全面、应用深入，高效稳定、安全可靠的数字化管理系统，提高工作效率，提高管理效率，提高决策效率，提高信息利用率，提高核心竞争力。
1.2 海洋专业VR实训室在线虚拟仿真实训平台
满足师生通过多种学习终端了解与学习专业课程，其中主要包括相应实训环境、有关的实训设备（仪器）、实训结点以及实训资源库等进行可交互式三维数字化还原的教学实训管理平台。
（1）通过虚拟仿真技术建设的虚拟仿真实训平台，可将专业课程操作流程的真实功能与步骤完全再现出来，让师生都能在虚拟仿真实训平台模拟完成实训，将传统教学方式难以传授的知识点通过具有可视化和具有互动性的虚拟仿真有效且快速地传授给学生。
（2）通过虚拟仿真技术建设的虚拟仿真实训平台，可减少实训室硬件设备建设的投入，并实现真实实训不具备或难以完成的教学功能。在涉及不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实训项目特点。
（3）通过虚拟仿真技术建设的虚拟仿真实训平台，能够为学生提供生动、逼真的学习环境，给航海学专业领域提供无限的虚拟体验，加速和巩固学生学习知识的过程。
1.3 虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心
在海洋专业VR实训室内设立虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心，主要为海洋专业教育信息化教学中的海洋专业虚拟仿真实训课程、虚拟仿真教学资源库的展示与体验所结合的综合型“虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心”。主要为VR教学实训讲解区、VR资源制作区和VR数据运算制作区、VR展示体验区相结合的综合型“VR教学实训”。
2 海洋专业VR实训室信息化建设内容
2.1 VR实训室智能管理平台
构建先进实用的网络教学平台，整合、丰富数字化教学资源，创造主动式、协同式、研究式的数字化学习环境，建立师生互动的新型教学模式。提高海洋专业VR实训室信息化水平，提高对社会的服务能力。全面提升我校海洋相关专业的电子化教学能力培训体系。
（1）门户网站模块
注册/登录：支持学生通过班级邀请码进行注册申请，由老师在后台进行审核。支持通过用户名及密码进行登录，登录时系统将会对数据进行比对，正确则登录成功，错误则无法登录。
首页：主要展示院校的一些基本信息，支持在导航条上进行不同模块之间的切换查看;显示院校的相关信息，如院校地址、联系方式、版权归属等。
中心概况：中心概况主要介绍了中心建设的基本信息，如中心介绍、发展历程、建设成果、组织结构、规章制度。
师资队伍：师资队伍主要展示仿真实训中心的师资信息。
仿真实验：仿真实验模块主要呈现所有的实验资源，显示每个实验的学习次数，学生可从此进入实验学习。
教学资源库：教学资源库内显示所有的教學资源信息，支持通过分类进行资源筛选，支持点击进入查看详细的三维资源信息，同时展示每个资源的访问量;支持对资源进行分享操作。
（2）教学管理模块
提供学校管理功能，支持对学校名称、地址、联系方式、实训数量等信息进行编辑。
提供教师管理功能，支持新增、编辑、删除、禁用教师账号;支持新增账号时进行查重，避免添加相同的账号。
提供班级管理功能，支持新增班级并给该班级指定所属教师;支持对班级名称、所属教师信息进行修改;支持删除选定的班级;支持禁用/启用选定的班级;支持查看邀请码，邀请码是班级的识别码，在学生注册账号时需要输入正确的邀请码才可进行注册。
提供学生管理功能，支持对学生账号进行新增、编辑、禁用等管理功能。
提供学生审核功能，支持对学生的注册信息是否真实有效进行审核，通过审核则注册成功并加入对应班级，不通过则注册不成功。
（3）考核管理模块
提供考试发布功能：支持教师根据课程学习进度，安排学生进行考试，支持自动从题库中抽取相应的试题形成试卷。发布考试后，学生的个人中心考核测试栏目内会出现对应的考试信息，学生可进入进行考试。
提供成绩管理功能：考试结束后，系统会自动根据学生的作答进行评分，教师可在评分完毕后查看学生的考试成绩。 提供题库管理功能：支持教师进行试题的新增，支持对试题的内容及答案进行修改，删除试题;支持单选题及判断题两种题型。
2.2 海洋专业VR实训室在线虚拟仿真实训平台
基于虚拟现实技术VR开发的海洋专业VR实训室信息化在线虚拟仿真实训平台，可满足师生通过多种学习终端对海洋专业课程，其中主要包括相应实训环境、有关的实训设备（仪器）、实训结点以及实训资源库等进行可交互式三维数字化还原的虚拟仿真教学管理实训平台。
（1）在线虚拟仿真实训平台系统设计
在线虚拟仿真实训平台系统采用BS架构，数据库采用Mysql，系统采用基于PHP，laravel框架，可支持教学资源库、船体保养虚拟仿真实验可以通过一个平台进行统一管理操作。
（2）虛拟仿真教学资源库设计
教学资源均采用在线三维立体模型进行展现，模型大小与实际大小比例为1：1，用户可对资源进行移动、旋转、缩放等交互操作。教学资源库拥有新增、编辑、删除、分类、查询功能，所有的教学资源支持文字说明及语音讲解，同时配套教学资源库编辑系统工具。本次设计的虚拟仿真教学资源库内容为：
①船体教学资源：船模通过虚拟仿真技术建设与实物相同的虚拟仿真数据资源。
②航海仪器教学资源：五大类（磁罗经、陀螺罗经、测深仪与计程仪、GPS接收机、航海雷达）航海仪器通过虚拟仿真技术建立与实物相同的虚拟仿真数据资源。
③船舶消防教学资源：消防设备、失火报警设备及其他消防用具，通过虚拟仿真技术建立与实物相同的虚拟仿真数据资源。
2.3 虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心
在海洋专业VR实训室内设立的虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心，主要为海洋专业教育信息化教学中的海洋专业虚拟仿真实训课程、虚拟仿真教学资源库的展示与体验所结合的综合型虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心。
（1）实训教学展示区
依托本校现有场地与硬件资源，部署“在线虚拟仿真实训平台”系统以满足日常的虚拟仿真实训课程、虚拟仿真实资源库的教学内容展示：
①船体保养虚拟仿真实训
船舶各种设备的清洁工作、钢铁锈蚀的种类知识、防锈知识点及除锈操作流程的虚拟仿真实训内容采用三维虚拟仿真技术实现在计算机上构建近乎真实的船体保养过程，并应用虚拟仿真模拟技术逼真地展示相关重要工作环节，可以使学生对船体保养的工作目的、操作流程获得更直观、系统性的学习不但提高了学生学习的主动性和积极性，避免因现场实习条件不足而影响全面整体流程化学习。
②教学资源库
船体教学资源：10个船模通过虚拟仿真技术建立与实物相同的数据资源。
航海仪器教学资源：五大类（磁罗经、陀螺罗经、测深仪与计程仪、GPS接收机、航海雷达）航海仪器通过虚拟仿真技术建立与实物相同的数据资源。
船舶消防教学资源：消防设备、失火报警设备及其他消防用具，通过虚拟仿真技术建立与实物相同的数据资源。
（2）实训教学体验区
依托区域内设置的VR体验设备，制作、开发与安装可沉浸式的虚拟仿真实（验）训操作课程。让在校师生及来访宾客在空间内就可以进行专业课程虚拟仿真操作流程体验。该设备体验的内容主要作为虚拟现实“船舶驾驶技术”课程模拟操作体验用途。
体验者根据虚拟仿真数据生成航行线路，并以可视化方方式实时性显示航线轨迹，模拟真实船舶驾驶环境，包括航行过程中的设定标识物、危险物体、风浪等。系统可用文字、曲线和图像等方式实时显示航行数据（包括：马力、航速、坐标、航向、风浪、天气云图或雷达等动态参数）。
3 海洋专业VR实训室信息化建设应用
通过建设VR实训室，建设航海技术、船舶安全驾驶能力实训 VR资源库教学研的统一实训平台，集教学、实训和研发功能于一体，围绕VR/AR技术，同时跟踪技术的发展趋势，注重VR/AR各种核心技术之间的融合与灵活应用，满足日常开放的教学要求。同时注重项目实训及创新试验，各设备之间可以灵活组合。学生可以基于各种模块，按照自身的独特设计及应用，使用VR虚拟现实设备、计算机、虚拟仿真系统等，进行创新试验及其项目实训，实现VR产品及行业应用的设计和打造。
3.1 VR实训教学讲解区
为了可以多方位展示教学内容，引发学生的积极参与，更好地促进学生与学生之间、教师与学生之间的互动与协作。在教学讲解区安装一台多功能电子交互白板，教师可以灵活地把自己上课需要用到各种教学资源（包括文字、图片、动画或课件等）保存到交互式电子白板的资源库中，以便课堂上随时调用。学生也可以在交互式电子白板上进行操作，达到自主学习的目的，更有利于学生的主动参与、体会学习的愉快。
3.2 VR资源开发实训区
VR实训室共提供34个学生工位，1个教室讲台;在每个学生工位上配备1台高性能工作站、1套一体可交互VR眼镜（带手柄）、1块高性能手绘板。为了桌面的整洁及设备的维护，在无须用到VR眼镜和手绘板的课程中，我们将提供专用设备收纳箱，用于存放这些设备。同时本实训室也提供AR的教学应用场景，为每位学生配备一台AR应用终端。
3.3 VR强交互成品测试区
在VR实训室设置2个4×4㎡的蓝箱小型体验区，在体验区配备1套交互HTC VIVE设备 ，1台高清显示器;可将有代表性的教学成果、行业应用资源在此区域进行展示及体验。
3.4 VR/AR课程研发与创新创业中心
整合校内、校外的VR技术人才和专业学科教学师资，建立为本校、其他院校乃至企业服务的VR/AR课程资源研发专业队伍，由我校统一组织管理，校企专兼职教师组成项目小组，为全省各院校提供VR/AR课程开发技术支持。
4 结束语
通过海洋专业VR实训室信息化建设，为学生提供生动、逼真的学习环境，如船舶驾驶、轮机管理及海水生态养殖等，在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验，加速和巩固学生学习知识的过程。利用虚拟现实技术建立的虚拟实训室涵盖船舶驾驶、轮机管理及海水生态养殖的内容，拥有传统实训教学难以比拟的优势，全面提升我校相关专业的职业技能水平。
参考文献：
[1] 郭静.职业教育公共实训基地信息化与智慧化建设初探[J].职教通讯，2017，32（34）：74-77.
[2] 李欢欢.高职院校VR实训室建设与应用研究[J].南京广播电视大学学报，2018（2）：91-94.
【通联编辑：李雅琪】
关键词：海洋专业，VR实训室，信息化建设
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2021）27-0117-03
随着海洋经济快速发展，海洋强省建设步伐不断加快，海洋技术人才日益紧缺，航海教育办学规模急需持续扩大，但现有实训基地虽得到了改善，但信息化水平低，培养模式落后、质量管理急需进一步提高，师资队伍严重短缺，专业教师培训严重不足，不能适应STCW公约对航海类专业应用型人才培养的教学要求。为改善学校海洋类专业教育教学的教学条件，提高海洋类专业人才的工作能力，特别是动手能力，提高他们业务素质，建设海洋专业VR实训室是十分必要的、是急需的。
海洋专业VR实训室信息化建设从本校人才培养实际需求出发，遵循先进性、实用性、开放性、可扩展性、安全性、可管理性和经济性等原则，进行VR实训室智能管理平台建设、在线虚拟仿真实训平台建设，提升海洋专业虚拟仿真实训配套软硬件系统设备，建设海洋专业虚拟仿真教学资源库，全面提升我校相关专业的职业技能水平。
1 海洋专业VR实训室信息化建设目标
1.1 VR实训室智能管理平台
构建先进实用的网络教学平台，整合、丰富数字化教学资源，创造主动式、协同式、研究式的数字化学习环境，建立师生互动的新型教学模式。建成完整统一、技术先进、覆盖全面、应用深入，高效稳定、安全可靠的数字化管理系统，提高工作效率，提高管理效率，提高决策效率，提高信息利用率，提高核心竞争力。
1.2 海洋专业VR实训室在线虚拟仿真实训平台
满足师生通过多种学习终端了解与学习专业课程，其中主要包括相应实训环境、有关的实训设备（仪器）、实训结点以及实训资源库等进行可交互式三维数字化还原的教学实训管理平台。
（1）通过虚拟仿真技术建设的虚拟仿真实训平台，可将专业课程操作流程的真实功能与步骤完全再现出来，让师生都能在虚拟仿真实训平台模拟完成实训，将传统教学方式难以传授的知识点通过具有可视化和具有互动性的虚拟仿真有效且快速地传授给学生。
（2）通过虚拟仿真技术建设的虚拟仿真实训平台，可减少实训室硬件设备建设的投入，并实现真实实训不具备或难以完成的教学功能。在涉及不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实训项目特点。
（3）通过虚拟仿真技术建设的虚拟仿真实训平台，能够为学生提供生动、逼真的学习环境，给航海学专业领域提供无限的虚拟体验，加速和巩固学生学习知识的过程。
1.3 虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心
在海洋专业VR实训室内设立虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心，主要为海洋专业教育信息化教学中的海洋专业虚拟仿真实训课程、虚拟仿真教学资源库的展示与体验所结合的综合型“虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心”。主要为VR教学实训讲解区、VR资源制作区和VR数据运算制作区、VR展示体验区相结合的综合型“VR教学实训”。
2 海洋专业VR实训室信息化建设内容
2.1 VR实训室智能管理平台
构建先进实用的网络教学平台，整合、丰富数字化教学资源，创造主动式、协同式、研究式的数字化学习环境，建立师生互动的新型教学模式。提高海洋专业VR实训室信息化水平，提高对社会的服务能力。全面提升我校海洋相关专业的电子化教学能力培训体系。
（1）门户网站模块
注册/登录：支持学生通过班级邀请码进行注册申请，由老师在后台进行审核。支持通过用户名及密码进行登录，登录时系统将会对数据进行比对，正确则登录成功，错误则无法登录。
首页：主要展示院校的一些基本信息，支持在导航条上进行不同模块之间的切换查看;显示院校的相关信息，如院校地址、联系方式、版权归属等。
中心概况：中心概况主要介绍了中心建设的基本信息，如中心介绍、发展历程、建设成果、组织结构、规章制度。
师资队伍：师资队伍主要展示仿真实训中心的师资信息。
仿真实验：仿真实验模块主要呈现所有的实验资源，显示每个实验的学习次数，学生可从此进入实验学习。
教学资源库：教学资源库内显示所有的教學资源信息，支持通过分类进行资源筛选，支持点击进入查看详细的三维资源信息，同时展示每个资源的访问量;支持对资源进行分享操作。
（2）教学管理模块
提供学校管理功能，支持对学校名称、地址、联系方式、实训数量等信息进行编辑。
提供教师管理功能，支持新增、编辑、删除、禁用教师账号;支持新增账号时进行查重，避免添加相同的账号。
提供班级管理功能，支持新增班级并给该班级指定所属教师;支持对班级名称、所属教师信息进行修改;支持删除选定的班级;支持禁用/启用选定的班级;支持查看邀请码，邀请码是班级的识别码，在学生注册账号时需要输入正确的邀请码才可进行注册。
提供学生管理功能，支持对学生账号进行新增、编辑、禁用等管理功能。
提供学生审核功能，支持对学生的注册信息是否真实有效进行审核，通过审核则注册成功并加入对应班级，不通过则注册不成功。
（3）考核管理模块
提供考试发布功能：支持教师根据课程学习进度，安排学生进行考试，支持自动从题库中抽取相应的试题形成试卷。发布考试后，学生的个人中心考核测试栏目内会出现对应的考试信息，学生可进入进行考试。
提供成绩管理功能：考试结束后，系统会自动根据学生的作答进行评分，教师可在评分完毕后查看学生的考试成绩。 提供题库管理功能：支持教师进行试题的新增，支持对试题的内容及答案进行修改，删除试题;支持单选题及判断题两种题型。
2.2 海洋专业VR实训室在线虚拟仿真实训平台
基于虚拟现实技术VR开发的海洋专业VR实训室信息化在线虚拟仿真实训平台，可满足师生通过多种学习终端对海洋专业课程，其中主要包括相应实训环境、有关的实训设备（仪器）、实训结点以及实训资源库等进行可交互式三维数字化还原的虚拟仿真教学管理实训平台。
（1）在线虚拟仿真实训平台系统设计
在线虚拟仿真实训平台系统采用BS架构，数据库采用Mysql，系统采用基于PHP，laravel框架，可支持教学资源库、船体保养虚拟仿真实验可以通过一个平台进行统一管理操作。
（2）虛拟仿真教学资源库设计
教学资源均采用在线三维立体模型进行展现，模型大小与实际大小比例为1：1，用户可对资源进行移动、旋转、缩放等交互操作。教学资源库拥有新增、编辑、删除、分类、查询功能，所有的教学资源支持文字说明及语音讲解，同时配套教学资源库编辑系统工具。本次设计的虚拟仿真教学资源库内容为：
①船体教学资源：船模通过虚拟仿真技术建设与实物相同的虚拟仿真数据资源。
②航海仪器教学资源：五大类（磁罗经、陀螺罗经、测深仪与计程仪、GPS接收机、航海雷达）航海仪器通过虚拟仿真技术建立与实物相同的虚拟仿真数据资源。
③船舶消防教学资源：消防设备、失火报警设备及其他消防用具，通过虚拟仿真技术建立与实物相同的虚拟仿真数据资源。
2.3 虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心
在海洋专业VR实训室内设立的虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心，主要为海洋专业教育信息化教学中的海洋专业虚拟仿真实训课程、虚拟仿真教学资源库的展示与体验所结合的综合型虚拟仿真实训教学平台展示与体验中心。
（1）实训教学展示区
依托本校现有场地与硬件资源，部署“在线虚拟仿真实训平台”系统以满足日常的虚拟仿真实训课程、虚拟仿真实资源库的教学内容展示：
①船体保养虚拟仿真实训
船舶各种设备的清洁工作、钢铁锈蚀的种类知识、防锈知识点及除锈操作流程的虚拟仿真实训内容采用三维虚拟仿真技术实现在计算机上构建近乎真实的船体保养过程，并应用虚拟仿真模拟技术逼真地展示相关重要工作环节，可以使学生对船体保养的工作目的、操作流程获得更直观、系统性的学习不但提高了学生学习的主动性和积极性，避免因现场实习条件不足而影响全面整体流程化学习。
②教学资源库
船体教学资源：10个船模通过虚拟仿真技术建立与实物相同的数据资源。
航海仪器教学资源：五大类（磁罗经、陀螺罗经、测深仪与计程仪、GPS接收机、航海雷达）航海仪器通过虚拟仿真技术建立与实物相同的数据资源。
船舶消防教学资源：消防设备、失火报警设备及其他消防用具，通过虚拟仿真技术建立与实物相同的数据资源。
（2）实训教学体验区
依托区域内设置的VR体验设备，制作、开发与安装可沉浸式的虚拟仿真实（验）训操作课程。让在校师生及来访宾客在空间内就可以进行专业课程虚拟仿真操作流程体验。该设备体验的内容主要作为虚拟现实“船舶驾驶技术”课程模拟操作体验用途。
体验者根据虚拟仿真数据生成航行线路，并以可视化方方式实时性显示航线轨迹，模拟真实船舶驾驶环境，包括航行过程中的设定标识物、危险物体、风浪等。系统可用文字、曲线和图像等方式实时显示航行数据（包括：马力、航速、坐标、航向、风浪、天气云图或雷达等动态参数）。
3 海洋专业VR实训室信息化建设应用
通过建设VR实训室，建设航海技术、船舶安全驾驶能力实训 VR资源库教学研的统一实训平台，集教学、实训和研发功能于一体，围绕VR/AR技术，同时跟踪技术的发展趋势，注重VR/AR各种核心技术之间的融合与灵活应用，满足日常开放的教学要求。同时注重项目实训及创新试验，各设备之间可以灵活组合。学生可以基于各种模块，按照自身的独特设计及应用，使用VR虚拟现实设备、计算机、虚拟仿真系统等，进行创新试验及其项目实训，实现VR产品及行业应用的设计和打造。
3.1 VR实训教学讲解区
为了可以多方位展示教学内容，引发学生的积极参与，更好地促进学生与学生之间、教师与学生之间的互动与协作。在教学讲解区安装一台多功能电子交互白板，教师可以灵活地把自己上课需要用到各种教学资源（包括文字、图片、动画或课件等）保存到交互式电子白板的资源库中，以便课堂上随时调用。学生也可以在交互式电子白板上进行操作，达到自主学习的目的，更有利于学生的主动参与、体会学习的愉快。
3.2 VR资源开发实训区
VR实训室共提供34个学生工位，1个教室讲台;在每个学生工位上配备1台高性能工作站、1套一体可交互VR眼镜（带手柄）、1块高性能手绘板。为了桌面的整洁及设备的维护，在无须用到VR眼镜和手绘板的课程中，我们将提供专用设备收纳箱，用于存放这些设备。同时本实训室也提供AR的教学应用场景，为每位学生配备一台AR应用终端。
3.3 VR强交互成品测试区
在VR实训室设置2个4×4㎡的蓝箱小型体验区，在体验区配备1套交互HTC VIVE设备 ，1台高清显示器;可将有代表性的教学成果、行业应用资源在此区域进行展示及体验。
3.4 VR/AR课程研发与创新创业中心
整合校内、校外的VR技术人才和专业学科教学师资，建立为本校、其他院校乃至企业服务的VR/AR课程资源研发专业队伍，由我校统一组织管理，校企专兼职教师组成项目小组，为全省各院校提供VR/AR课程开发技术支持。
4 结束语
通过海洋专业VR实训室信息化建设，为学生提供生动、逼真的学习环境，如船舶驾驶、轮机管理及海水生态养殖等，在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验，加速和巩固学生学习知识的过程。利用虚拟现实技术建立的虚拟实训室涵盖船舶驾驶、轮机管理及海水生态养殖的内容，拥有传统实训教学难以比拟的优势，全面提升我校相关专业的职业技能水平。
参考文献：
[1] 郭静.职业教育公共实训基地信息化与智慧化建设初探[J].职教通讯，2017，32（34）：74-77.
[2] 李欢欢.高职院校VR实训室建设与应用研究[J].南京广播电视大学学报，2018（2）：91-94.
【通联编辑：李雅琪】