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兰州交通大学全息课件创作中心,高铁电气化系统3D解构教学

2025-12-15

在西北广袤的土地上,一列列飞驰的高铁不仅是交通的动脉,更是技术创新的结晶。近日,作为中国铁路工程师摇篮的兰州交通大学,在教育数字化转型的轨道上再次加速。该校交通运输学院正式引入并启用了基于5G技术的全息智慧教室系统,并配套建立了“数字化课件创作中心”。这一举措首次将裸眼3D全息技术大规模应用于高铁电气化系统的教学中,通过对复杂铁路装备的逐层解构与立体还原,为传统工科教学带来了一场“可视化的革命”。

铁路运输专业是兰州交通大学历史最悠久、实力最雄厚的王牌学科。然而,在长期的教学实践中,师生们始终面临着一道难题:高铁电气化系统结构极其复杂,涉及接触网、受电弓、牵引变电所等众多精密部件,且高压电运行环境具有高度危险性。

“过去讲授接触网结构,我们只能靠平面图纸和PPT。学生很难想象那些复杂的空间几何关系,更别提理解电流在这些设备中是如何流动的。”传统的二维教学模式,在面对三维立体的工业装备时,显得捉襟见肘。实地参观虽然直观,但受限于安全规定,学生往往只能“远观而不可亵玩”,无法深入探究设备内部的构造原理。

如何让庞大而精密的铁路装备“走进”课堂,让看不见的高压电流“显形”,成为了学院教学改革的迫切需求。

走进兰州交通大学新建成的全息智慧教室,一种科幻片般的场景映入眼帘。没有厚重的VR头盔,也没有特制的3D眼镜,学生们仅仅坐在座位上,就能看到讲台前方的空气中悬浮着一套完整的、等比例缩小的高铁受电弓模型。

这是云视图研全息教室系统带来的视觉奇观。该系统利用前沿的光学干涉与衍射原理,结合高分子纳米光学材料,在特定的光场环境中实现了裸眼3D的高立体显示。

“同学们,请注意看受电弓升弓过程中的关节运动。”随着授课教师的手势操作,空中的受电弓模型开始动态演示升降动作,金属连杆的机械咬合、弹簧的伸缩变化清晰可见。更令人惊叹的是,教师通过指令,瞬间将模型“拆解”:螺丝、滑板、框架瞬间分散悬浮,学生可以清晰地看到每一个零部件的内部结构。

针对高铁电气化系统,全息技术展现了无与伦比的优势。在讲解复杂的接触网悬挂装置时,全息影像能够将零部件逐层剥离,将原本被外壳包裹的内部线圈、电路布局完全暴露在学生眼前。电流的流向被模拟成发光的光带,在三维空间中动态流动,让抽象的电路原理瞬间变得生动可感。

与单纯引进硬件设备不同,兰州交通大学此次建设的亮点在于同步启用了“数字化课件创作中心”。这标志着学校不仅是全息技术的“使用者”,更成为了全息教育资源的“生产者”。

“授人以鱼不如授人以渔。”项目负责人介绍道,云视图研提供的全息课件编辑平台,让全息内容的制作不再是专业动画师的专利。该创作中心配备了高性能的图形工作站和全息互动三维编辑软件,师生们可以像制作PPT一样,利用平台提供的素材库或导入外部3D模型,自主创作全息教学课件。

在交通运输学院,这一平台迅速成为了师生们探索技术的热土。教师们结合科研项目,将最新的高铁技术成果转化为全息课件;学生们则在课程设计中,利用平台进行铁路装备的设计与拟真实验。

例如,在进行牵引供电系统的故障模拟时,师生们共同开发了一套全息模拟方案。在全息场景中,他们可以人为设置“短路”、“断线”等故障点,观察系统在故障状态下的物理反应和保护装置的动作逻辑。这种“虚实融合”的仿真实验,不仅零风险、低成本,更给予了学生无限的试错空间,极大地培养了他们的工程实践思维。

支撑这场教学变革的,是背后强大的技术底座。根据技术方案,该系统集成了全息图像采集、5G网络传输、图像处理与全息还原等多个核心子系统。

在远程互动教学场景中,5G网络的高带宽、低延时特性发挥了关键作用。兰州交通大学的这套系统不仅服务于本校课堂,未来还将具备跨校区、跨区域的远程授课能力。通过5G网络,授课教师的1:1全息影像可以实时传输到远端教室,与异地的全息模型同步呈现。这意味着,兰州本部的名师可以“分身”到其他校区,对着同一个悬浮在空中的高铁模型,为两地的学生同步授课,真正打破了时空的物理界限。

兰州交通大学全息课件创作中心的成立,是教育数字化战略在高等工程教育领域的生动实践。它不仅解决了铁路专业教学中的痛点,更重要的是,它改变了知识的传递方式。

学生不再是被动的听众,而是成为了探索者和创造者。他们在全息世界中拆解高铁、组装电路、模拟运行,这种沉浸式的学习体验极大地激发了他们的专业兴趣和创新潜能。

“随着全息资源库的不断丰富,未来我们将构建一个涵盖机车车辆、线路工程、运输管理等全学科的‘全息数字铁路’。”兰州交通大学交通运输学院相关负责人表示。在西北这片热土上,全息技术正与百年铁道学科发生着奇妙的化学反应,为中国高铁事业培养着一代又一代具备数字化思维的大国工匠。