為改善傳統(tǒng)農業(yè)機械教學過程中“老師難教，學生難懂”的局面，從虛擬仿真實訓的角度出發(fā)，以現(xiàn)代農場為原型，基于Unity3D虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺，河南蘭幻軟件技術有限公司設計開發(fā)了“農機虛擬仿真”軟件。農機虛擬仿真實現(xiàn)了虛擬農場中農機設備生產作業(yè)的虛擬可視化，并且對播種器械的認知和拆裝，維護保養(yǎng)及工作原理進行了解，具有非常大的實用性和教學價值。接下來將為大家介紹該系統(tǒng)的設計思想、實現(xiàn)內容、功能模塊等進行講解。
1.農機虛擬仿真的設計目的
本系統(tǒng)結合《農業(yè)機械學》的課程特點，為學習者塑造一定的情景，從“老師易教，學生易學”的角度出發(fā)，系統(tǒng)的設置以交互操作為主、演示教學為輔助，讓教師通過系統(tǒng)的考核監(jiān)控，了解學生在自主學習狀態(tài)下的學習情況和出現(xiàn)的問題，以及學生對農業(yè)播種機器械的自主技術學習掌握、自我認知考核等。
2.農機虛擬仿真的系統(tǒng)開發(fā)任務
農機虛擬仿真通過5個模塊實現(xiàn)以下內容：
（1）建立農業(yè)播種機工作的虛擬仿真場景，場景模型數(shù)據庫與農機設備模型數(shù)據庫的建立
（2）實現(xiàn)農業(yè)播種機的工作行走
（3）實現(xiàn)農業(yè)播種機的器械認知、拆裝、操作
3.農機虛擬仿真功能模塊：
4.登錄端口
農業(yè)播種機分為：學生端和教師端，兩個操作端口。
下圖為登錄界面：
5.農機虛擬仿真主要功能
（1）播種機理論學習
（2）播種機理論考核
（3）播種機設備認知
（4）播種機設備拆卸
（5）播種機交互式仿真教學
（6）播種機交互式仿真考核
（7）播種機立體顯示
接下來對農業(yè)播種機主要功能進行簡單圖文了解：
5.1理論學習
基礎理論包括教材文字、圖片、PPT等，按科目存放在數(shù)據庫里，學生進入該功能模塊后可點擊選擇相應的文件進行自主學習，基礎理論數(shù)據文件可通過教師端云平臺管理模塊進行上傳、刪除、修改等管理操作。主要包括：播種機的原理理論、播種機的組成構成、播種機的作業(yè)流程、播種機作業(yè)過程中的注意事項、播種機作業(yè)使用條件及影響等。
5.2題庫學習
教師端管理農業(yè)播種機的題庫內容，可以進行增刪改等操作，學生端在題庫學習界面進行題庫內容訓練，題庫主要分為判斷題和多選題。
5.3理論考核
學生根據教師端對理論考核的設置，模塊會自動隨機生成相應的試卷，進行考核?？己酥饕譃榕袛囝}考核和多選題考核。學生考核完成后，點擊右上角交卷，考核成績自動上傳至學生端和教師端，學生端直接點擊成績查詢功能便可以查詢自己考試成績，而教師端可對所有學生的分數(shù)進行統(tǒng)計分析評估。
5.4設備認知
軟件構建三維原理仿真環(huán)境，學生按照軟件功能設置指引，進入模塊進行上機實訓，對上述模塊所展示的三維設備進行交互式操作和控制，可以實現(xiàn)三種狀態(tài)的動態(tài)展示：三維動態(tài)模擬運行透明展示、三維動態(tài)模擬運行外殼隱藏展示、三維動態(tài)模擬解剖運行展示。虛擬仿真運行過程中，可以對播種機進行360度旋轉、放大、縮小、移動觀察，實現(xiàn)播種機模擬工況原理運行仿真教學和規(guī)范操作實訓教學。
爆炸式器械認知：通過“爆炸”式，播種機器械分散開來，學生通過點擊分散開來的設備，對設備完成認知。散開后設備的樣式也能夠看的非常清晰。
5.5設備拆卸、安裝
設備的拆卸及安裝：鼠標點擊設備，拖動至場景的任意地方，設備的任意地方均可以隨意拖動，拆卸的過程中，通過學習前面的板塊，便會對設備有更進一步的了解，當拆卸完成后，可以進行安裝操作，點擊飄散的設備，根據學習印象，放置原位。
學習農業(yè)播種機需要對設備有全面的了解，不僅要了解設備的名稱，更需要后期對設備進行良好的維護修理，所以，在虛擬仿真實訓內，通過設備拆卸板塊，能夠快速了解設備的安裝位置等原理，快速對設備進行掌握。
5.6交互仿真教學
該功能模塊實現(xiàn)了虛擬場景下人機交互式播種機作業(yè)的全過程，每一操作步驟均可得到提示，交互仿真操作步驟不低于10步。
5.7交互仿真考核
實踐考核主要是學生通過該功能實現(xiàn)實訓技能學習和考核，該部分緊密圍繞播種機機械裝備的作業(yè)流程，通過實踐操作和考核，使學生掌握播種機機械裝備相關理論知識、組成原理、作業(yè)流程等知識和實踐技能。
在播種機作業(yè)仿真模塊訓練成熟后，可在教師端的設置下開始仿真考核。教師端對播種機作業(yè)過程的每個步驟設置考核系數(shù)，學生根據播種機作業(yè)的每一個操作步驟完成操作，仿真考核不再有提示，考核結束后系統(tǒng)自動記錄并給出成績。
5.8立體顯示
系統(tǒng)立體顯示在液晶顯示器上即可體驗，戴立體眼鏡即可看到播種機立體的外觀樣式，有一定的沉浸感體驗，能激發(fā)學生的實訓興趣。
6.結語
通過計算機建模與仿真技術、虛擬現(xiàn)實可視化技術，以現(xiàn)代農業(yè)播種現(xiàn)場為原型，從虛擬仿真教學的角度出發(fā)，在Untity平臺上開發(fā)了農機虛擬仿真，實現(xiàn)了真實農業(yè)機械虛擬仿真，并且對設備的拆裝、維修保養(yǎng)及工作原理進行了在線展示，操作者可以通過虛擬仿真環(huán)境內反復對各種農機進行拆裝以及故障維修訓練，掌握農業(yè)播種機的內部結構、工作原理、維修保養(yǎng)等方面的知識，并且該系統(tǒng)考核模塊的設置更是對學生知識理解程度的檢驗，應用結果表明，該系統(tǒng)實現(xiàn)了“老師易教、學生易學”的教學目的，“畫面感”的場景設置提高了學生的學習興趣，有效促進學生對知識點的深層次理解以及實踐能力的增強，是農業(yè)機械教學模式的新突破。
