李新明
山东工业职业学院 山东 淄博 255000
摘要：虚拟现实技术通过利用计算机仿真等电子设备的现实条件，为机械电气工程实践练习的成功实施提供了重要的工具。基于虚拟现实技术的教学和实训，提升学生的专业学习兴趣，消除了学生操作实际设备的安全隐患，节省了教育教学成本。文章对目前大多数高职院校机械类专业的实验教学分析其存在的问题，并对虚拟现实技术如何运用在实训教学上进行探讨，表明虚拟现实技术的灵活运用，对理论与实践相结合的教学有很大的实际帮助。
关键词：虚拟现实技术;高职机械专业;实验教学;应用;
引言
虚拟现实技术是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术等的集合，是指借助计算机技术模拟一个实时动态的三维立体逼真环境，利用传感技术在该环境中拥有人所具有的视觉、听觉、触觉、力觉、运动等感知能力，创造出一种崭新的人机交互状态。目前被广泛应用于游戏、旅游、医学、室内设计、房产开发等领域。虚拟现实技术同样也被广泛应用于教育领域，国内很多高校都积极研究虚拟现实技术及其应用。早在2012年由华中科技大学、北京航空航天大学、上海交通大学、北京邮电大学、电大在线远程教育技术有限公司联合开展的“十一五”国家科技支撑计划“虚拟实验教学环境关键技术研究与应用示范”项目成功获得教育部验收，其中机械类选择了《机械原理》《机械设计》《机械制造基础》《金属工艺学》《机械工程测试技术基础》《机械工程控制基础》《机电传动技术》等7门课程进行了教学实验改革和虚拟实验平台的搭建。为解决了虚拟实验环节中的一些共性的、基础性的技术难题，为真正意义上建立和推广虚拟实验系统做出了很大贡献.
一、高职机械类实验实训课程的教学现状
高职院校一直致力于培养高端技术型和技能型人才，通过系列化的实验实训课程教学，培养起学生过硬的实践技能以及相应的岗位适应能力。高等职业院校机械类专业教学尤其应注重培养学生熟练的操作技能，使学生在学校学习阶段就能够接触甚至学会工作中需要具备的各种能力，但目前，对于大部分高职院校，理论课仍然大于实验实训课，还存在一些显著的问题。
（一）理论—实训无法有机结合
大多数高职院校对于本门课程的教学依然采用理论先行，实训其后的模式，并且理论课和实训课大部分院校不同的教师任教，理论课教师也没有丰富的实践经验，这将严重导致理论实践无法有机结合。一方面，理论课老师在教学过程当中涉及实训环节的时候不能及时带学生进行实训，也由于自身实践能力较低，只能照本宣科；另一方面，实训课老师大部分没有系统化的理论知识，进行实训教学时无法使学生及时获得相关理论知识。这不仅使本门课程的教学难度增大，也不利于学生对课程内容的理解与掌握。
（二）实验实训课程所需要的软、硬件设施不够完善
对于机械类专业实验实训课程来说，正常的开展实践教学活动往往需要完善的软、硬件设备。但是由于高职院校的生源数量逐年增长，实训设施建设跟不上发展等问题，使正常教学需要的实验实训教学设施非常紧张。虽然知道自己需要所需的实验设备对于学生的培养具有重要作用，但是高昂的软硬件成本和不断更新换代的新设备，使很多高校心有余而力不足，只能用理论课替代或者用视频的方式对部分实践内容进行展示。
（三）教师在创新教育观念上有所欠缺
创新教育的缺乏，不仅是由于文化生态所导致，也是由于教师在创新教育的观念上有所欠缺，对于社会需求的认识并不深刻所导致的[3]。传统的高职教育更侧重于对职业技能、职业精神等方面的培养，而教师在日常教学中通常仅仅以技术能力作为培养学生的标准，而缺乏对学生创新能力的培养方案。
这多方面造成的结果，有教师进行教学，长期脱离企业实际应用造成，也有在创新能力上的需求关注不足导致的，所以教师对于培养学生创新能力、意识和观念是有所欠缺的，最终这种观念便会反映到学生身上，所培养出来的人才仍然是在传统的技术框架中，而并未体现出更高的创新能力，在未来需要高职院校的教师在这个方面加以关注与重视。
二、虚拟现实技术在高职机械类实验教学中的应用探讨
（一）新的教学模式可以激发学习热情，打破时空限制
高职院校机械类专业课程如“焊接技术”“机械基础”“电气控制与PLC技术”等都是具有较强的理论性和实践性，仅仅依靠理论课程的讲解难以激发学生的兴趣。与传统的机械理论教学相比，虚拟现实技术的加入可以增强机械类课程实验教学的生动性，给学习者带来放松、感兴趣等积极情绪，进而激发学习热情。比如齿轮失效的实验中，失效形式有齿面点蚀、齿面磨损、齿面折断、齿面胶合、塑性变形等5种形式，仅依靠文字讲述，对于学习者来说会比较枯燥，而且学生没有工作经验，根本无法理解。如果理解不够彻底，概念容易混淆，而用虚拟现实技术构建这五种失效场景，模拟齿轮从正常状态，通过常见的某种原因逐渐形成这五种失效形式，会给学生一个更加直观的学习感受，激发学习兴趣，加深理解记忆。用虚拟现实技术搭建机械类实验平台，模拟真实的教学和训练环境，使教学不仅仅局限于室内课堂的教学中，而是能够随时随地且能重复的进行参与。而且在实验平台搭建所需要的素材能够免费、实时的共享，避免资源的浪费，提高教学效率。
（二）明确机械专业实验教学改革思路与基本措施
在机械专业实验教学中，教师要注重对学生创新思维能力与动手实践能力的培育。在教学过程中，要全面创新改革原有实验室设置，实现最优化管理。对人力资源、物力资源、财力资源进行统一化配置与管理，建立更科学、完善、先进的综合性实验教学管理环节与科学研究环境，明确教学改革发展路径，培育学生综合素质。在教育教学过程中，以学生个人能力培育为重点，确定学生的主体地位，将学习理论与实践活动相互融合，强化专业学习能力培育，促进学生综合发展，针对实验教学活动独立设置课程。整合各类学科中的分散化知识点，依照教学类别进行优化组合，划分为不同教学板块进行教学，提升教学活动的设计性，确定以学生为主体的创新实验所占比重。各类实验设备在选取中要突出便捷性，能在现有实验设备基础上进行各类实验，调节资金与技术投入。
（三）降低实验风险、以及应用于特殊的实验场景
有些机械类实验实训课程存在安全风险或者实验本身在特殊的环境中。比如电梯的安装和维修，可以利用计算机辅助设计技术建立电梯的三维模型，对于电梯容易出现故障的零件进行标注和故障解决的措施的介绍，利用虚拟现实技术搭建施工作业的场景，并注明场景中的风险点和注意事项，再结合动画技术和外部接入设备，实现操作者与虚拟场景中的电梯各个部件进行交互式安装和维修。而有些实验则处于特殊的工作环境当中，比如焊接技术实训，在焊接过程中会有有害气体产生，对学生的身体健康造成危害，通过焊接虚拟现实技术的应用，让学生在该虚拟环境中进行沉浸式的焊接练习，即消除了实际作业安全隐患，又节省了实验材料成本和练习周期，还能全面学习实际技能，以达到熟练掌握完成任务的能力。
结束语
随着虚拟现实技术不断发展，与机械类教学实验的开发更加深度融合，不断满足课程改革和高技能人才培养的需求，对实验类教学模式的探索具有很好的应用价值。
参考文献
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[5]孙金超.虚拟技术在机械专业实践教学中的应用探讨[J].科技资讯,2018,16(36):207-208+212.