VR技術對強化制圖實踐教學的影響

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摘要:本文主要研究如何加強高等專科學校針對機械制造相關專業應用型人才培養的過程中《機械制圖》實踐教學效果。通過對現階段《機械制圖》的講授特點和未來學生進入職業生涯對相關知識的需求進行分析，提出應用型人才在實際工作中對制圖素養的要求。針對制圖實踐教學存在的難點，對比常見教學方式的改革并總結其特性。最后，聯系現代計算機科學技術發展，提出利用vr技術在《機械制圖》實踐教學中展開交互式教學來強化實踐教學效果，充分激發學生學習興趣，最大限度提高學習能動性。

關鍵詞:機械制圖;實踐教學;VR技術

一、概述

隨著高職教育的普及性提高，高等教育進入快速發展階段。高等專科學生成為企業技能人才的主流，企業對高等專科學校畢業生的綜合素質高度重視。學生對所學理論知識的實踐應用能力備受的關注，而這些多體現在對高職學生“職業素養”的要求，動手能力和解決實際問題的能力。技術型人才大多分布在企業生產的第一線，具備一定的實踐應用能力會使他們的職業生涯更加廣闊，而這些都需要一定的基礎理論支持。作為機械工程相關專業的學生，機械制圖課程是其重要的技術基礎理論課程。該課程對培養學生識圖、讀圖和繪圖能力的培養非常重要，課程學習一方面要求學生具備一定空間想象力和抽象思維力，學習中還需要掌握機械制圖的一系列國家標準;另一方面，要求學生在熟悉掌握制圖基本理論知識之后，能利用合理的表達方案繪制出機械產品零件圖和裝配圖，是一門兼顧理論性和實踐性的重要的傳統課程。但是，《機械制圖》這門課程的抽象特性，使得這門不可撼動的重要專業基礎課程學習效果并不理想。總體原因不外乎:課程對學生自身的思維方式要求很高，需要學生具備一定的抽象思維能力、空間像能力、邏輯思維能力;由于現實體教學的局限，對這些初學者在眾多繁忙課業中進行該能力的培養是非常困難的。為了解決制圖學習難上手，難堅持，總體學習效果會掣肘學生實踐應用能力，我們通過不同方式該課程的學習進行全方位探討。

二、教學中對制圖素養的的要求

圖是全世界的通用語言，工作過程中，雖然各國語言表達不同，但是通過統一標準的圖紙我們能夠明白它所傳達的信息。學好機械制圖是機械制造行業從業人員的必備技能;同時，學好機械制圖是機械行業從業人員解決實際問題和實現技術創新的重要保證;另外，機械制圖中的零件圖和裝配圖在機械加工制造中的應用非常普遍，而這些都說明《機械制圖》實踐教學在應用型人才培養過程中的重要性。《機械制圖》課程對于大多數高職高專院校學生來說都具有很大的難度。而且，不同專業對制圖的掌握內容的廣度，深度各有不同，因此在教學過程中，制圖相關知識的講授會從簡單到復雜，分階段，分層次的講解。從最初的點、線、面投影學習;逐步增加難度，進入到第二階段的平面、曲面、空間投影的學習以及簡單體的相慣;這個學習過程初階段，制圖理論較好接受，隨著元素增加，結構復雜化、高度抽象化，學習越來越困難，造成很多學生對后續部分失去了學習興趣。對于制圖學習過程中與實際生產工作聯系更為緊密的標準件、常用件的繪制和裝配圖的識別和繪制等重要部分知難而退，使其在今后的實際工作發展中受到很大的局限性。

三、現有機械制圖教學中常用的方法

(1)利用正、逆性思維培養學生的空間想象力。在幾何要素進行投影時深刻認知并掌握“長對正、寬相等、高平齊”九字真言。反過來構思實物時利用正投影的逆過程，反復訓練，應用這種逆向思維鍛煉、培養學生的空間抽象思維。但是，從實踐教學效果中發現，對于較簡單幾何體投影，該方法效果明顯，當投影物體復雜，綜合度高時，難以起到相應效果。(2)利用教具進行教學，提高學生的識圖、讀圖、制圖能力。為了提高學生的制圖能力，教學過程中引進了很多真實的模型、教具，引導并激發學生的抽象思維能力，這種教學方式在一定程度上起到了一定的效果。但在較為復雜的零部件、組合體中，模型體積太大，模型加工太過復雜，難以實現其預期的目的。(3)開展現場教學，提高制圖課程學習效果。現場教學將機械制圖課堂搬到生產一線進行實習教學，通過現場實習，加深課堂理論知識，增加識圖、讀圖能力，側面激勵學生，增加對機械制造行業的興趣。但是，現場實習教學時，學生對企業環境、工作過程和生產環境的認識過于理想化，對于突發事件，缺乏應有的心理準備;由于社會閱歷較少，學生往往缺乏安全意識，因此會造成很多安全事故，存在較多隱患，實際操作倍受限制。

四、新形勢、新教學方法的探討

現代社會，計算機科學技術發展日趨成熟，為了提高《機械制圖》課程的教學效果，在依托于計算機科學技術上進行了較大改革--采用VR技術結合AR技術提高機械制圖課堂教學質量。VR技術時綜合利用計算機圖形學、仿真學、多媒體技術、人工智能、計算機網絡技術、并行處理和多傳感器技術，模擬人的感覺器官功能，使人沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能通過人的語言、手勢進行實時交互的多維信息空間。我們通過虛擬現實系統感受到在客觀物理世界中的“身臨其境”，能夠突破空間、時間限制，感受到真實世界中無法親身經歷的體驗。目前，國外的一些公司已經研究出應用VR技術的教育系統，在互動和虛擬現實體驗中，利用電腦和VR顯示器，配合觸控筆，形成一個高逼真的虛擬現實環境，學生通過操縱虛擬的3D物體，可多角度、全方位進行觀察，分析。在《機械制圖》及相關課程教學過程利用VR技術設計逼真的三維虛擬環境，能夠使學生置身于虛擬的3D學習環境中，體驗現場實訓不可能觀察到的各部件以及重要部件獨立工作的原理。學習過程中，自己動手操作儀器，一定程度上激發學生的主觀積極性，從而更好地了解構件的構造;同時，還可以利用并行虛擬現實系統，在學生之間，或者學生和指導教師之間進行互動，共享學習資源，激發學習興趣，提高學習能動性;另一方面，利用VR技術，學生學習時，可以突破時空限制，在條件具備時隨時隨地利用VR教學設備學習。而這些特性相對于傳統教學，既節約了學習時間，降低了學習難度，提高學生學習效率;利用VR技術還可以進行遠程真人“面對面”答疑解惑，總體學習效果跟好。

五、結語

從各方面對比，理論上VR技術具有不可比擬的優越性。但是，受到硬件技術的局限，其發展還不完善，另外，虛擬現實軟件開發花費巨大，VR教育系統必須要建立一個龐大的資源庫，而目前對于一般的學校而言，做到這些含很困難。未來，把虛擬現實技術與實體教育有機結合，我們將會取得跟好的成績，VR技術在機械制圖實踐教學過程的應用對未來的教育效果的影響不可估量。

參考文獻:

［1］楊東超，王玉坤，李學志．機械制圖課程教學探討［J］．圖學學報，2007，28(2):183-186．

［2］王慧婷．《機械制圖》教學方法探討［J］．教育理論與實踐，2009(s1):94-95．

［3］楊瓊．淺談機械制圖教學中學生空間想象力的培養［J］．教育理論與實踐，2009(s1):93．

［4］孫子嫻．基于VR-Platform的三維虛擬學習環境的設計與開發［D］．上海師范大學，2009．

［5］秦小燕．信息化技術在《機械制圖》課程中的應用［J］．科技與創新，2016(23):136．

［6］趙海暉，綦耀光，牛文杰．虛擬教學平臺與機械制圖柔性教學［C］．華東六省一市工程圖學學術年會，2007．

［7］張宏，王盼盼，曹杏．工程圖學虛擬實驗系統的研究與開發［J］．機械管理開發，2013(6):68-69．

作者:雷瑛 李娜 單位:西安交通工程學院機械工程學院