【摘要】VR技术是现今计算机技术领域中一项包含多种学科的综合科学技术，该技术已经被运用于诸多领域。本文简单阐述了VR技术，并在分析《特种加工》课程的基础上，初步探讨了基于VR技术的《特种加工》课程建设、教学设计的方法。

【关键词】VR 特种加工 教学设计

【基金项目】项目名称：南京航空航天大学教育教学改革研究项目（2017JG0515Y）。

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）44-0253-02

VR技术可以实现三维立体交互，将貌似虚拟实则较逼真的多媒体教学应用于课堂，给学生带来身临其境的感受。基于VR技术的教学方法可以深化学生对于知识点的理解、并引导学生发挥想象力，提高其创新能力、动手能力。

一、VR技术简介

VR，Virtual Reality，即虚拟现实，指运用电脑或其他智能计算设备模拟产生一个三维立体化的虚拟世界[1]。VR技术融合了计算机图形与仿真技术、传感器检测技术、图像显示技术、多媒体技术等多项技术，通过在体验者身上佩戴显示头盔及交互手套等设备，即可让体验者感觉置身于虚拟实现的逼真环境中。体验者通过与虚拟环境进行交互体验，能够获得身临其境的真实感，从而加深对事物的印象和认识[2]。由于VR技术具有高度沉浸感的特点，已被广泛用于产品宣传、房地产、游戏、教育等行业，正日益普及于人们的日常生活。

在教育行业中，由于VR技术能够全方位调动学生的视觉、触觉、听觉等特点，对于促进学习者的掌握能力、激发学习兴趣、增强学习体验、实现知识迁移等具有独特的优势，因此得到了迅速地推广与应用。目前基于VR技术的情境教学已在中学地理、历史、生物、物理、化学、思想品德教育等多学科中得到开展。在高等教育中，VR技术主要被应用于建立虚拟训练基地、虚拟仿真校园及进行虚拟实验教学等，对于大学生对知识的掌握、运用、实践起到了重要的促进作用。

二、《特种加工》课程

特种加工，突破常规切削加工中刀具材料、能量形式的限制，通过热能、光能、电能、电化学能、化学能、声能等能量形式来去除或增加材料，主要包括电火花加工、电子束加工、激光加工等。随着新材料、新工艺、新原理的不断涌现，特种加工范畴不断发展壮大，在仪器仪表、航天器、飞机和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。

鉴于特种加工技术的重要性，我国大部分高校教育院校机械系开设了《特种加工》课程。《特种加工》课程一般涉及五大部分教学内容，分别是电火花加工、电化学加工、高能束加工、超声加工及快速成形技术，内容较多，但一般学时较短。如何在较短的学时内，引导学生对这么多典型特种加工技术有真正深刻的认识与理解，而非为了简单应付考试、机械式地死记硬背相关理论，成为困扰《特种加工》课程教师的难题。

当然，大部分高校《特种加工》课程除了课堂学习，都会安排1～2个学时的现场参观。然而，1～2个学时对于涵盖内容如此丰富的一门课程而言，确实太短，走马观花式的参观学习难以使学生对于各种特种加工技术形成强烈的感性认知，因此，这种教学方式不能真正解决《特种加工》教学难题。

三、基于VR技术的《特种加工》课程教学设计

本文针对《特种加工》课程教学学时短、涵盖内容多的矛盾，提出基于VR技术的课程教学方法，使教师在特种加工课程中，既能进行基础理论讲解，又可以引导学生在虚拟现实世界中，利用视觉、听觉等冲击进行知识记忆、吸收与强化，可以在较短学时内实现特种加工课程的“传道授业”。另外，基于VR的《特种加工》课程教学方法，还可以提高互动与合作，学生可以在虚拟互动平台中充分发挥创新思维，并进行实战模拟。

1.总体设计原则

《特种加工》课程是一门实践性很强的专业课，在南京航空航天大学该课程一般安排6周，除去绪论及考前复习，基本一周围绕一个主题（即加工技术）进行教学。基于VR技术的《特种加工》课程教学，每个主题（即加工技术）教学主要由基础理论讲解、模拟展示、虚拟平台实战三部分组成。

2.课程教学设计

（1）基础理论讲解

基础理论讲解，指的是教师围绕特种加工技术进行课件展示，课件内容要结合经典教材、国内外最新研究成果以及自身科研情况等精心组织，能够吸引学生眼球。讲解过程中，语言应精炼、不晦涩，把握重点，适当拓宽。

（2）模拟展示

教师把要特种加工技术所涉及到的机床、工件、刀具实物模型或者数学模型等预先导入虚拟现实平台，在特种加工课堂中，学生可以通过佩戴眼镜、头盔等进入教师预先设定的虚拟世界中，身临其境地进行学习。学生可以选择重复播放、旋转剖切模型等方式，充分理解每种特种加工技术的基本原理、工艺规律和加工过程等。基于VR技术的模拟展示，可以提升学习兴趣，促进知识理解。

（3）虛拟平台实战

基于上述虚拟现实环境中的模拟展示，向学生传递学习内容的同时，也拓宽了想象的空间，学生往往对于展示的这种特种加工技术有些新想法而跃跃欲试。虚拟平台为学生提供了一个这样的机会，比如学生可以设计工件、对应刀具等，然后导入虚拟现实平台，通过虚拟现实系统进行特种加工技术的模拟实战。虚拟平台实战式的教学模式，可以加深学生对于特种加工技术的理解，提高其创新能力、动手能力。

真实、情节化是VR技术的魅力所在，将VR技术与高等教育结合，将有利于高等教育的长远发展。教师要严谨地利用VR技术进行教学实践，将虚拟现实技术与课堂教学完美地融合起来[3]。本文提出的基于VR技术的特种加工课程教学方法，改变了传统的授课模式，向学生展示逼真的学习资料，使得学生可以较短课时内把内容丰富多彩的特种加工技术理解清楚，另外，利用虚拟资源为学生构造实战平台，可以提高学生的创新意识与动手能力。

参考文献：

[1]杨秀云. 谈VR技术及其在高等教育领域的应用[J].长春师范大学学报（自然科学版）， 2014 （33）.

[2]陈兆柱， 徐进. 浅谈虚拟现实（VR）技术对高等教育的影响[J]. 山东省青年管理干部学院学报， 2004 （4）.

[3]高疏寒. 基于VR技术下虚拟教学应用的思考[J].视听教学连线，2018（01）.

作者简介：

王登勇，生于1990年5月，男，汉族，江苏盐城人，讲师，博士，研究方向：特种加工。