VR全景技術在高校工程類教學中的應用研究

晏飛 管小燕

關鍵詞：VR全景技術;高校工;工程類教學;應用研究

VR又稱作虛擬現實，主要以互聯網技術為基礎，在傳統計算機服務功能上生成現實環境，為客戶營造出“可視”、“可聽”、“可觸”的數字化環境，從而增加用戶的真實體驗感。VR全景技術主要從傳統全景技術演變而來，通過圖像生成技術，將“虛擬”的手法來創設“現實”的情景，利用720°的拍攝方式將圖像和視頻進行立體化的展示，讓人有身臨其境之感。

一、VR全景技術對高校工程類教學的重要意義

在互聯網技術不斷普及和應用的時代大背景下，傳統的授課模式已經不再適用，學生對于知識的渴求和探索越來越朝著多元化邁進，因此，教師必須創新教學手段，豐富教學內涵，幫助學生在更好地理解教學知識并提高實踐能力和參與能力。工程類專業本身是一門實踐性、應用性很強的科目，通過VR全景技術交互性、沉浸性、想象性的特點，可以打破傳統工程類學科“抽象難理解”、“教學實施受限”、“實驗操作危險”的教學瓶頸，將建工程建筑的全貌用科技的形式展示出來，不僅能提高學生的學習興趣，還為工程類專業教學改革提供新的思路。如今，VR全景技術在建筑工程質量安全、建筑物設計與構造等教學中廣泛應用，教學效果顯著，學生的自學能力和課堂參與感明顯提升[1]。

二、VR全景技術在高校工程類教學中的應用研究

（一）體會教學內容

由于建筑工程類學科需要學生具備一定的立體思維能力和想象能力，但是在傳統授課過程中，很多學生缺乏發散思維和立體圖形構造能力，再加之教學工具有限，很多老師無法將建筑工程平面圖和立體圖展示出來，教學真實感不強。引入VR全景技術之后，可以打破傳統教學弊端，實現工程內容的“可視化”。比如在講解到房屋建筑學時，為了讓學生能夠看得清，聽得懂，可以將具體建筑結構的房屋構造利用VR全景技術呈現出來，讓學生親眼見證建筑內部的細節設計，利用生成的虛擬建筑，將建筑物的立體圖、剖面圖更加真實的表現出來，讓學生感受到最真實的空間布局。其次，在建筑設計方面，老師可以讓學生借助VR全景技術，去檢驗建筑設計的合理性，并鼓勵學生親自更改或重新設計一個建筑，將現實場景與虛擬技術相結合，從而提高學生的創造力和設計感。

（二）感悟工程原理

工程類學科本身具有一定的復雜性，很多學生通過自學和自行想象無法參透相關工程原理[2]。比如在適筋梁受彎教學實驗中，由于部分學生空間想象和構造能力較弱，如果在實驗過程中離實驗中心太近，又擔心混凝土崩破會波及到學生安全，這樣一來，學生對于適筋梁受彎原理不了解，教學效果不好。在引入VR全景技術之后，老師可以讓教學實驗在虛擬環境中進行，既能讓學生看見適筋梁被破壞的全過程，又能發現鋼筋變形的特點，還能在虛擬技術的幫助下，觀察到裂縫的發展變化，這些都是在傳統教學和實際生活中不能實現的。其次，利用VR全景技術還可以攻破教學難點，比如在受力狀態和受力特性的學習中，很多學生不能分辨各個零件的受力過程，只能按照教學要求來配筋，如果沒有老師指導，自己很難完成。利用VR全景技術就能將各零件應變發展過程和應力云圖展示出來，讓學生更好地明白工程原理，提高授課效果。

（三）加強教學實踐

除了工程原理教學，VR全景技術還可以應用在學生實踐操作方面[3]。比如在道路工程實踐教學中，全景呈現出道路受損形成過程和損傷修復過程，用最低的教學成本來還原最真實的施工現場。老師可以先通過教學客戶端將道路全景影像資料調取出來，讓學生先觀察路面損傷類型，利用投影球面坐標系統，精準計算圖像采集焦距，實現路面環境情境再現，學生可以“穿透”教學屏幕更加直觀地看到道路全景圖面，通過觸屏和縮放，讓其獲得更加真實的現場施工體驗。通過交互式實踐操作，提高學生的沉浸式體驗感。其次，在平法識圖教學訓練中，學生可以根據建模軟件，計算鋼筋長度、捆扎鋼筋籠，在虛擬的教學環境中觀察鋼筋籠的構造是是否符合平法圖集，讓學生更加真實地完成教學實踐。

結束語：綜上所述，VR全景技術改變了傳統的教學模式，成為新型的工程類教學工具，幫助學生更好地體會教學內容，感悟工程原理，加強教學實踐，是現代化教學的具體體現，也實現了工程教育與計算機技術的高度融合。

致謝：江蘇科技大學2021年度本科教育教學改革研究課題（XJG2021009）;江蘇科技大學機械工程學院2020年度一流專業建設教育教學改革研究課題（JGXM202006）。

參考文獻：

[1]蔡龍， 傅剛斌， 戴勇，等. VR全景技術在高校工程類教學中的應用研究[J]. 國土資源高等職業教育研究， 2019， 000（001）：2-8.

[2]葉滿珠， 廖世芳. VR技術在高校測繪工程專業實踐教學中的應用[J]. 科技風， 2020， 000（010）：63-63.

[3]朱昊東. VR技術在建筑設計教與學中的應用初探[J]. 教育研究（2630-4686）， 2019， 002（004）：P.33-34.

作者簡介：

晏飛，男，河南正陽縣人，1980.4出生，副教授，從事機械設計制造專業的教學與科研工作。