3D技術(shù)在實踐教學(xué)中的應(yīng)用研究

楊雁冰

摘 要：利用計算機(jī)多媒體技術(shù)，制作各種仿真課件，創(chuàng)設(shè)所需要的某種虛擬情景，讓學(xué)生進(jìn)行模擬實驗，可以作為實踐教學(xué)的輔助形式。這種教學(xué)形式能夠節(jié)省時間和財力，有利于培養(yǎng)應(yīng)用型人才，但也有其局限性，不能完全代替真實的操作。

關(guān)鍵字：仿真課件；實踐教學(xué)；多媒體技術(shù)

當(dāng)前，高職教育的發(fā)展已經(jīng)把虛擬仿真技術(shù)推到前所未有的高度。加強(qiáng)實訓(xùn)、實習(xí)基地建設(shè)是高等職業(yè)院校改善辦學(xué)條件、彰顯辦學(xué)特色、提高教學(xué)質(zhì)量的重點，各高職院校要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。因此高職院校必須考慮利用虛擬技術(shù)來解決當(dāng)前實訓(xùn)中存在的諸多問題。

1 目前高校實訓(xùn)環(huán)境存在的問題

1.1 校內(nèi)實訓(xùn)環(huán)境與就業(yè)不一致

由于設(shè)備的規(guī)格型號千差萬別，院校只能選擇配備某一種型號，一般是同類設(shè)備中檔次較低的。設(shè)備更新?lián)Q代的速度更是遠(yuǎn)不及企業(yè)更新速度，所以設(shè)備老化及型號單一的情況普遍存在，這一現(xiàn)象導(dǎo)致學(xué)習(xí)者雖然做了實訓(xùn)，但效果較差，適應(yīng)工作崗位慢。

1.2 設(shè)備缺乏、更新時間長

當(dāng)前，高職院校實訓(xùn)室中存在的一個普遍問題就是硬件條件差，教育經(jīng)費不足，生均設(shè)備費與教育部的要求相差甚遠(yuǎn)。同時，實際生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備更新?lián)Q代很快，高職院校培養(yǎng)出的人才無法及時適應(yīng)崗位需求。很難做到教育部提到的“基地設(shè)備保持同期企業(yè)生產(chǎn)使用設(shè)備水平，并具有一定的超前性”的要求。

1.3 實訓(xùn)時間、空間、安全性有限

首先，由于實訓(xùn)設(shè)備短缺，在同一時間只能供少數(shù)的學(xué)習(xí)者實訓(xùn)同一個項目，而在非實訓(xùn)時間，學(xué)習(xí)者即便有時間也無法使用實訓(xùn)設(shè)備，因此實訓(xùn)設(shè)備的使用時間是有限的。其次，實訓(xùn)設(shè)備一般需要一定的場地，即便有充足的實訓(xùn)設(shè)備，也需要配合大量的實訓(xùn)場地來擺放，而當(dāng)前高職院校的場地都不是非常充裕，因而，當(dāng)前的實物實訓(xùn)在空間上也受到很大的限制。最后，在實物實訓(xùn)中，由于學(xué)習(xí)者的誤操作，還可能造成一定的危險性，可能傷到學(xué)習(xí)者，也可能損壞實訓(xùn)物品。這些都是當(dāng)前實訓(xùn)環(huán)境中存在的問題。

2 虛擬現(xiàn)實在教學(xué)中的憂勢

（1） 避免真實實驗或操作所帶來的各種危險。對于危險的或?qū)θ梭w健康有危害的實驗，一般采用電視錄像的方式來取代實驗，這樣學(xué)生無法直接參與實驗，獲得感性認(rèn)識。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行虛擬實驗，則可免除這種顧慮。學(xué)生在虛擬實驗環(huán)境中，可以放心地去做各種危險的或危害人體的實驗。例如：虛擬的機(jī)械設(shè)備，可以避免機(jī)械系統(tǒng)在通電之后出現(xiàn)的漏電、磨損帶來的危險。

（2）能徹底打破空間、時間的限制。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以徹底打破空間的限制。大到宇宙天體，小至原子粒子，學(xué)生都可進(jìn)入這些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察。例如：學(xué)生可進(jìn)入虛擬發(fā)電廠內(nèi)，考察發(fā)電機(jī)的每個部件的工作情況以及每個部件之間的相互聯(lián)系，了解整個發(fā)電過程，這是電視錄像媒體和實物媒體所無法比擬的。虛擬技術(shù)還可以突破時間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可在很短的時間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生觀察。

（3）能彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足。在教學(xué)中，往往會因為實驗設(shè)備、實驗場地、教學(xué)經(jīng)費等方面的原因，而使一些應(yīng)該開設(shè)的教學(xué)實驗無法進(jìn)行。利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，可彌補(bǔ)這些方面的不足，學(xué)生足不出戶便可以做各種各樣的實驗，獲得與真實實驗一樣的體會，從而豐富感性認(rèn)識，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實踐教學(xué)中的應(yīng)用和意義

虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于實踐教學(xué)，是計算機(jī)輔助教學(xué)的形式之一。這種教學(xué)方法可以進(jìn)一步分為模擬實驗（仿真實驗）和模擬訓(xùn)練。模擬實驗是使用計算機(jī)多媒體技術(shù)制作仿真課件，營造一個可供觀察并可以動手操作的實驗環(huán)境，讓學(xué)生通過動手操作，控制一些變量，引起虛擬世界中事物的一些變化。例如，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行物理、化學(xué)實驗等。這種模擬試驗主要是為了認(rèn)識客觀世界。模擬訓(xùn)練是利用計算機(jī)多媒體技術(shù)，制造一個接近真實的訓(xùn)練環(huán)境，讓學(xué)生身處其中，自己動手操縱儀器，獲得經(jīng)驗，掌握工作能力。如學(xué)生可以在模擬的駕駛艙里駕駛飛機(jī)、輪船等。這種模擬實驗?zāi)康脑谟谂嘤?xùn)技能。當(dāng)然，在教學(xué)實踐中往往是二者兼而有之。還有一種情況是單純的教學(xué)演示，把需要觀察的世界重現(xiàn)在學(xué)生的眼前，演示那些憑借肉眼難以看清楚的世界———宏觀或者微觀的世界。例如，宇宙的形成，地球內(nèi)部的運動，或顯示一些現(xiàn)實中已不存在的事物如恐龍等。這種演示可以用來教學(xué)，但是因為缺少交互性，不屬于實踐教學(xué)。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生能夠在模擬的超級信息化的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)活動。

可以預(yù)測，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將日益廣泛應(yīng)用于各學(xué)科的實踐教學(xué)，并出現(xiàn)更加先進(jìn)的形式，在教學(xué)中發(fā)揮更重要的作用。在使用和推廣這種教學(xué)方式時，需要注意以下幾點：

1.實事求是，具體情況具體分析。根據(jù)客觀條件進(jìn)行教學(xué)模式的改革，既不要對新技術(shù)的出現(xiàn)視而不見而因循守舊，也不要盲目追求時髦，不要企圖用課件的演示來完全取代真實的實驗。

2.注重從思想觀念上改變教學(xué)指導(dǎo)思想，加強(qiáng)現(xiàn)代教育技術(shù)的培訓(xùn)，使教師有能力自覺地使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行實踐教學(xué)。

3.加強(qiáng)對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的技術(shù)能力，包括學(xué)會使用計算機(jī)課件、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的多種教學(xué)媒體，提高信息素養(yǎng)。

4.精心設(shè)計更好的課件，創(chuàng)設(shè)更加接近真實的虛擬的實習(xí)環(huán)境，幫助學(xué)生通過這種實踐教學(xué)的輔助形式，有效掌握知識，提高技能。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實踐教學(xué)方面的應(yīng)用方興未艾，有著光明的前景，值得深入研究。

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