虚拟与实物相结合进行工程学科课程教学的研究与实践

李哲

1.适用于工程学科课程教学的方法概述

（1）传统高等学校教学方法的分类。

高校所采用的传统教学方法可分为讲授法为主的课堂教学方法、自学指导方法、实习为主的现场教学方法等。

（2）适用于工程学科课程教学的新方法。

多媒体技术是将声、文、图形、图像、视频和动画等集成于一体，使表示的信息更丰富、更直观，有助于观看者或学习者的联想和推理等思维活动。[1]

虚拟现实技术是由高速计算机系统创建的一种令人感到身临其境、可以获得与环境交互体验的虚拟世界。由于多维信息系统具有亲临其境的真实感和超越现实的虚拟性，使用者能够沉浸其中、超越其上、实时交互。[2]

2.工程学科课程教学中存在的问题

（1）理论教学方法缺乏创新，跟不上社会及行业的发展步伐，

跟不上当前各大学扩招、学科综合、课时大幅度压缩的形势。理论来源于实践，反过来又指导实践。理论知识越来越深、涉及的知识面越来越广，课程整合的幅度越来越大，客观上要求理论课时应当加大，但是实际情况是理论课时在不断地缩减。

（2）实践教学的课时严重不足，实践效果并不理想。

学生在实践教学环节学生没法随意接近先进设备，而且学校不能全部购买。同时理论课时与实践课时存在着矛盾，实践教学环节的课时严重不足。

3.虚拟与实物相结合的教学方法

（1）充分挖掘现有潜能，利用好传统的实物教学方法。

通过提供丰富多彩的多媒体资源，降低理论知识的难度，并充分利用网上资源，贮备多种风格和多种形式的多媒体素材库，突出重点，把学生的注意力集中于所学的知识上。利用好模型制作等传统教学手段，强化学生动手能力，提高学生综合素质。充分利用实践教学的有限资源，达到教学效率的最大化。

（2）创设合适的虚拟现实环境，提高教学效率。

利用多媒体技术，使用实物仿真与虚拟现实相结合的方法，建造可以虚拟演练的现代化实验实训基地，其“设备”或“部件”是“虚拟”的，可根据发展需要重新“生成”新设备，也可使“设备”和教学内容在虚拟环境中不断更新，使实践训练及时跟上技术的发展，以培养高素质的毕业生，确保培养的知识型技术人才和管理型人才能满足经济发展的要求。

（3）虚拟与实物教学方法的完美结合实现最佳教学效果。

教育是一个传授知识的过程，使学生通过亲身经历、直接体验能加速理解和巩固所学理论知识。虚拟与实物教学方法的完美结合实现最佳教学效果。最理想的教学过程应该是：在教室进行理论教学，在实验室、车间进行实践教学，在教室的虚拟工厂实训，在虚拟现实技术下操作，熟练之后，进入生产一线实践操作，使每位学生都能适应生产要求。

4.《油脂制取工艺学》教学实例

（1）教学过程。

①把整个油脂生产工艺流程的介绍安排到每一章，也就是说每一章的开始都要安排参观虚拟工厂，加深印象，强调每一加工过程对产品生产的影响。

②教学尽可能采用实物操作，比如使用大豆、芝麻、菜籽等讲解油料，通过自制和安排学生制作模型来讲解设备结构和原理等。

③充分利用自制三维设备和三维车间资源，把设备摆在学生面前，任意操作和剖切，结构和原理一目了然。

④安排一次认识实习，到油脂企业参观，使学生对所学课程内容有一个整体的真实的认识。

（2）教学效果评价。

①学生反映对设备不再有陌生感，对于书上的设备线图也容易看懂了。

②教师教学过程中没有了只是讲的感觉，仿佛是在和学生讨论，是在给企业员工做培训，而且不断会有学生提出各种问题，达到了提高学生专业素质的目的。

③这样的教学方法得到了企业专家的一致认可，并有意借鉴。

综合运用虚拟现实技术和实物教学方法可以使学生快速适应职业要求，成为熟练技能人才，进一步成为行业专家。这样对学生就业、学校招生、满足社会对应用型人才的需求，都有着极大的好处。

参考文献：

王庆延，石 潇.多媒体技术与应用.北京：清华大学出版社，2004.

吕长征.虚拟现实技术在产品设计教学中的应用.轻工科技，2013（4）.