基于VR技術(shù)在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用研究

葉志敏

[摘 要]隨著電子科技的飛速發(fā)展，VR技術(shù)已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)的多個(gè)領(lǐng)域，在教育教學(xué)中也占有重要的一席之地。VR技術(shù)如何應(yīng)用于實(shí)操性很強(qiáng)的機(jī)械制圖教學(xué)中，也成為廣大的機(jī)械教育工作者不斷學(xué)習(xí)和探究的課題。

[關(guān)鍵詞]VR技術(shù);應(yīng)用;機(jī)械制圖教學(xué)

社會(huì)在進(jìn)步，教育在發(fā)展。如何借助更多更有效的媒介和教學(xué)設(shè)備，把書本中枯燥的理論知識(shí)更好地應(yīng)用于實(shí)踐生活，成為工科院校教師亟待解決的重要教學(xué)難題。而VR技術(shù)是解決這一難題的重要途徑和方法。本文將從以下幾方面試論VR技術(shù)在實(shí)操性很強(qiáng)的機(jī)械制圖這門學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用。

一、VR虛擬現(xiàn)實(shí)的概念

VR，Virtual（虛擬）Reality（現(xiàn)實(shí)）。VR技術(shù)，是指通過計(jì)算機(jī)及最新傳感器實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，讓使用者在虛擬世界中體驗(yàn)里面的各種被表述的對(duì)象，通過身體的感知，達(dá)到身臨其境的作用。在體驗(yàn)的過程中，體驗(yàn)者通過VR技術(shù)可以操控虛擬的世界和對(duì)象，通過身體各器官的感知，發(fā)揮豐富的想象空間，具有很高的真實(shí)度。現(xiàn)代科技日新月異，VR技術(shù)的運(yùn)用更為人們的生活帶來了很大的便利，虛擬與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合也成了真切的體驗(yàn)。

VR系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。硬件一般包括計(jì)算機(jī)設(shè)備及前端輸入、終端輸出設(shè)備，軟件一般包括數(shù)據(jù)庫和一些應(yīng)用軟件等。VR系統(tǒng)的中樞是計(jì)算機(jī)，虛擬仿真環(huán)境以及畫面形成都要依靠計(jì)算機(jī)這個(gè)載體來實(shí)現(xiàn);像一些數(shù)據(jù)傳感器、交互眼鏡或頭盔是交互用的輸入輸出設(shè)備;虛擬仿真世界信息都存放于數(shù)據(jù)庫中;虛擬仿真世界和立體動(dòng)畫等都是由應(yīng)用軟件生成的。VR技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生活的各個(gè)領(lǐng)域，比如在電影院中3D電影的觀看就是一個(gè)VR技術(shù)理論的應(yīng)用，3D眼鏡在此VR系統(tǒng)中起的作用就是輸入輸出設(shè)備的作用。

二、機(jī)械領(lǐng)域中的VR設(shè)計(jì)元素

1.描述性元素，以大家熟知的3D立體電影為例，以教學(xué)設(shè)備代替影片的背景，這樣學(xué)生會(huì)處于一個(gè)仿真的虛擬環(huán)境中，通過親身感知如身臨其境一般，生動(dòng)的畫面感也使學(xué)生更加易于接受抽象的理論知識(shí);2.可用性元素，用戶界面是VR系統(tǒng)的重要組成部分，在人機(jī)交互中起著先入為主的導(dǎo)入作用，好的用戶界面不但能彰顯個(gè)性，而且便于使用者靈活便捷操作，實(shí)用性很強(qiáng);3.信息呈現(xiàn)元素，是最終展現(xiàn)給大家的結(jié)果，開發(fā)者把自己的思路和成果一一展現(xiàn)給大家，要想充分理解開發(fā)者的意圖，要靠使用者對(duì)知識(shí)的充分掌握和運(yùn)用。在實(shí)踐中不易考量的知識(shí)，可以通過VR技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，比如實(shí)操培訓(xùn)、教學(xué)仿真等，可以通過虛擬模擬，給學(xué)生呈現(xiàn)一個(gè)高水平的教學(xué)仿真環(huán)境，達(dá)到虛擬與現(xiàn)實(shí)的完美融合。

三、VR技術(shù)在機(jī)械制圖中的教學(xué)實(shí)踐

日新月異的社會(huì)對(duì)機(jī)械型人才的實(shí)踐性和動(dòng)手能力的要求越來越高，但是時(shí)時(shí)滿足教學(xué)中實(shí)驗(yàn)課和實(shí)操課的進(jìn)行也并非易事，VR技術(shù)很好地彌補(bǔ)了教學(xué)中的這一難題。機(jī)械制圖是機(jī)械領(lǐng)域教學(xué)中的主要學(xué)科，也是最基礎(chǔ)的學(xué)科，機(jī)械制圖這門課程對(duì)學(xué)生的空間想象能力有很高的要求，因?yàn)闄C(jī)械制圖是用平面視圖來描述立體的機(jī)械零部件和機(jī)械裝配，良好的空間想象能力是學(xué)好機(jī)械制圖的關(guān)鍵。在如今的高?；蛑袑?shí)際教學(xué)中，三維模型已成為重要的教學(xué)工具，隨著機(jī)械類學(xué)生的大幅度增長，學(xué)校的教學(xué)資源已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際的教學(xué)需求。VR技術(shù)可以有效補(bǔ)充三維模型庫的建立，給教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)帶來了很大的便捷，也節(jié)省了教學(xué)場地。VR模型庫和傳統(tǒng)模型庫不同，可以隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)觀摩，學(xué)生在機(jī)房、教室、宿舍可以通過學(xué)校的局域網(wǎng)觀察學(xué)習(xí)，大大節(jié)省了教學(xué)資源。

四、VR技術(shù)在機(jī)械制圖中的發(fā)展前景

運(yùn)用于機(jī)械制圖教學(xué)中：1.會(huì)拓展學(xué)生的知識(shí)面。教師在教學(xué)中可以不斷增進(jìn)VR設(shè)計(jì)元素，除了學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的各種知識(shí)點(diǎn)、難點(diǎn)，還可以延伸機(jī)械類其他方面的知識(shí)，學(xué)生能學(xué)到的知識(shí)也會(huì)更加豐富;2.加深學(xué)生理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。機(jī)械制圖是傳統(tǒng)學(xué)科，時(shí)代的發(fā)展需要學(xué)生不能只限于學(xué)習(xí)表象的知識(shí)，VR技術(shù)可以推進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的步伐和更深層次地學(xué)習(xí)理論知識(shí)，VR技術(shù)教學(xué)也會(huì)跟隨教學(xué)的步伐不斷改進(jìn)，由簡入繁;3.教學(xué)形式變得更加生動(dòng)。VR技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械制圖教學(xué)課堂中，教師帶領(lǐng)學(xué)生一起進(jìn)入VR環(huán)境，帶著興趣的學(xué)生會(huì)大大提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣。在機(jī)械制圖教學(xué)中運(yùn)用VR的形式會(huì)更加多樣化，設(shè)計(jì)元素不斷豐富，交互工具的使用也會(huì)越來越多樣化，對(duì)VR教學(xué)更會(huì)有多元化的要求。

總之，在教學(xué)中不斷推廣并創(chuàng)新VR技術(shù)不是一朝一夕的事情，需要教師、學(xué)校、技術(shù)性單位多方面的配合和努力，才能順利進(jìn)行。VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用也會(huì)成為一種越來越廣泛的趨勢，逐漸成為一種不可或缺的高效教學(xué)手段。

參考文獻(xiàn)：

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[2]邸馗，于天彪，陳培媛，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014，31（10）：10-12.

[作者單位]

三門技師學(xué)院

（編輯：栗國花）