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航空UAV虚拟/增强现实飞行错觉实验教学平台

陕西师范大学航空人因工程与人工智能心理学实验室

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实验教学
实验教学

在实验中,采用现场教学方法,由指导老师首先进行实验教学示范,进行仿真软件操作的教学,同时提醒学生在操作中需要注意的问题,让学生学会仿真软件的操作。在学生实验过程中,由教师提出实验方案让学生进行实验,由学生分析实验结论。

教学方法

在实验教学过程中主要采用了实验前的知识测试,随机生成仿真参数、网上预约等方法。通过以上方法合理安排网上的实验教学资源,加强对学生实验过程的监控、获得较好的实验效果。

实施过程

实验前预习与测试:①在实验前充分预习实验指导书的实验内容,对实验的原理、实验方法、实验操作内容和步骤有一个全面的了解。②观看实验教学视频。实验教学视频全面介绍了仿真软件功能、实验操作步骤等,通过教学视频的学习使学生更加熟悉实验内容,实验步骤等。③互动答疑。学生预习出现问题,由网上指导老师通过互动方式解答。④预习效果测试。学生在网上参加关于实验内容的问答测试,测试合格后在网上预约实验。⑤网上预约。在实验教学过程中,为了合理利用网上教学资源,要求学生进行网上预约,成功后在规定的时间内进行实验。

实验过程监控。在实验中,网上管理平台对学生的身份进行验证,记录实验的开始时间与结束时间,必要时传送终端的学生参加实验的场景。

实验1-实验8

       实验一:单因素两水平被试间设计,自变量为飞行经验(专家/新手),探讨在虚拟仿真模拟条件下,被试飞行经验不同对进场黑洞错觉的影响。

       实验二:单因素八水平被试内设计,自变量为界面信息报告类型,需在实验中针对距离信息、高度信息、速度信息的不同组合搭配进行持续的口头报告,探究在不同条件对于被试飞行进场的角度速度的影响。

       实验三:单因素三水平被试内设计,自变量为时间压力(高、中、低),被试需在实验开始前对即将进行的进场任务限定完成时间,按照时限区段完成飞行进场任务,探究时间压力在虚拟仿真模拟条件下被试进场的影响作用。

       实验四:2(飞行经验:专家,新手)×8(报告类型)混合实验设计,其中飞行经验为组间变量,探索在虚拟仿真模拟条件下,被试飞行经验与报告类型负荷对进场黑洞错觉的影响。

       实验五:2(飞行经验:专家,新手)×3(时间压力)混合实验设计,其中飞行经验为组间变量,探索在虚拟仿真模拟条件下,被试飞行经验与任务时间压力对进场黑洞错觉的影响。

       实验六:三因素混合实验设计,其中飞行经验为组间变量,报告类型与时间压力为组内变量。研究不同飞行经验的被试在不同时间压力下对于飞行角度、移动速度、目标大小、时间表征、距离和速度的报告差异,综合探讨飞行进场黑洞错觉的成因。

实验7-8采用2×2的两因素混合设计。要求四组被试根据实验要求操纵飞机,同时要求VFR+IFR组和IFR+VFR组被试特别注意,在实验进行过程中,当出现“警报”铃声(由实验者在被试飞行操作进行到4分钟后立即打开铃声)后,要求被试立即切换飞机进场方式,如“警报”之前采用目视飞行规则,那么当他们听到“警报”后立即改用仪表飞行规则,一直到操纵飞机安全着陆为止。被试间变量为资源要求,包括两个水平:低资源要求和高资源要求;被试内变量为时间线索任务和空间线索任务。为了平衡顺序效应,将两种处理采用拉丁方排序。飞行情境与实验一相同,

    资源要求。本研究将资源要求变量操纵为驾驶舱仪表信息的呈现方式。在高资源要求条件下(左),仪表信息的呈现方式要求更高的视觉资源要求(从模拟的视觉显示器上获取必要信息),需要更高的手动资源要求(操纵模拟控制)和更高的心理资源要求(认识理解、记住、计算和决定);而在低资源要求条件下(右),仪表信息的呈现方式需要较低的视觉资源要求、手动资源要求和心理资源要求,被试者只需要通过“透视镜”集中地将监控飞机状态和浏览系统参数,不需要对每个具体的仪表信息进行仔细核对。

    线索任务。本研究中,时间线索任务通过仪表飞行规则(Instrument Flight Rules,IFR)方式进近来操纵,空间线索通过目视飞行规则(Visual Flight Rules,VFR)方式进近来操纵。仪表飞行(IFR)是操作员按飞机上仪表的指示操纵飞机,判断飞机状态,测定飞机位置的飞行。因变量的测量。本实验的因变量为飞进场SD值,即操作进场的精度和偏离数据,用来描述被试在进场时接近3°下滑角的准确程度。



实施效果

1)  学生能通过教师示范学会操作仿真系统,了解飞机起飞和落地等过程。

2)  学生能够使用虚拟仿真系统操纵各种变量探索飞行。

3)  学生能够掌握黑洞错觉的心理成因及常见的作用因素,在飞行中避免黑洞错觉的发生。

4)  学生能够学会处理和分析飞行实验数据。

5)  学生能够理解进场错觉研究对航空飞行员选拔的意义并认真撰写实验报告。