基于VR/AR技術的機械課程教學方法探索

周衛東

摘要：伴隨著我國科學技術水平的提升，許多先進的技術被研發并廣泛應用在教育過程中，例如VR技術和AR技術。通過在機械專業課程教學的過程中應用虛擬現實VR技術和增強現實AR技術，這在一定程度上可以強化學生對機械課程專業知識的深入理解和掌握。通過這兩項技術的應用能夠為學生創造出如身臨其境般的學習環境，并對一些事物進行實際模擬，這可促進學生工程意識和創新能力的培養。

關鍵詞：虛擬現實;增強現實;機械教學

引文：

一些中職院校在開展傳統機械課程教學時，由于大部分的學生沒有充分的機械實際操作經驗，這導致在授課過程中大部分學生對機械課程專業原理知識不能很好理解，從而導致課堂低效的現象發生。雖然在機械課程專業知識講述時常采用動畫展示或者是視頻的方式，許多學生只了解大概的機械基礎知識。但是，通過VR/AR技術在機械課程教學中的應用能夠有效應對這些問題。

一、機械教學存在的VR/AR技術需求

為了能夠有效地提升機械教學效率，實現人才培養目標，則應對現階段機械教學中存在的問題進行深入的分析和研究，在教學的過程中應站在學生的角度對存在的問題進行探索。本文主要從機械理論教學、實驗教學、實習實訓對機械教學存在的VR/AR技術需求進行了深入地探索。

（一）理論教學

理論教學是機械課程知識教學基礎，是學生獲取專業基礎知識的重要途徑。對于機械課程而言，不僅擁有比較強的專業性，而且還是要求學生擁有豐富的實際經驗。在傳統的機械課程教學過程中雖然采用了多媒體教學、動畫展示等教學手段，但是并沒有良好得提升學生對專業機械知識的學習效率，尤其是在數控加工技術、機械制造技術基礎理論知識教學中。例如，在機械課程中的工程圖學授課的過程中，許多學生在空間能力方面存在缺陷，難以實現對二維視圖和三維視圖的有效轉換，主要體現在對主視圖的認識較強，對左視圖和俯視圖認識方面存在問題。若采用虛擬機模擬組合可直觀對機械的組合過程進行觀察和學習，這在一定程度上能夠有效地提升學生對機械專業知識的學習效率。

（二）實驗教學

實驗教學是機械課程理論知識教學的良好補充，機械課程實驗教學在一定程度上可幫助學生加深對機械專業知識的認識和學習。因為機械課程具有較強的專業性，常常在許多專業理論知識課程內容中添加實驗課程，這能夠有效地提升學生對機械知識的認識。但是，由于在每個學期都要開展大量批次的課內實驗教學，許多機械設備成本較高，在實驗教學的過程中極可能造成機械設備的損壞，并且在使用的過程中還需對其進行有效的養護，否則極可能發生故障問題。但是通過VR和AR技術對課內實驗的模擬，能夠有效的避免這些問題的發生，而且成本較低。

1.3實習實訓

實習實訓是幫助學生將機械專業理論知識與實踐有機的聯合在一起，能夠對學生的實踐能力和創新能力進行有效的培養，但是由于受到許多因素的影響，實習實訓課程并沒有取得良好的效果，難以實現對學生實踐能力和主觀能動性的培養。然而，通過VR和AR技術可實現為學生創造出實踐鍛煉的虛擬空間，能夠有效的將機械專業理論知識和實踐有機地結合在一起。

二、 VR/AR技術在機械教學的具體應用

（一）理論教學知識的具體應用

通過VR/AR技術的應用能夠有效地擺脫傳統多媒體板書的教學方式，能夠在機械課程教學的過程中創建模擬環境。例如在機械制造裝備技術課程教學的過程中，利用VR技術模擬機械制造大車間的學習環境，通過AR技術利用圖片和動畫能夠實現虛擬的三維模型和動畫疊加到真實教學場景中，這樣能夠有效地激發學生的學習興趣，提高課堂學習效率。

（二）實驗教學中的具體應用

在傳統的實驗教學中設備損壞和缺失的現象頻頻發生，通過VR/AR技術能夠有效的應對這些問題。將實驗教學中的設備儀器轉變成數字模型，再將其傳輸到所創建的虛擬數據庫，構建虛擬仿真實驗平臺。學生在實驗教學的過程中沉浸在模擬實驗環境中進行有效的學習。只有通過實際的動手實踐才能夠有效的提升學生對課程內容的理解，但是在實際的機器制造加工的過程中極可能發生安全隱患，甚至可能對一些設備造成損壞，對于一些價格昂貴、危險性較高的設備在實際教學不可以有效的應用，但是通過利用VR/AR技術的虛擬模仿，對可能發生的情景進行有效的模擬，這樣能夠幫助學生學會應急自保措施，在其日后的工作中可有效避免危險。

（三）實習實訓環節的具體應用

實習實訓是培養學生實踐能力的有效途徑，但是實習實訓需要足夠的場地和設備，由于學校受到條件因素的影響，難以有效地的進行。通過VR/AR技術能夠實現對各種實習環節、生產環境、加工場景進行有效的模擬，學生可根據自身的學習興趣有針對性地選擇實習環境，從而實現實踐能力的培養。

結束語：

將先進的虛擬現實VR技術和增強現實AR技術應用在機械課程教學的過程中，能夠擺脫傳統的機械課程教學方式，為學生創造出如身臨其境般的學習環境，提升機械知識課堂效率，最終實現人才培養目標。

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