2022-01-03

数字孪生可视化技术的教育场景应用

数字孪生,相比大家都已经不是很陌生,作为工业4.0的主要实现技术,最早由密歇根大学的 Michael Grieves 提出并命名为“信息镜像模型”(Information Mirroring Model),而后演变为“数字孪生”的术语。 在2012 年的时候, NASA 给出了数字孪生的概念描述:数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据,集成多学科、多尺度的仿真过程,它作为虚拟空间中对实体产品的镜像,反映了相对应物理实体产品的全生命周期过程。

数字孪生在实际应用场景中,每一个实体物体或者系统都可以有与之对应的一个数字孪生体,实体产品的各项数据会实时反应在数字孪生体中,同时数字孪生体会根据历史数据模拟,预测出实体物体的全生命周期从而反作用给实体物体,辅助完成实体的日常维护和生命周期节点预测。

对于教育培训行业,数字孪生可视化技术有着神奇的应用场景,可以改变现有的教育教学方式,提高教学质量,降低教育成本。

文化教学方面,我们可以将干巴巴的文字和数字可视化展现出来,可视化对于记忆和理解的冲击是完全有别与其他形式的,会更好的促进记忆和理解。比如老师讲地理,不是对着课本讲数字,也不是拿出一个地图来让大家看,而是一个三维的地球或者太阳系或者数字地形孪生体直接展示出来,并且可以变化各种季节,运行轨迹,天气的等场景。在这种场景下教学和培训肯定可以达到事半功倍的效果。

在实践教学方面,数字孪生技术更是有着颠覆传统教学方式的效果,传统的实操教学,需要很大的教学成本投入,包括工具,设备,材料等,而且还存在操作不当损坏设备的风险,导致传统的实操教学场景,都达不到人人教会学会的效果,毕竟有些时候,小小的一个操作失误就可能带来无法弥补的损失,所以很多时候的实操教学场景往往就是走马观花,达不到培训的效果;而这个问题,对于数字孪生技术来说有着天生的解决方案,所有的工具,设备,材料等都可以拥有一个对应的数字孪生体,孪生体的参数和物理实体的参数一完全相同,一一对应的,这样一来就出现了一个新的教学场景,学生可以在孪生体上进行实际操作,根据学生操作实时生成的参数会传递到数字孪生体中,孪生体会根据操作实时反馈出结果,并且预测可能出现的下一个产品生命周期。这样,学生不近可以最真实的学习到实操技术,还能尝试出各种不同的操作会带来哪些不同的结果,从而最大程度的达到教学培训的效果。

实际上,数字孪生可视化技术对于教育培训的应用场景远不止这些。从我们最早的黑板教学,到后来的多媒体教学,再到目前的网络教学,知识本体没有给变,但是承载知识和传达知识的载体一直在改变和进化,数字孪生可视化是元宇宙的基础呈现方式之一,也必将会首先在教育培训场景上大放异彩。

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