基于VR技術在機械制圖教學中的應用研究

葉志敏

[摘 要]隨著電子科技的飛速發展，VR技術已廣泛應用于現代社會的多個領域，在教育教學中也占有重要的一席之地。VR技術如何應用于實操性很強的機械制圖教學中，也成為廣大的機械教育工作者不斷學習和探究的課題。

[關鍵詞]VR技術;應用;機械制圖教學

社會在進步，教育在發展。如何借助更多更有效的媒介和教學設備，把書本中枯燥的理論知識更好地應用于實踐生活，成為工科院校教師亟待解決的重要教學難題。而VR技術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技術在實操性很強的機械制圖這門學科教學中的應用。

一、VR虛擬現實的概念

VR，Virtual（虛擬）Reality（現實）。VR技術，是指通過計算機及最新傳感器實現人機交互，讓使用者在虛擬世界中體驗里面的各種被表述的對象，通過身體的感知，達到身臨其境的作用。在體驗的過程中，體驗者通過VR技術可以操控虛擬的世界和對象，通過身體各器官的感知，發揮豐富的想象空間，具有很高的真實度。現代科技日新月異，VR技術的運用更為人們的生活帶來了很大的便利，虛擬與現實的結合也成了真切的體驗。

VR系統由硬件部分和軟件部分組成。硬件一般包括計算機設備及前端輸入、終端輸出設備，軟件一般包括數據庫和一些應用軟件等。VR系統的中樞是計算機，虛擬仿真環境以及畫面形成都要依靠計算機這個載體來實現;像一些數據傳感器、交互眼鏡或頭盔是交互用的輸入輸出設備;虛擬仿真世界信息都存放于數據庫中;虛擬仿真世界和立體動畫等都是由應用軟件生成的。VR技術已廣泛應用于生活的各個領域，比如在電影院中3D電影的觀看就是一個VR技術理論的應用，3D眼鏡在此VR系統中起的作用就是輸入輸出設備的作用。

二、機械領域中的VR設計元素

1.描述性元素，以大家熟知的3D立體電影為例，以教學設備代替影片的背景，這樣學生會處于一個仿真的虛擬環境中，通過親身感知如身臨其境一般，生動的畫面感也使學生更加易于接受抽象的理論知識;2.可用性元素，用戶界面是VR系統的重要組成部分，在人機交互中起著先入為主的導入作用，好的用戶界面不但能彰顯個性，而且便于使用者靈活便捷操作，實用性很強;3.信息呈現元素，是最終展現給大家的結果，開發者把自己的思路和成果一一展現給大家，要想充分理解開發者的意圖，要靠使用者對知識的充分掌握和運用。在實踐中不易考量的知識，可以通過VR技術來實現，比如實操培訓、教學仿真等，可以通過虛擬模擬，給學生呈現一個高水平的教學仿真環境，達到虛擬與現實的完美融合。

三、VR技術在機械制圖中的教學實踐

日新月異的社會對機械型人才的實踐性和動手能力的要求越來越高，但是時時滿足教學中實驗課和實操課的進行也并非易事，VR技術很好地彌補了教學中的這一難題。機械制圖是機械領域教學中的主要學科，也是最基礎的學科，機械制圖這門課程對學生的空間想象能力有很高的要求，因為機械制圖是用平面視圖來描述立體的機械零部件和機械裝配，良好的空間想象能力是學好機械制圖的關鍵。在如今的高校或中專實際教學中，三維模型已成為重要的教學工具，隨著機械類學生的大幅度增長，學校的教學資源已遠遠不能滿足實際的教學需求。VR技術可以有效補充三維模型庫的建立，給教師教學和學生學習帶來了很大的便捷，也節省了教學場地。VR模型庫和傳統模型庫不同，可以隨時通過網絡學習觀摩，學生在機房、教室、宿舍可以通過學校的局域網觀察學習，大大節省了教學資源。

四、VR技術在機械制圖中的發展前景

運用于機械制圖教學中：1.會拓展學生的知識面。教師在教學中可以不斷增進VR設計元素，除了學習機械制圖的各種知識點、難點，還可以延伸機械類其他方面的知識，學生能學到的知識也會更加豐富;2.加深學生理論知識的學習。機械制圖是傳統學科，時代的發展需要學生不能只限于學習表象的知識，VR技術可以推進學生學習的步伐和更深層次地學習理論知識，VR技術教學也會跟隨教學的步伐不斷改進，由簡入繁;3.教學形式變得更加生動。VR技術運用到機械制圖教學課堂中，教師帶領學生一起進入VR環境，帶著興趣的學生會大大提高學習效率和學習興趣。在機械制圖教學中運用VR的形式會更加多樣化，設計元素不斷豐富，交互工具的使用也會越來越多樣化，對VR教學更會有多元化的要求。

總之，在教學中不斷推廣并創新VR技術不是一朝一夕的事情，需要教師、學校、技術性單位多方面的配合和努力，才能順利進行。VR技術在教學中的應用也會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手段。

參考文獻：

[1]戚鵬展.淺析虛擬現實技術在機械類網絡教學中的應用[J].新校園（上旬），2017（2）：99.

[2]邸馗，于天彪，陳培媛，等.虛擬現實技術在機械工程實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2014，31（10）：10-12.

[作者單位]

三門技師學院

（編輯：栗國花）