虛擬與實物相結合進行工程學科課程教學的研究與實踐

李哲

1.適用于工程學科課程教學的方法概述

（1）傳統高等學校教學方法的分類。

高校所采用的傳統教學方法可分為講授法為主的課堂教學方法、自學指導方法、實習為主的現場教學方法等。

（2）適用于工程學科課程教學的新方法。

多媒體技術是將聲、文、圖形、圖像、視頻和動畫等集成于一體，使表示的信息更豐富、更直觀，有助于觀看者或學習者的聯想和推理等思維活動。[1]

虛擬現實技術是由高速計算機系統創建的一種令人感到身臨其境、可以獲得與環境交互體驗的虛擬世界。由于多維信息系統具有親臨其境的真實感和超越現實的虛擬性，使用者能夠沉浸其中、超越其上、實時交互。[2]

2.工程學科課程教學中存在的問題

（1）理論教學方法缺乏創新，跟不上社會及行業的發展步伐，

跟不上當前各大學擴招、學科綜合、課時大幅度壓縮的形勢。理論來源于實踐，反過來又指導實踐。理論知識越來越深、涉及的知識面越來越廣，課程整合的幅度越來越大，客觀上要求理論課時應當加大，但是實際情況是理論課時在不斷地縮減。

（2）實踐教學的課時嚴重不足，實踐效果并不理想。

學生在實踐教學環節學生沒法隨意接近先進設備，而且學校不能全部購買。同時理論課時與實踐課時存在著矛盾，實踐教學環節的課時嚴重不足。

3.虛擬與實物相結合的教學方法

（1）充分挖掘現有潛能，利用好傳統的實物教學方法。

通過提供豐富多彩的多媒體資源，降低理論知識的難度，并充分利用網上資源，貯備多種風格和多種形式的多媒體素材庫，突出重點，把學生的注意力集中于所學的知識上。利用好模型制作等傳統教學手段，強化學生動手能力，提高學生綜合素質。充分利用實踐教學的有限資源，達到教學效率的最大化。

（2）創設合適的虛擬現實環境，提高教學效率。

利用多媒體技術，使用實物仿真與虛擬現實相結合的方法，建造可以虛擬演練的現代化實驗實訓基地，其“設備”或“部件”是“虛擬”的，可根據發展需要重新“生成”新設備，也可使“設備”和教學內容在虛擬環境中不斷更新，使實踐訓練及時跟上技術的發展，以培養高素質的畢業生，確保培養的知識型技術人才和管理型人才能滿足經濟發展的要求。

（3）虛擬與實物教學方法的完美結合實現最佳教學效果。

教育是一個傳授知識的過程，使學生通過親身經歷、直接體驗能加速理解和鞏固所學理論知識。虛擬與實物教學方法的完美結合實現最佳教學效果。最理想的教學過程應該是：在教室進行理論教學，在實驗室、車間進行實踐教學，在教室的虛擬工廠實訓，在虛擬現實技術下操作，熟練之后，進入生產一線實踐操作，使每位學生都能適應生產要求。

4.《油脂制取工藝學》教學實例

（1）教學過程。

①把整個油脂生產工藝流程的介紹安排到每一章，也就是說每一章的開始都要安排參觀虛擬工廠，加深印象，強調每一加工過程對產品生產的影響。

②教學盡可能采用實物操作，比如使用大豆、芝麻、菜籽等講解油料，通過自制和安排學生制作模型來講解設備結構和原理等。

③充分利用自制三維設備和三維車間資源，把設備擺在學生面前，任意操作和剖切，結構和原理一目了然。

④安排一次認識實習，到油脂企業參觀，使學生對所學課程內容有一個整體的真實的認識。

（2）教學效果評價。

①學生反映對設備不再有陌生感，對于書上的設備線圖也容易看懂了。

②教師教學過程中沒有了只是講的感覺，仿佛是在和學生討論，是在給企業員工做培訓，而且不斷會有學生提出各種問題，達到了提高學生專業素質的目的。

③這樣的教學方法得到了企業專家的一致認可，并有意借鑒。

綜合運用虛擬現實技術和實物教學方法可以使學生快速適應職業要求，成為熟練技能人才，進一步成為行業專家。這樣對學生就業、學校招生、滿足社會對應用型人才的需求，都有著極大的好處。

參考文獻：

王慶延，石 瀟.多媒體技術與應用.北京：清華大學出版社，2004.

呂長征.虛擬現實技術在產品設計教學中的應用.輕工科技，2013（4）.