VR全景技术在高校工程类教学中的应用研究

晏飞 管小燕

关键词：VR全景技术;高校工;工程类教学;应用研究

VR又称作虚拟现实，主要以互联网技术为基础，在传统计算机服务功能上生成现实环境，为客户营造出“可视”、“可听”、“可触”的数字化环境，从而增加用户的真实体验感。VR全景技术主要从传统全景技术演变而来，通过图像生成技术，将“虚拟”的手法来创设“现实”的情景，利用720°的拍摄方式将图像和视频进行立体化的展示，让人有身临其境之感。

一、VR全景技术对高校工程类教学的重要意义

在互联网技术不断普及和应用的时代大背景下，传统的授课模式已经不再适用，学生对于知识的渴求和探索越来越朝着多元化迈进，因此，教师必须创新教学手段，丰富教学内涵，帮助学生在更好地理解教学知识并提高实践能力和参与能力。工程类专业本身是一门实践性、应用性很强的科目，通过VR全景技术交互性、沉浸性、想象性的特点，可以打破传统工程类学科“抽象难理解”、“教学实施受限”、“实验操作危险”的教学瓶颈，将建工程建筑的全貌用科技的形式展示出来，不仅能提高学生的学习兴趣，还为工程类专业教学改革提供新的思路。如今，VR全景技术在建筑工程质量安全、建筑物设计与构造等教学中广泛应用，教学效果显著，学生的自學能力和课堂参与感明显提升[1]。

二、VR全景技术在高校工程类教学中的应用研究

（一）体会教学内容

由于建筑工程类学科需要学生具备一定的立体思维能力和想象能力，但是在传统授课过程中，很多学生缺乏发散思维和立体图形构造能力，再加之教学工具有限，很多老师无法将建筑工程平面图和立体图展示出来，教学真实感不强。引入VR全景技术之后，可以打破传统教学弊端，实现工程内容的“可视化”。比如在讲解到房屋建筑学时，为了让学生能够看得清，听得懂，可以将具体建筑结构的房屋构造利用VR全景技术呈现出来，让学生亲眼见证建筑内部的细节设计，利用生成的虚拟建筑，将建筑物的立体图、剖面图更加真实的表现出来，让学生感受到最真实的空间布局。其次，在建筑设计方面，老师可以让学生借助VR全景技术，去检验建筑设计的合理性，并鼓励学生亲自更改或重新设计一个建筑，将现实场景与虚拟技术相结合，从而提高学生的创造力和设计感。

（二）感悟工程原理

工程类学科本身具有一定的复杂性，很多学生通过自学和自行想象无法参透相关工程原理[2]。比如在适筋梁受弯教学实验中，由于部分学生空间想象和构造能力较弱，如果在实验过程中离实验中心太近，又担心混凝土崩破会波及到学生安全，这样一来，学生对于适筋梁受弯原理不了解，教学效果不好。在引入VR全景技术之后，老师可以让教学实验在虚拟环境中进行，既能让学生看见适筋梁被破坏的全过程，又能发现钢筋变形的特点，还能在虚拟技术的帮助下，观察到裂缝的发展变化，这些都是在传统教学和实际生活中不能实现的。其次，利用VR全景技术还可以攻破教学难点，比如在受力状态和受力特性的学习中，很多学生不能分辨各个零件的受力过程，只能按照教学要求来配筋，如果没有老师指导，自己很难完成。利用VR全景技术就能将各零件应变发展过程和应力云图展示出来，让学生更好地明白工程原理，提高授课效果。

（三）加强教学实践

除了工程原理教学，VR全景技术还可以应用在学生实践操作方面[3]。比如在道路工程实践教学中，全景呈现出道路受损形成过程和损伤修复过程，用最低的教学成本来还原最真实的施工现场。老师可以先通过教学客户端将道路全景影像资料调取出来，让学生先观察路面损伤类型，利用投影球面坐标系统，精准计算图像采集焦距，实现路面环境情境再现，学生可以“穿透”教学屏幕更加直观地看到道路全景图面，通过触屏和缩放，让其获得更加真实的现场施工体验。通过交互式实践操作，提高学生的沉浸式体验感。其次，在平法识图教学训练中，学生可以根据建模软件，计算钢筋长度、捆扎钢筋笼，在虚拟的教学环境中观察钢筋笼的构造是是否符合平法图集，让学生更加真实地完成教学实践。

结束语：综上所述，VR全景技术改变了传统的教学模式，成为新型的工程类教学工具，帮助学生更好地体会教学内容，感悟工程原理，加强教学实践，是现代化教学的具体体现，也实现了工程教育与计算机技术的高度融合。

致谢：江苏科技大学2021年度本科教育教学改革研究课题（XJG2021009）;江苏科技大学机械工程学院2020年度一流专业建设教育教学改革研究课题（JGXM202006）。

参考文献：

[1]蔡龙， 傅刚斌， 戴勇，等. VR全景技术在高校工程类教学中的应用研究[J]. 国土资源高等职业教育研究， 2019， 000（001）：2-8.

[2]叶满珠， 廖世芳. VR技术在高校测绘工程专业实践教学中的应用[J]. 科技风， 2020， 000（010）：63-63.

[3]朱昊东. VR技术在建筑设计教与学中的应用初探[J]. 教育研究（2630-4686）， 2019， 002（004）：P.33-34.

作者简介：

晏飞，男，河南正阳县人，1980.4出生，副教授，从事机械设计制造专业的教学与科研工作。