VR技術(shù)在焊接教學(xué)課堂中的應(yīng)用

□潘 云

隨著我國現(xiàn)代化技術(shù)水平的不斷提升，對金屬工藝水平的要求也不斷提高，要求從業(yè)人員不僅要擁有豐富的理論知識(shí)，更要具有實(shí)踐生產(chǎn)能力。但是從目前焊接專業(yè)教學(xué)實(shí)際來看，受到教學(xué)環(huán)境和教學(xué)設(shè)施的影響，大多數(shù)學(xué)校和教師仍然采取先理論后教學(xué)的模式，影響了學(xué)生理論與實(shí)踐的融合，不利于培養(yǎng)焊接人才。作為一種前沿信息化技術(shù)，VR技術(shù)在焊接教學(xué)課堂中的融入有效改變了教學(xué)中的環(huán)境限制，為焊接教學(xué)提供了新的教學(xué)方法，提升了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)質(zhì)量。下面，筆者將從VR技術(shù)的概念及意義入手，具體分析它在焊接課堂教學(xué)中的應(yīng)用方法。

一、VR的概念及特點(diǎn)

VR技術(shù)又稱為臨鏡技術(shù)，是指利用計(jì)算機(jī)所創(chuàng)建的一種虛擬仿真環(huán)境。具體來說，就是利用專業(yè)計(jì)算機(jī)中的輸入輸出功能傳遞各種動(dòng)作信息，讓使用者產(chǎn)生一種與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相同的感覺。

目前，VR技術(shù)主要包含了交互性、多感知性與構(gòu)想性三方面的特點(diǎn)：交互性是指使用者在VR技術(shù)的應(yīng)用過程中不僅僅可以觀看到逼真的立體影像，還能夠通過自身行為的變化影響到VR設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備，產(chǎn)生場景的變化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與使用者之間的相互交互。多感知性是指使用者在使用過程中可以利用數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)之間的信息交互，是一種更為高層次的人機(jī)交互境界。構(gòu)想性是指在VR使用過程中，除了從視覺上感受到真實(shí)的環(huán)境之外，還可以利用各種傳感設(shè)備為使用者提供聽覺、觸覺甚至是味覺等多方面的感官刺激。

可以說，VR技術(shù)的使用讓我們的生活不再局限于真實(shí)的環(huán)境，而是可以隨時(shí)構(gòu)建一個(gè)不可能存在的環(huán)境，拓展人們的想象能力。而在高職教學(xué)中，這種前沿信息技術(shù)手段的應(yīng)用更是有效地拓展了教學(xué)手段和學(xué)科視域。

二、VR教學(xué)在高職焊接教學(xué)中的意義

1.加深學(xué)生對知識(shí)的理解程度。在過去焊接專業(yè)的教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的許多知識(shí)并不是只依靠教師教學(xué)中的傳授，而是來自于他們在生活中主動(dòng)借助他人幫助或是利用其他學(xué)習(xí)資料獲得的。因此，教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，除了要關(guān)注課本中的基本知識(shí)內(nèi)容之外，更要去激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的聯(lián)想能力，讓他們將知識(shí)點(diǎn)與自己的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，以此將新舊知識(shí)聯(lián)系在一起，加深對新知識(shí)的理解。但是，在傳統(tǒng)教學(xué)中，由于受到環(huán)境的限制，教師很難在教學(xué)中利用情境去激發(fā)學(xué)生的聯(lián)想，自然也就對學(xué)生知識(shí)的構(gòu)建造成了不利影響。而VR技術(shù)的應(yīng)用則可以有效解決這一問題，幫助教師輕松構(gòu)建出各種所需要的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的聯(lián)想意識(shí)，提高他們對知識(shí)點(diǎn)的理解能力。

2.提高學(xué)生對焊接學(xué)習(xí)的興趣。傳統(tǒng)焊接專業(yè)學(xué)習(xí)中采用教學(xué)與實(shí)踐分離的形式，學(xué)生在枯燥乏味的專業(yè)知識(shí)講解中很容易對焊接學(xué)習(xí)失去興趣，進(jìn)而是影響到之后的實(shí)踐課程。而VR技術(shù)的多感知性能夠讓學(xué)生在學(xué)習(xí)焊接的過程中受到多方面感官的刺激，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，其效果明顯優(yōu)于過去的傳統(tǒng)教學(xué)。另外，在心理學(xué)中有一項(xiàng)研究表明：人類獲取知識(shí)和信息的方式主要來自于視覺和聽覺，通常來說，人們一般能夠記住自己看到和聽到內(nèi)容的50%，而對于閱讀所獲得的內(nèi)容只能記住10%左右。而VR技術(shù)的使用正是將閱讀內(nèi)容變?yōu)閷W(xué)生可以聽到和看到的內(nèi)容，這對于對學(xué)習(xí)普遍缺乏信息的高職學(xué)生來說，可以有效提高他們的記憶水平，改變他們在學(xué)習(xí)中的畏難情緒，提高學(xué)習(xí)中的自信心，培養(yǎng)對焊接課程的學(xué)習(xí)興趣。

3.有利于教師豐富教學(xué)手段。改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，豐富教學(xué)手段是高職焊接專業(yè)改革中的一項(xiàng)重要要求。對于焊接教學(xué)來說，概念和理論知識(shí)如果單純靠教師的語言或肢體動(dòng)作描繪很難讓學(xué)生理解，而在多媒體技術(shù)的使用，雖然相對于傳統(tǒng)教學(xué)更加生動(dòng)，但也無法做到根據(jù)學(xué)生需求隨時(shí)調(diào)整圖片角度，從而因?yàn)椴粔蛘鎸?shí)而影響到教學(xué)質(zhì)量。作為前沿信息化技術(shù)手段，VR可以通過動(dòng)畫模擬的方式將抽象的概念和操作過程真實(shí)生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生能夠從各個(gè)角度進(jìn)行觀看和了解，甚至是打破實(shí)踐和空間的限制，通過最真實(shí)的方式展現(xiàn)出各種情境，有利于豐富教師在教學(xué)中的教學(xué)手段，并以此幫助學(xué)生掌握焊接技術(shù)的概念和原理。

4.有助于開展課堂實(shí)踐教學(xué)。高職教育的主要目標(biāo)是培養(yǎng)實(shí)踐型人才，但是從目前焊接專業(yè)的教學(xué)情況來看，由于教學(xué)條件的限制，學(xué)校內(nèi)實(shí)踐設(shè)備有限，學(xué)生在校期間很難隨時(shí)隨地進(jìn)行專業(yè)課程的訓(xùn)練，影響了學(xué)生的實(shí)踐能力和實(shí)踐水平。為了解決這一問題，學(xué)生可以通過VR模擬出的真實(shí)環(huán)境中反復(fù)進(jìn)行實(shí)踐操作練習(xí)，掌握正確的操作方式，提升學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)質(zhì)量。

首先，在利用VR進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的過程中，可以為學(xué)生模擬出來各種不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓他們能夠在這些虛擬的環(huán)境中反復(fù)進(jìn)行技能訓(xùn)練，了解不同環(huán)境對實(shí)踐過程的影響。其次，對于學(xué)校來說，在VR的虛擬環(huán)境中，由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)所用的設(shè)備都是虛擬的，可以減少大量的設(shè)備費(fèi)用。同時(shí)，還能夠根據(jù)當(dāng)前行業(yè)的實(shí)際情況及時(shí)更新設(shè)備的型號，讓教學(xué)緊密聯(lián)系行業(yè)現(xiàn)狀。再次，雖然虛擬練習(xí)不能夠完全替代真實(shí)的實(shí)踐操作，但是在虛擬練習(xí)過程中，學(xué)生可以反復(fù)進(jìn)行訓(xùn)練，加深自己的操作印象，有利于提升自身操作速度與操作質(zhì)量，保證真實(shí)實(shí)踐活動(dòng)能夠順利進(jìn)行。最后，在虛擬練習(xí)中，學(xué)生可以大膽進(jìn)行各種實(shí)踐嘗試，不必?fù)?dān)心造成設(shè)備損壞或是因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而產(chǎn)生的危險(xiǎn)，有利于幫助他們了解實(shí)踐中可能發(fā)生的各種狀況，并以此培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維。

三、焊接教學(xué)中VR技術(shù)的應(yīng)用策略

1.焊接教學(xué)中VR課程設(shè)計(jì)

（1）錄制理論教學(xué)模塊。理論學(xué)習(xí)是學(xué)生在焊接專業(yè)學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)。教師在利用VR技術(shù)進(jìn)行理論教學(xué)時(shí)，應(yīng)先對課程內(nèi)容進(jìn)行重新樹立和整合，保證每一章節(jié)的內(nèi)容形成獨(dú)立的模塊，并以此制作VR課件，方便學(xué)生在進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行分類選擇。同時(shí)，教師還可以將自己在課堂中的教學(xué)過程錄制下來，作為學(xué)生學(xué)習(xí)中的素材備用。

（2）錄制實(shí)踐教學(xué)模塊。實(shí)踐是焊接專業(yè)教學(xué)的重點(diǎn)，教師在進(jìn)行VR教學(xué)的實(shí)踐課程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)教學(xué)大綱，根據(jù)模塊對實(shí)踐進(jìn)行分類，將教師的講解與操作過程錄制下來，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供素材。需要注意的是，對于實(shí)踐教學(xué)來說，錄制的重點(diǎn)應(yīng)放在焊接過程中手部的動(dòng)作以及工件與焊條之間的相對位置，教師應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)范來錄制或是選擇課件。同時(shí)，還要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以根據(jù)自己的需求來調(diào)整課件播放的速度和角度，以此幫助他們更好地掌握焊接的過程和方法。

（3）焊接過程模型的制作。教師在進(jìn)行VR課件制作時(shí)，可以利用Maya軟件建立焊接過程中所使用的工具和設(shè)備模型，并將其渲染成非常逼真的虛擬工具，以此給予學(xué)生最真實(shí)的體驗(yàn)。另外，在焊接過程中，教師也可以通過動(dòng)畫制作的方式為學(xué)生增添一些必要的焊接效果，幫助學(xué)生了解最真實(shí)的焊接情境

（4）VR課件的合成與輸出。完成理論教學(xué)模塊、實(shí)踐教學(xué)模塊與模型的制作之后，教師便要將這些內(nèi)容導(dǎo)入到VR的制作軟件中，并結(jié)合所需要的事件和場所，進(jìn)行交互式的設(shè)計(jì)制作。讓學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過程中利用自己的操作行為對課件進(jìn)行視角轉(zhuǎn)換、縮放與切換。在實(shí)踐操作過程中，還要根據(jù)學(xué)生不同的操作特點(diǎn)和操作方式添加對應(yīng)的焊接實(shí)踐效果。在設(shè)置完成之后便可以進(jìn)行VR課件的輸出。

2.VR技術(shù)在焊接教學(xué)中應(yīng)用的注意問題

（1）注重理論與實(shí)踐的相互融合。理論與實(shí)踐結(jié)合是提高學(xué)生焊接專業(yè)能力的關(guān)鍵。在焊接專業(yè)教學(xué)中，教師應(yīng)先制定出完善的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃，并采用模塊教學(xué)的方式將理論內(nèi)容與實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行整合。在VR教學(xué)中也是如此，教師應(yīng)該讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)中進(jìn)行模擬實(shí)踐操作，在模擬實(shí)踐操作中鞏固理論知識(shí)學(xué)習(xí)，以此幫助他們對專業(yè)教學(xué)內(nèi)容擁有更加感性的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)習(xí)的積極性以及實(shí)踐操作能力和水平。

（2）注重VR技術(shù)的后期維護(hù)。VR技術(shù)有著廣闊的發(fā)展前景，在教學(xué)中的應(yīng)用也屬于初始階段，未來必然不斷出現(xiàn)變化。VR技術(shù)在教學(xué)中投入使用之后，難免會(huì)隨著時(shí)間的推移出現(xiàn)一些問題，這就要求教師在教學(xué)中根據(jù)學(xué)生及教學(xué)的實(shí)際情況不斷發(fā)現(xiàn)問題，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和更新，以此達(dá)到更好的教學(xué)效果。而對于高職院校來說，也必須要注重VR技術(shù)的更新，關(guān)注VR的集成功能，生成網(wǎng)站，關(guān)注VR技術(shù)的發(fā)展，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、排除潛VR教學(xué)中潛在的缺陷，為學(xué)生提供更高質(zhì)量的焊接專業(yè)教學(xué)。

（3）注重教師團(tuán)隊(duì)的專業(yè)建設(shè)。在焊接專業(yè)的教學(xué)中，教師占據(jù)著課堂教學(xué)的主導(dǎo)地位，直接影響著課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。在課堂教學(xué)中融入VR技術(shù)更是對教師的教學(xué)提出了新的要求。一方面，教師應(yīng)具備較高的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐操作能力，為教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。另一方面，則要求教師擁有一定的VR操作水平。對于教師來說，擁有一定的VR操作水平和能力是更新技術(shù)軟件的關(guān)鍵，由于VR教學(xué)中，所有的“設(shè)備”以及操作過程都是虛擬的，教師只有根據(jù)教學(xué)中的要求不斷更新虛擬環(huán)境和內(nèi)容，才能夠讓教學(xué)內(nèi)容滿足當(dāng)前行業(yè)的發(fā)展，達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才的目標(biāo)。

總之，VR技術(shù)作為一種前沿信息化技術(shù)，在當(dāng)前焊接教學(xué)中受到了越來越多學(xué)校和教師的重視。雖然它不能夠完全替代傳統(tǒng)的教學(xué)模式，但是教師仍然可以采用合適的教學(xué)方法將其與傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合，發(fā)揮出它虛擬現(xiàn)實(shí)的優(yōu)勢，提高課堂教學(xué)效果好教學(xué)質(zhì)量，并以此充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的積極性，將他們被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)變?yōu)橹鲃?dòng)探究，以此提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，為社會(huì)培養(yǎng)出更多的技術(shù)性專業(yè)焊接人才。

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