浅议机械制造教学中虚拟资源的开发

陈庆怡

【摘 要】我国经济正在快速发展，科学技术也在不断进步，虚拟现实技术和教学进行整合可以大大提高教学效率。在机械制造教学的过程中，虚拟资源的开发起着十分重要的作用。本文主要对虚拟资源在教学中的应用进行了浅要的分析，希望在实际的教学过程中可以有效提高课堂效率，提升教学的效果。

【关键词】机械制造；教学；虚拟资源；开发

机械制造专业是一门相对比较复杂的专业，由于机械课程涉及的零部件种类比较多，教师在课堂上难以演示，而应用虚拟资源进行教学可以有效的解决这些难题，因此虚拟资源教学是未来的一种发展趋势。

1.虚拟现实技术定义

虚拟现实技术简称VR，是近年来出现的高新技术。虚拟现实技术也被称作人工环境，该技术主要是通过电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，对使用者提供听觉、视觉的触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以没有任何限制的对三维空间内的事情进行观察。虚拟现实技术的技术关键可以分为环境建模技术、立体声合成技术、触觉反馈技术、交互技术和系统集成技术等。

2.虚拟资源开发的意义

机械制造专业是一门相对比较复杂的专业，传统机械制造的实践教学受到实验的场地、设施和手段等方面原因的影响比较严重，使教学效果和课堂效率受到一定的影响。虚拟实验室的开发可以有效实现网上的资源共享，减少设备资金的投入，同时也解决了设备更新的难题，因此虚拟实验室在我国开始大受欢迎。虚拟实验室具有的真实性和交互性等特点，能够有效满足教师和学生的需要，使教师的教学工作更加轻松，学生的学习工作更加简单。由于虚拟实验室可以对现场情景进行真实的模拟，因此取代了部分教学实验室的作用。虚拟实验技术的作用可以分为以下几个方面：第一，虚拟实验室对于解决实验的场地不足和设备更新费用的不足具有十分重要的作用。我们在机械加工实践教学过程中，容易存在着原材料的消耗以及机床、刀具磨损等方面的问题，但是应用虚拟实验室就不会存在上述问题，而且几乎不会增加任何的成本，大大的节省了教学费用。第二，虚拟实验室对于学生的自主学习有一定的促进作用。虚拟实验室可以满足学生的好奇心，激发学生的学习兴趣，学生在虚拟资源的条件下进行学习时，可以获得足够生动和丰富的信息，而且虚拟实验室的操作危险性比较小，有利于促进学生更好的学习。第三，虚拟实验技术有利于资源共享和网络化教学的实现，虚拟资源建设能够有效的实现资源共享，节约了教学的投资，同时可以对教育情境进行优化，大大的提高了学生学习的效率。

3.虚拟资源的特点

虚拟设计是指设计者在虚拟环境中进行设计，主要表现在设计者可以用不同的交互手段在虚拟环境中对参数化的模型进行修改。

就“设计”而言，传统设计的所有设计工作都是针对物理原型（或概念模型）展开的，而虚拟设计所有的设计工作都是围绕虚拟原型展开的，只要虚拟原型能达到设计要求，则实际产品必定能达到设计要求。 就“虚拟”而言，传统设计的设计者是在图纸上用线条、线框勾勒出概念设计，而虚拟设计设计者在沉浸或非沉浸环境中随时交互、实时、可视化地对原型进行反复改进，并能马上看到修改结果。一个虚拟设计系统具备三个功能：3D用户界面、选择参数、数据传送机制。

（1）3D用户界面设计者不再用2D鼠标或键盘作为交互手段，而是用手势、声音、3D虚拟菜单、球标、游戏操纵杆、触摸屏幕等多种方式进行交互。

（2）选择参数设计者用各种交互方式选择或激活一个在虚拟环境中的数据修改原来的数据，参数修改后，在虚拟环境中的模型也随之变成一个新的模型。

（3）数据传送机制模型修改后所生成的数据要传送到和虚拟环境协同工作的CAD/CAM系统中，有时又要将数据从CAD/CAM系统中返回到虚拟环境中，这种虚拟设计系统中包含一个独立的CAD/CAM系统，为虚拟环境提供建造模型的功能。在虚拟环境中所修改的模型有时还要返回到CAD/CAM系统中进行精确处理和再输出图形。因此，。这种双向数据传送机制在一个虚拟设计系统中是必要的。

4.虚拟资源在教学中的应用

4.1交互性课件

由于机械设计与制造化专业是一门相对比较枯燥的专业，容易使学生失去兴趣，因此生动形象的课件可以充分激发学生的学习兴趣，把非常复杂枯燥的东西变得更加直观形象，使学生更有学习兴趣。交互性课件还能够改变教师传统的教学方式，控制教学节奏，优化教学效果，它能保证学生对所学内容更好的理解，交互性是学习的保证，也是促进教学改革的目标。应该让学生和老师能够与课件进行互动，自主的参与到学习中去，加强对学习的印象，通过虚拟资源引导学生能够沉醉在课件之中。

4.2虚拟开放性教学

虚拟开放性教学主要是由虚拟的老师、学生和远教学生一起进行合作交流，创造人性化的教学环境，使学生能够在相对比较轻松和自在的环境中进行学习和交流。开放性教学可以对以后资源的引入更加有利，同时也有利于单元的替换。在教学的过程中，各个单元按照虚拟的方式进行交互程序，方便对软件进行维护，有利于教学的更新和教学方式的改变。

4.3虚拟实践性教学

虚拟现实技术的广泛应用可以让越来越多的教师以及相关的工作人员对实践经验进行总结，以体现教师为主导学生作为主体的学习作用，在虚拟资源中，我们可以按照学习的内容对学生进行测试，这时候就会自动打分，我们就可以根据测试的结果进行重點教学的划分工作，也可以进行对教学方案的不断更新，学生也可以通过虚拟资源来向老师提出相应的质疑，老师就会根据相应的难点进行解析。

5.虚拟资源建设的方法和主要内容

《产品工艺识读与编制》学习领域以“罗茨流量计”的典型零件的加工及产品装配为项目。利用Solide Works、Flash、3DMAX和Eon Studio等软件模拟了实际零件的机械加工过程及产品的拆装过程，建立了可实现人机交互的网络精品课的虚拟加工及装配资源。在进行产品装配体建模时，不同层次零件的装配应存在先后顺序约束，下层零件的装配优先于上层零件的装配，不同子装配体的零件可以并行装配12I。

《产品工艺识读与编制》学习领域虚拟资源的主要内容如下表1所示。

6.结语

本文主要对虚拟资源在教学中的应用进行了浅要的分析，希望在实际的教学过程中可以有效提高课堂效率，提升教学的效果。虚拟资源的开发对于促进机械设计与自动化专业教学具有十分重要的作用。 [科]

【参考文献】

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