以3D虛擬仿真技術推進高職院校教學實訓改革的研究

史今

摘 要：在科學技術的發展下，為社會中各個行業的運行提供了便利的條件。在現今的教育領域中，先進科學技術的應用較為普遍，這樣的發展狀況，使得學校為學生提供了優質的教學服務。其中3D虛擬仿真應用到學生實踐的鍛煉和學習中，能通過便捷的方式鍛煉學生對理論知識掌握的能力。因此，在此次研究中，主要對3D虛擬仿真技術推進高職院校教學實訓改革的課題進行分析和研究，首先，對3D虛擬仿真形式教學實訓的作用予以論述，并對3D虛擬仿真形式教學實訓的建設模式、改革內容探究以及發展趨勢進行分析，此次研究旨在推廣3D虛擬仿真形式教學模式，進而為學生提供更優質的教學服務。

關鍵詞：3D虛擬仿真；教學實訓模式；實訓創新改革

中圖分類號： G712 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）03-154-2

0 引言

在現今的高職院校當中，對學生開展的教學活動具有針對性的特點，在專業課程學習過后，要為學生對理論知識掌握能力進行檢驗鍛煉和提升，這對學生的成長和專業技能的掌握具有重大的意義。而在以往實訓教學課程活動開展的過程中，由于受到環境和設備的影響，很多具有危險性的教學活動無法正常開展。這樣對學生能力和技能的鍛煉產生一定的影響。因此，在高職院校中開展3D虛擬仿真形式的教學勢在必行。

1 3D虛擬仿真形式教學實訓的作用

1.1 能夠創建仿真的教學環境

由于3D虛擬仿真形式的實訓課程能對實際的教學內容進行模擬，為學生提供了良好的鍛煉環境。采用仿真技術所建立的技能訓練，能對實際課程內容所需要的真實環境、工藝和工具進行全面的模擬，這樣的環境使得學生如入真實的環境，通過使用計算機中設計的相應系統，實現對各個單元控制操作裝置和生產設備設施采取仿真形式的操作，在這樣的模擬操作下，能夠達到相同的實驗結果，真正實現了對學生開展實訓課程教育的意義[1]。

1.2 降低學生實訓過程中潛在的安全風險

由于3D虛擬仿真形式的模擬課堂能對真實的教學環境進行模仿，仿真實訓系統為學生創設了優質的教學環境，很多具有安全隱患實訓課程無法為學生呈現。導致這樣原因的因素是高職學校的相應設備和設施不完善，很難保障學生在實訓階段的安全性。而3D虛擬實訓課堂的建立和出現，為學校解決了這樣的問題，在提升學生個人能力的同時，能保障學生專業技能和技術的熟練掌握，這對學生和學校具有重大的意義。另外，省去了教師在開展實訓教學活動中對安全方面的顧慮，能全心全意地為學生進行示范，降低了實際操作中錯誤操作導致不良后果出現的概率。

1.3 為學生獲得雙證書提供便利的條件

通過3D虛擬仿真實訓教學模式的開展，不僅能到達以上幾種教學效果，同樣提升了實訓教學課程開展的效率。這是由于在傳統的實訓課程開展的過程中，在課程準備、教師示范和學生演練等環節中，耗費了大量的時間和精力，每周開展的實訓課程的頻率較低，這樣的方式不利于學生對專業課實操能力的學習和鍛煉，延遲了學生活動實操證書的時間。而在采用3D虛擬仿真形式的實訓課程之后，學生得到鍛煉的頻率較高，增加了鍛煉自身專業技能的次數，提高了學生的實操的水平，進而提升學生的獲得雙證書的概率，為學生的證書含金量的提升提供了重要的保障[2]。

2 3D虛擬仿真形式教學實訓的建設模式

通過上文的論述得知，3D虛擬仿真形式課堂的開展，為學生提供了較為優質的學習環境，提升其自身專業實際操作能力。這是由于3D虛擬仿真課堂的開展融合了眾多先進的技術和設備，這樣實訓課堂的開展才更具有高效性。但是與此同時，也增加了學校在該方面的投資，對于普通高職院校而言，成為一種負擔。基于這樣的狀況，學校在開展這樣的教學活動的過程中，應借助相關合作單位的力量，開展校企合作來為學生創辦更好的教學環境。例如，計算機科技公司和電氣設備生產企業，在第三方的幫助下，完成對3D虛擬仿真形式實訓課堂的建設，這樣不僅能為學生提供良好的學習環境，減輕學校的經濟投資壓力，同時也為社會培養了專業性較強的綜合型人才[3]。

3 3D虛擬仿真形式教學實訓改革內容探究

3.1 實訓教學平臺的設計

3D虛擬仿真實訓教學平臺是服務于教學活動而設計的，通過對高職院校中相關零部件與組裝技術實際操作的聯系，進行完全的模仿，并最終實現在網絡平臺上，為學生的使用提供便捷的服務。在這樣的教學模式中，教師可以開展遠程教學的模式。讓學生根據3D虛擬仿真課程中的內容來鍛煉專業的技能，完成教師分發的任務，而教師也能通過這樣的平臺來完成對學生學習技能的效果進行評價。在對該平臺進行建立的過程中，應保障其支持介入市面上主流建模工具相應的模型文件，通過對內置轉換到平臺中進行設計。另外，該平臺中還需要提供更多模型庫與建模的工具，同時還可以按照學校需求實現其他課程和專業的3D虛擬仿真課程的開展[4]。

3.2 實訓課程設計的重點

在整個3D虛擬仿真課程開展的過程中，存在很多不可預計的差錯發生。因此，為了更好地避免在實際應用過程中出現多變性的事故發生，在對3D虛擬仿真課程進行設計的過程中，應注重以下幾個方面。一是對業務進行分層設計。為了保證各個仿真實訓課程順利地開展，在設計環節中，應對所有操作的流程獨立的設計，這樣能保障各個系統之間相互不受影響。二是將實訓結果進行分類設計。為了讓學生在參與實訓教學過程中獲得較大的成長，應對實訓后的效果進行評價，將成績合格與不合格進行分類設計，并對當中操作不當的部分呈現給學生，使學生明確自身存在的不足，進而及時改正。

3.3 實訓課程教學模式設計中應用的關鍵技術

在3D虛擬仿真課程進行設計的過程中，主要使用的關鍵技術有以下幾種。一是3D建模技術。由于該中特殊形式平臺和系統的設計有仿真的效果，對3D建模技術的應用必不可少，該種技術主要是通過對三維空間進行構建，并構建出三維形式的數據信息模型，能夠滿足實訓環境下資源模型的需求。其中代表性的系統軟件有Maya、3Dmax。二是3D軟件編寫程序。主要是通過計算機程序對三維物體模型進行繪制，進而實現對該模型的管理和操控，例如，位移和屬性變化。現階段，在市場上主流開發軟件經常使用的軟件是Unity3D，能對三維動畫進行設計，并能支持多種不同類別的計算機腳本語言，具有較高的智能性[5]。

4 3D虛擬仿真形式教學實訓形式展望

隨著計算機技術的開發和應用，為當前高職學校提供了有利的技術支持，同樣在科學技術和系統軟件的升級下，在未來的發展中，更多先進技術將會使用在3D虛擬仿真實訓課堂中。采用3D虛擬仿真技術的三維立體效果模型的建立、信息數據的實時交互、信息屬性的抓取的特征，將對有效促進教學實訓后得到的教學效果，有效地解決了實訓投資成本高、實訓效率低、各項資源耗費大和環境污染嚴重等方面的問題。在教學理念與3D虛擬仿真技術的升級下，3D虛擬仿真實訓教學活動的開展，能為現今更多的學生提供優質的教學服務，并在不斷的試驗和修正中得到完善和提升，進而更好地應用到各大高職院校中，為學生實訓課程的開展提供技術支持。

5 結論

通過本文的論述得知，在現今的高職院校中，對學生開展實訓的教學活動受到很大的局限，這樣不利于學生專業技能的培養和鍛煉。通過3D虛擬仿真形式實訓課程的開展，能為高職學校解決開展實訓課程面臨的難題。基于3D虛擬仿真形式實訓課堂具有眾多的優勢，單靠學校擁有的資源很難順利地完成實訓課程的改革和創新。因此，要借助于第三方的力量來完成對該種新型教學模式的設計。在本文的論述中，對3D虛擬仿真形式教學實訓改革內容進行探究，通過對實訓教學平臺的設計、實訓課程設計的重點及其應用的關鍵技術進行分析，望能促進D虛擬仿真形式實訓課程的創新和改革，進而為社會培養更多優秀的人才。

參 考 文 獻

[1] 王娟，吳永和，段曄，等.3D技術教育應用創新透視[J].現代遠程教育研究，2015，01：62-71.

[2] 梁承龍，莫品疆.建筑工程技術課程教學中虛擬實訓室的研究與實踐[J].經營管理者，2015，08：372.

[3] 周鵬，潘燕.虛擬仿真技術在高職教學中的應用[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2015，05：43-45.

[4] 林凌敏.區域教育集群下虛擬仿真實驗教學建設的探索[J].實驗技術與管理，2016，02：182-185.

[5] 王平安，林慶平.職業教育教學改革與三維互動數字化教學[J].中國職業技術教育，2011，26：58-66.