中国现代教育装备
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 教育科技  
基于Unity 3D的弹药类虚拟仿真实验开发与教学应用
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2023-12-20 12:21:16
  [导读]在分析总结应用Unity 3D进行弹药类实验系统开发流程的基础上,自主开发了弹药及引信拆装、弹药靶场试验及外弹道虚拟仿真实验系统,解决了弹药类实验难以开出的问题,提高了学生的工程实践能力,促进了弹药类课程实验教学改革创新。

  弹药工程与爆炸技术专业是军工类专业,其专业课程涉及弹药产品的设计、测试和生产,具有专业性和实践性强的特点。由于弹药类实验常伴随瞬时高温、高压、火药气体以及爆炸冲击波等高危现象,而且实验仪器昂贵、样品有特殊性,因此,在实际教学中难以开展。

  随着虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)的迅速发展,教育部2013年开始在高校部署虚拟仿真实验中心建设工作,并在2017年组织开展国家虚拟仿真实验教学项目认定工作,将虚拟仿真实验课程列为高校重点建设的一流课程,有力推动了虚拟现实技术在教育教学中的应用。Unity 3D作为一款优质的虚拟现实开发引擎,具有支持外部资源导入、可使用多种编程语言的脚本编辑、自带着色器以及能够实现多种平台发布的特点[1],已被广泛应用于虚拟仿真实验教学。张庆峰等[2]应用Unity 3D搭建了A320飞机绕机检查教学模型,提高了飞行安全性,实现了实验教学改革的创新;汪华健等[3]针对PLC实验教学中存在器材价格昂贵和维护困难的问题,借助Unity 3D设计了一款能够用于PLC实验教学的实验系统;陈敏捷等[4]为解决液压传动进行真实实验时设备价格高和台套数少的问题,利用Unity 3D开发了液压虚拟仿真实验系统,解决了教学难题;刘闯等[5]结合扇形靶试验中杀爆弹测试难以开展的难题,基于Unity 3D开发了杀爆弹静爆实验系统;郭婷婷等[6]采用Unity 3D结合Vufori的方式,开发了用于人体解剖学课程实验教学的手机端实验系统,解决了尸源问题。综上所述,基于Unity 3D开发的虚拟仿真实验系统能够有效解决各专业实验教学中存在的实验仪器昂贵、实验材料不易得、实验操作危险性大等问题,大大提升实验教学效果。

  本文应用Unity 3D开发了弹药类课程专用的虚拟仿真实验系统(简称实验系统),解决了弹药类课程实验教学难以开出的问题,完善了弹药类课程实践教学体系。

  1 实验系统开发流程

  2 实验系统教学应用

  3 结语

  我校采用Unity 3D虚拟现实开发引擎自主开发了弹药类虚拟仿真实验教学系统。实践证明,该系统有效解决了弹药类实验课程受诸多条件限制难以开出的难题,丰富了实践教学内容,增强了学生学习的主动性,提高了学生的工程实践能力和应用相关理论解决实际工程问题的能力,有力支撑了弹药工程与爆炸技术专业高素质应用型人才培养。

  参考文献

  [1] 吴亚峰,杜化美,张月霞,等.Unity4 3D开发实战详解[M].北京:人民邮电出版社,2013.

  [2] 张庆峰,王庆洲,向淑兰.基于虚拟现实技术的A320飞机绕机检查方法研究与教学创新[J].民航学报,2022,6(2):101-103.

  [3] 汪华健,汪志锋.基于虚拟现实的仿真教学系统设计[J].计算机仿真,2022,39(4):205-209.

  [4] 陈敏捷,羊荣金,沈孟锋.虚拟现实技术在液压传动实验教学中的应用研究[J].实验技术与管理,2018,35(4):136-139.

  [5] 刘闯,曹红松,张雨,等.基于VR的杀爆弹静爆实验系统设计与开发[J].实验室研究与探索,2018,37(8):153-157.

  [6] 郭婷婷,王宁宁,王英博,等.增强现实技术在解剖学实验教学中的应用探索[J].基础医学教育,2018,20(11):1013-1016.

  [7] 张玉泽,管晓宁,丁倩,等.基于Unity3D仿真技术的转杯纺纱虚拟仿真实验建设与教学应用[J].实验技术与管理,2021,38(3):158-162.

  [8] 曹红松,刘闯,张会锁,等.兵器工程虚拟仿真实验教学体系的构建[J].实验技术与管理,2018,35(10):102-105.

  [9] 浦发.外弹道学[M].北京:国防工业出版社,1989.

王丽 刘派 沈阳工学院能源与水利学院


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