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1、
VR技術(shù)對強化制圖實踐教學(xué)的影響
摘要:本文主要研究如何加強高等??茖W(xué)校針對機械制造相關(guān)專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的過程中《機械制圖》實踐教學(xué)效果。通過對現(xiàn)階段《機械制圖》的講授特點和未來學(xué)生進入職業(yè)生涯對相關(guān)知識的需求進行分析,提出應(yīng)用型人才在實際工作中對制圖素養(yǎng)的要求。針對制圖實踐教學(xué)存在的難點,對比常見教學(xué)方式的改革并總結(jié)其特性。最后,聯(lián)系現(xiàn)代計算機科學(xué)技術(shù)發(fā)展,提出利用VR技術(shù)在《機械制圖》實踐教學(xué)中展開交互式教學(xué)來強化實踐教學(xué)效果,充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,最大限度提高學(xué)習(xí)能動性。
關(guān)鍵詞:機械制圖;實踐教學(xué);VR技術(shù)
一、概述
隨著高職教育的普及性提高,高等
2、教育進入快速發(fā)展階段。高等??茖W(xué)生成為企業(yè)技能人才的主流,企業(yè)對高等??茖W(xué)校畢業(yè)生的綜合素質(zhì)高度重視。學(xué)生對所學(xué)理論知識的實踐應(yīng)用能力備受的關(guān)注,而這些多體現(xiàn)在對高職學(xué)生“職業(yè)素養(yǎng)”的要求,動手能力和解決實際問題的能力。技術(shù)型人才大多分布在企業(yè)生產(chǎn)的第一線,具備一定的實踐應(yīng)用能力會使他們的職業(yè)生涯更加廣闊,而這些都需要一定的基礎(chǔ)理論支持。作為機械工程相關(guān)專業(yè)的學(xué)生,機械制圖課程是其重要的技術(shù)基礎(chǔ)理論課程。該課程對培養(yǎng)學(xué)生識圖、讀圖和繪圖能力的培養(yǎng)非常重要,課程學(xué)習(xí)一方面要求學(xué)生具備一定空間想象力和抽象思維力,學(xué)習(xí)中還需要掌握機械制圖的一系列國家標(biāo)準(zhǔn);另一方面,要求學(xué)生在熟悉掌握制圖基本理論知識
3、之后,能利用合理的表達方案繪制出機械產(chǎn)品零件圖和裝配圖,是一門兼顧理論性和實踐性的重要的傳統(tǒng)課程。但是,《機械制圖》這門課程的抽象特性,使得這門不可撼動的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)效果并不理想??傮w原因不外乎:課程對學(xué)生自身的思維方式要求很高,需要學(xué)生具備一定的抽象思維能力、空間像能力、邏輯思維能力;由于現(xiàn)實體教學(xué)的局限,對這些初學(xué)者在眾多繁忙課業(yè)中進行該能力的培養(yǎng)是非常困難的。為了解決制圖學(xué)習(xí)難上手,難堅持,總體學(xué)習(xí)效果會掣肘學(xué)生實踐應(yīng)用能力,我們通過不同方式該課程的學(xué)習(xí)進行全方位探討。
二、教學(xué)中對制圖素養(yǎng)的的要求
圖是全世界的通用語言,工作過程中,雖然各國語言表達不同,但是
4、通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的圖紙我們能夠明白它所傳達的信息。學(xué)好機械制圖是機械制造行業(yè)從業(yè)人員的必備技能;同時,學(xué)好機械制圖是機械行業(yè)從業(yè)人員解決實際問題和實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的重要保證;另外,機械制圖中的零件圖和裝配圖在機械加工制造中的應(yīng)用非常普遍,而這些都說明《機械制圖》實踐教學(xué)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中的重要性?!稒C械制圖》課程對于大多數(shù)高職高專院校學(xué)生來說都具有很大的難度。而且,不同專業(yè)對制圖的掌握內(nèi)容的廣度,深度各有不同,因此在教學(xué)過程中,制圖相關(guān)知識的講授會從簡單到復(fù)雜,分階段,分層次的講解。從最初的點、線、面投影學(xué)習(xí);逐步增加難度,進入到第二階段的平面、曲面、空間投影的學(xué)習(xí)以及簡單體的相慣;這個學(xué)習(xí)過程初
5、階段,制圖理論較好接受,隨著元素增加,結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、高度抽象化,學(xué)習(xí)越來越困難,造成很多學(xué)生對后續(xù)部分失去了學(xué)習(xí)興趣。對于制圖學(xué)習(xí)過程中與實際生產(chǎn)工作聯(lián)系更為緊密的標(biāo)準(zhǔn)件、常用件的繪制和裝配圖的識別和繪制等重要部分知難而退,使其在今后的實際工作發(fā)展中受到很大的局限性。
三、現(xiàn)有機械制圖教學(xué)中常用的方法
(1)利用正、逆性思維培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力。在幾何要素進行投影時深刻認知并掌握“長對正、寬相等、高平齊”九字真言。反過來構(gòu)思實物時利用正投影的逆過程,反復(fù)訓(xùn)練,應(yīng)用這種逆向思維鍛煉、培養(yǎng)學(xué)生的空間抽象思維。但是,從實踐教學(xué)效果中發(fā)現(xiàn),對于較簡單幾何體投影,該方法效果明顯,當(dāng)投影
6、物體復(fù)雜,綜合度高時,難以起到相應(yīng)效果。(2)利用教具進行教學(xué),提高學(xué)生的識圖、讀圖、制圖能力。為了提高學(xué)生的制圖能力,教學(xué)過程中引進了很多真實的模型、教具,引導(dǎo)并激發(fā)學(xué)生的抽象思維能力,這種教學(xué)方式在一定程度上起到了一定的效果。但在較為復(fù)雜的零部件、組合體中,模型體積太大,模型加工太過復(fù)雜,難以實現(xiàn)其預(yù)期的目的。(3)開展現(xiàn)場教學(xué),提高制圖課程學(xué)習(xí)效果?,F(xiàn)場教學(xué)將機械制圖課堂搬到生產(chǎn)一線進行實習(xí)教學(xué),通過現(xiàn)場實習(xí),加深課堂理論知識,增加識圖、讀圖能力,側(cè)面激勵學(xué)生,增加對機械制造行業(yè)的興趣。但是,現(xiàn)場實習(xí)教學(xué)時,學(xué)生對企業(yè)環(huán)境、工作過程和生產(chǎn)環(huán)境的認識過于理想化,對于突發(fā)事件,缺乏應(yīng)有的心理
7、準(zhǔn)備;由于社會閱歷較少,學(xué)生往往缺乏安全意識,因此會造成很多安全事故,存在較多隱患,實際操作倍受限制。
四、新形勢、新教學(xué)方法的探討
現(xiàn)代社會,計算機科學(xué)技術(shù)發(fā)展日趨成熟,為了提高《機械制圖》課程的教學(xué)效果,在依托于計算機科學(xué)技術(shù)上進行了較大改革--采用VR技術(shù)結(jié)合AR技術(shù)提高機械制圖課堂教學(xué)質(zhì)量。VR技術(shù)時綜合利用計算機圖形學(xué)、仿真學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理和多傳感器技術(shù),模擬人的感覺器官功能,使人沉浸在計算機生成的虛擬境界中,并能通過人的語言、手勢進行實時交互的多維信息空間。我們通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中的“身臨其境”,能夠突破空間、
8、時間限制,感受到真實世界中無法親身經(jīng)歷的體驗。目前,國外的一些公司已經(jīng)研究出應(yīng)用VR技術(shù)的教育系統(tǒng),在互動和虛擬現(xiàn)實體驗中,利用電腦和VR顯示器,配合觸控筆,形成一個高逼真的虛擬現(xiàn)實環(huán)境,學(xué)生通過操縱虛擬的3D物體,可多角度、全方位進行觀察,分析。在《機械制圖》及相關(guān)課程教學(xué)過程利用VR技術(shù)設(shè)計逼真的三維虛擬環(huán)境,能夠使學(xué)生置身于虛擬的3D學(xué)習(xí)環(huán)境中,體驗現(xiàn)場實訓(xùn)不可能觀察到的各部件以及重要部件獨立工作的原理。學(xué)習(xí)過程中,自己動手操作儀器,一定程度上激發(fā)學(xué)生的主觀積極性,從而更好地了解構(gòu)件的構(gòu)造;同時,還可以利用并行虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),在學(xué)生之間,或者學(xué)生和指導(dǎo)教師之間進行互動,共享學(xué)習(xí)資源,激發(fā)學(xué)
9、習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)能動性;另一方面,利用VR技術(shù),學(xué)生學(xué)習(xí)時,可以突破時空限制,在條件具備時隨時隨地利用VR教學(xué)設(shè)備學(xué)習(xí)。而這些特性相對于傳統(tǒng)教學(xué),既節(jié)約了學(xué)習(xí)時間,降低了學(xué)習(xí)難度,提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率;利用VR技術(shù)還可以進行遠程真人“面對面”答疑解惑,總體學(xué)習(xí)效果跟好。
五、結(jié)語
從各方面對比,理論上VR技術(shù)具有不可比擬的優(yōu)越性。但是,受到硬件技術(shù)的局限,其發(fā)展還不完善,另外,虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)花費巨大,VR教育系統(tǒng)必須要建立一個龐大的資源庫,而目前對于一般的學(xué)校而言,做到這些含很困難。未來,把虛擬現(xiàn)實技術(shù)與實體教育有機結(jié)合,我們將會取得跟好的成績,VR技術(shù)在機械制圖實踐教學(xué)過程
10、的應(yīng)用對未來的教育效果的影響不可估量。
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