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1、
VR技術(shù)對強(qiáng)化制圖實(shí)踐教學(xué)的影響
摘要:本文主要研究如何加強(qiáng)高等??茖W(xué)校針對機(jī)械制造相關(guān)專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的過程中《機(jī)械制圖》實(shí)踐教學(xué)效果。通過對現(xiàn)階段《機(jī)械制圖》的講授特點(diǎn)和未來學(xué)生進(jìn)入職業(yè)生涯對相關(guān)知識的需求進(jìn)行分析,提出應(yīng)用型人才在實(shí)際工作中對制圖素養(yǎng)的要求。針對制圖實(shí)踐教學(xué)存在的難點(diǎn),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(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展,提出利用VR技術(shù)在《機(jī)械制圖》實(shí)踐教學(xué)中展開交互式教學(xué)來強(qiáng)化實(shí)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(dòng)性。
關(guān)鍵詞:機(jī)械制圖;實(shí)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(jìn)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(shí)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(dòng)手能力和解決實(shí)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(shí)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(jī)械工程相關(guān)專業(yè)的學(xué)生,機(jī)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(jī)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(dá)方案繪制出機(jī)械產(chǎn)品零件圖和裝配圖,是一門兼顧理論性和實(shí)踐性的重要的傳統(tǒng)課程。但是,《機(jī)械制圖》這門課程的抽象特性,使得這門不可撼動(dòng)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)效果并不理想。總體原因不外乎: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(shí)體教學(xué)的局限,對這些初學(xué)者在眾多繁忙課業(yè)中進(jìn)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(jiān)持,總體學(xué)習(xí)效果會掣肘學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力,我們通過不同方式該課程的學(xué)習(xí)進(jìn)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(dá)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(dá)的信息。學(xué)好機(jī)械制圖是機(jī)械制造行業(yè)從業(yè)人員的必備技能;同時(shí),學(xué)好機(jī)械制圖是機(jī)械行業(yè)從業(yè)人員解決實(shí)際問題和實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的重要保證;另外,機(jī)械制圖中的零件圖和裝配圖在機(jī)械加工制造中的應(yīng)用非常普遍,而這些都說明《機(jī)械制圖》實(shí)踐教學(xué)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中的重要性。《機(jī)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(diǎn)、線、面投影學(xué)習(xí);逐步增加難度,進(jìn)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(gè)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(shí)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(shí)際工作發(fā)展中受到很大的局限性。
三、現(xiàn)有機(jī)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(jìn)行投影時(shí)深刻認(rèn)知并掌握“長對正、寬相等、高平齊”九字真言。反過來構(gòu)思實(shí)物時(shí)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(shí)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(shí),難以起到相應(yīng)效果。(2)利用教具進(jìn)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(jìn)了很多真實(shí)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(shí)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。現(xiàn)場教學(xué)將機(jī)械制圖課堂搬到生產(chǎn)一線進(jìn)行實(shí)習(xí)教學(xué),通過現(xiàn)場實(shí)習(xí),加深課堂理論知識,增加識圖、讀圖能力,側(cè)面激勵(lì)學(xué)生,增加對機(jī)械制造行業(yè)的興趣。但是,現(xiàn)場實(shí)習(xí)教學(xué)時(shí),學(xué)生對企業(yè)環(huán)境、工作過程和生產(chǎn)環(huán)境的認(rèn)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(shí)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(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展日趨成熟,為了提高《機(jī)械制圖》課程的教學(xué)效果,在依托于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)上進(jìn)行了較大改革--采用VR技術(shù)結(jié)合AR技術(shù)提高機(jī)械制圖課堂教學(xué)質(zhì)量。VR技術(shù)時(shí)綜合利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中,并能通過人的語言、手勢進(jìn)行實(shí)時(shí)交互的多維信息空間。我們通過虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)間限制,感受到真實(shí)世界中無法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。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(dòng)和虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)中,利用電腦和VR顯示器,配合觸控筆,形成一個(gè)高逼真的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境,學(xué)生通過操縱虛擬的3D物體,可多角度、全方位進(jìn)行觀察,分析。在《機(jī)械制圖》及相關(guān)課程教學(xué)過程利用VR技術(shù)設(shè)計(jì)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(yàn)現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)不可能觀察到的各部件以及重要部件獨(dú)立工作的原理。學(xué)習(xí)過程中,自己動(dòng)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(shí),還可以利用并行虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),在學(xué)生之間,或者學(xué)生和指導(dǎo)教師之間進(jìn)行互動(dòng),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(dòng)性;另一方面,利用VR技術(shù),學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí),可以突破時(shí)空限制,在條件具備時(shí)隨時(shí)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(shí)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(jìn)行遠(yuǎn)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(shí)軟件開發(fā)花費(fèi)巨大,VR教育系統(tǒng)必須要建立一個(gè)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(shí)技術(shù)與實(shí)體教育有機(jī)結(jié)合,我們將會取得跟好的成績,VR技術(shù)在機(jī)械制圖實(shí)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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