3D技術在實踐教學中的應用研究

楊雁冰

摘 要：利用計算機多媒體技術，制作各種仿真課件，創設所需要的某種虛擬情景，讓學生進行模擬實驗，可以作為實踐教學的輔助形式。這種教學形式能夠節省時間和財力，有利于培養應用型人才，但也有其局限性，不能完全代替真實的操作。

關鍵字：仿真課件；實踐教學；多媒體技術

當前，高職教育的發展已經把虛擬仿真技術推到前所未有的高度。加強實訓、實習基地建設是高等職業院校改善辦學條件、彰顯辦學特色、提高教學質量的重點，各高職院校要充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。因此高職院校必須考慮利用虛擬技術來解決當前實訓中存在的諸多問題。

1 目前高校實訓環境存在的問題

1.1 校內實訓環境與就業不一致

由于設備的規格型號千差萬別，院校只能選擇配備某一種型號，一般是同類設備中檔次較低的。設備更新換代的速度更是遠不及企業更新速度，所以設備老化及型號單一的情況普遍存在，這一現象導致學習者雖然做了實訓，但效果較差，適應工作崗位慢。

1.2 設備缺乏、更新時間長

當前，高職院校實訓室中存在的一個普遍問題就是硬件條件差，教育經費不足，生均設備費與教育部的要求相差甚遠。同時，實際生產企業的設備更新換代很快，高職院校培養出的人才無法及時適應崗位需求。很難做到教育部提到的“基地設備保持同期企業生產使用設備水平，并具有一定的超前性”的要求。

1.3 實訓時間、空間、安全性有限

首先，由于實訓設備短缺，在同一時間只能供少數的學習者實訓同一個項目，而在非實訓時間，學習者即便有時間也無法使用實訓設備，因此實訓設備的使用時間是有限的。其次，實訓設備一般需要一定的場地，即便有充足的實訓設備，也需要配合大量的實訓場地來擺放，而當前高職院校的場地都不是非常充裕，因而，當前的實物實訓在空間上也受到很大的限制。最后，在實物實訓中，由于學習者的誤操作，還可能造成一定的危險性，可能傷到學習者，也可能損壞實訓物品。這些都是當前實訓環境中存在的問題。

2 虛擬現實在教學中的憂勢

（1） 避免真實實驗或操作所帶來的各種危險。對于危險的或對人體健康有危害的實驗，一般采用電視錄像的方式來取代實驗，這樣學生無法直接參與實驗，獲得感性認識。利用虛擬現實技術進行虛擬實驗，則可免除這種顧慮。學生在虛擬實驗環境中，可以放心地去做各種危險的或危害人體的實驗。例如：虛擬的機械設備，可以避免機械系統在通電之后出現的漏電、磨損帶來的危險。

（2）能徹底打破空間、時間的限制。利用虛擬現實技術可以徹底打破空間的限制。大到宇宙天體，小至原子粒子，學生都可進入這些物體的內部進行觀察。例如：學生可進入虛擬發電廠內，考察發電機的每個部件的工作情況以及每個部件之間的相互聯系，了解整個發電過程，這是電視錄像媒體和實物媒體所無法比擬的。虛擬技術還可以突破時間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現實技術，可在很短的時間內呈現給學生觀察。

（3）能彌補教學條件的不足。在教學中，往往會因為實驗設備、實驗場地、教學經費等方面的原因，而使一些應該開設的教學實驗無法進行。利用虛擬現實系統，可彌補這些方面的不足，學生足不出戶便可以做各種各樣的實驗，獲得與真實實驗一樣的體會，從而豐富感性認識，加深對教學內容的理解。

3 虛擬現實技術在實踐教學中的應用和意義

虛擬現實技術應用于實踐教學，是計算機輔助教學的形式之一。這種教學方法可以進一步分為模擬實驗（仿真實驗）和模擬訓練。模擬實驗是使用計算機多媒體技術制作仿真課件，營造一個可供觀察并可以動手操作的實驗環境，讓學生通過動手操作，控制一些變量，引起虛擬世界中事物的一些變化。例如，利用虛擬現實技術進行物理、化學實驗等。這種模擬試驗主要是為了認識客觀世界。模擬訓練是利用計算機多媒體技術，制造一個接近真實的訓練環境，讓學生身處其中，自己動手操縱儀器，獲得經驗，掌握工作能力。如學生可以在模擬的駕駛艙里駕駛飛機、輪船等。這種模擬實驗目的在于培訓技能。當然，在教學實踐中往往是二者兼而有之。還有一種情況是單純的教學演示，把需要觀察的世界重現在學生的眼前，演示那些憑借肉眼難以看清楚的世界———宏觀或者微觀的世界。例如，宇宙的形成，地球內部的運動，或顯示一些現實中已不存在的事物如恐龍等。這種演示可以用來教學，但是因為缺少交互性，不屬于實踐教學。利用虛擬現實技術，學生能夠在模擬的超級信息化的環境中進行學習活動。

可以預測，隨著經濟和技術的不斷發展，虛擬現實技術將日益廣泛應用于各學科的實踐教學，并出現更加先進的形式，在教學中發揮更重要的作用。在使用和推廣這種教學方式時，需要注意以下幾點：

1.實事求是，具體情況具體分析。根據客觀條件進行教學模式的改革，既不要對新技術的出現視而不見而因循守舊，也不要盲目追求時髦，不要企圖用課件的演示來完全取代真實的實驗。

2.注重從思想觀念上改變教學指導思想，加強現代教育技術的培訓，使教師有能力自覺地使用虛擬現實技術進行實踐教學。

3.加強對學生自主學習能力的訓練，讓學生掌握遠程學習的技術能力，包括學會使用計算機課件、教學網絡在內的多種教學媒體，提高信息素養。

4.精心設計更好的課件，創設更加接近真實的虛擬的實習環境，幫助學生通過這種實踐教學的輔助形式，有效掌握知識，提高技能。虛擬現實技術在實踐教學方面的應用方興未艾，有著光明的前景，值得深入研究。

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