冷紫旭 赵东泽 赵子玉 王冬雪

摘 要：传统的中职《机械制图》课程采用课堂说教式教學，并配以多媒体技术进行讲解，这种教学方法使得知识变得相对枯燥，难以激发学生的学习兴趣。通过虚拟现实（Virtual Reality）技术，打破以往的教学环境，创造出虚拟的三维空间，使得学生在虚拟空间内能自如地操纵机械零件，学习《机械制图》的相关知识。

关键词：中职 机械制图 虚拟现实技术

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）08（a）-0127-02

作为仿真技术的一种，虚拟现实技术是计算机技术、人机交互技术、传感技术等多种技术的高度集合，具备感知性、交互性和自主性3个特征。感知性是指使用者除了具有视觉外，还具有听觉、触觉、味觉、嗅觉等。成熟的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。交互性是指使用者对虚拟现实技术构成的模拟三维空间内物体的可操作程度和从模拟三维空间内物体得到反馈的程度。自主性是指模拟三维空间内的物体依据物理定律运动的程度。

《机械制图》作为中等职业学校机械类专业的一门专业基础课，通过有效的知识点教学和大量的实际操作，使学生在知识目标上掌握机械制图的基本知识，在能力目标上具备机械类专业所必需的空间想象能力、绘图能力、识图能力和创新能力，在情感目标上形成对《机械制图》课程的学习兴趣。

虚拟现实技术与中职《机械制图》课程的结合，可以打破传统教学中的诸多瓶颈，通过模拟三维空间的构建，为学生提供了更加直观的零件模型进行学习，使他们掌握最为直接的机械产品拆装过程，以提升他们的空间想象能力、绘图能力、创新能力等，为机械专业的学习打下良好基础，从而激发他们对机械学科的学习热情。

1 传统的《机械制图》课程中存在的问题

《机械制图》作为中等职业学校机械类专业的一门专业基础课，大部分学校都沿用了板书为主、多媒体技术为辅的传统教学方法。教师在教学中普遍使用多年来在本课程中积累的教学方法进行教学，例如：板书作图和幻灯片的动画演示，教学成果并不显著。因为中等职业学校学生活泼好动，且本课程中板书和绘图较多，机械零件的形状和机械产品的拆装并不直观，所以学生会明显感到枯燥无味，从而对本课程提不起兴趣。当前，中等职业学校《机械制图》课程急需改变传统教学模式，通过相应的课程改革，提升教学效果，激发学生的创新能力。

2 虚拟现实技术与职业教育的结合

虚拟现实技术是传统数字计算机技术广泛使用后，诞生的更高水平的多媒体技术，涵盖了计算机技术、人机交互技术、传感技术等多种技术，它利用计算机模拟三维空间，通过多种传感设备使用户沉浸到它所创造的三维动态视景和实体行为的系统中，实现用户与模拟三维空间的自然的交互。由于虚拟现实技术具有巨大优越性，它在各领域都有广泛的应用前景，在教育领域也不例外。虚拟现实技术作为一种全新的多媒体技术，将为教育领域注入新的活力和生机，一改以往的传统教学模式，带给教育前所未有的重大变革。

正因为虚拟现实技术有着沉浸性高、人机交互性好、易操作等特点，所以虚拟现实技术已被应用于职业教育，这既是虚拟现实技术快速发展的成果，也是现代职业教育技术发展的需要。虚拟现实技术目前应用于职业教育中有教学仿真平台、教学课件制作、虚拟实验室平台等。

3 基于虚拟现实技术的课程改革方法

依托虚拟现实技术，把《机械制图》中学生感到抽象难懂的内容，如机械零件的结构、机械产品的拆装等用直观的、形象的三维模型展示出来，通过动态演示方式给学生展示出逼真的零件结构和装配关系。基于虚拟现实技术的课程制作的模拟三维空间与传统教学方法相比，感知性、交互性和自主性更强，知识传播速度更快。

《机械制图》课程中的虚拟现实技术教学，主要包括虚拟零件模型、虚拟拆装等。虚拟零件模型的建立主要是展示零件的形状及结构。通过零件的模型展示，可以提高学生对机械零件的认知能力。虚拟拆装主要应用在本课程的装配图学习过程中，传统的装配图教学难以使学生深入其中，教师讲起来比较困难，学生理解也比较吃力，而虚拟拆装可以对减速器等机器的零件图、装配图、装配过程、工作原理等进行虚拟三维空间中的动画演示，提供了可以对减速器等机器进行虚拟拆装的虚拟教学环境。

4 本课程改革与创新研究的意义

4.1 改善传统教学方法

传统教学方法下的中职《机械制图》课程往往受到环境等条件的限制，难以使学生从课堂上学习到真正的机械零件结构和机械产品拆装过程。通过虚拟现实技术与《机械制图》课程的结合，打造出与本课程相关的模拟三维空间，让学生深入虚拟环境中学习本课程的知识点，从而突破传统教学方法、提高教学质量。

4.2 节约教学资源和资金投入

借助计算机技术、人机交互技术、传感器技术等技术融为一体的虚拟现实技术，相比于购买传统教学方法下的教学设备，可节约大量教学资源和资金投入。因为目前大部分中职学校的资金都比较紧张，能够投入到《机械制图》这类专业基础课程上的经费少之又少，教学设备得不到及时更新，最终达不到理想的教学效果。而虚拟现实技术可以通过网络技术、人机交互技术等搭建出模拟三维空间，使学生可以对机械零件和机械产品进行学习和简单操作，大大提高了教学效果，不同的教学场景只需通过计算机技术进行改变，这样可节约大量教学资源和资金的投入。

4.3 提升教学效果、激发学生的创新能力

从事中职的机械教育，必须跟上时代发展的步伐，创新教育理念和教学机制，大力发展创新教育，培养更多的机械类创新人才。基于虚拟现实技术的《机械制图》课程，使学生不再受制于传统教学中的条件限制，可以在虚拟现实技术创造的模拟三维空间内自如地进行操作和训练，有效提升他们的空间想象能力，从而激发他们在机械领域的创新能力。

5 结语

在以往的机械类教学中，学生始终处在两种环境中，一种是知识经验环境，另一种是书本、板书的文字环境，两者通常相互脱离，即书本上的理论知识往往脱离于实践操作。基于虚拟现实技术的《机械制图》课程改革，突破了传统教学瓶颈，可以提高学生的识图能力、空间想象能力和创新能力。目前在职业学校中的机械专业虚拟教学活动的研究，也取得了很大进展。因此，虚拟现实技术在中职机械类专业教学中有着令人鼓舞的美好前景，必将推动如《机械制图》这类机械专业课程的改革和创新教育的发展。

参考文献

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