王金燕1，柳子炎2
（1.广西大学行健文理学院 广西南宁 530005 2.广东省基础工程集团有限公司 广东广州 510620）
摘要：将虚拟现实技术引入力学实验教学中，在一定程度上提高教学质量。下文就虚拟现实技术应用特点及作用做出介绍，并着重分析在工程力学实验教学中虚拟现实技术的应用。
键词：工程力学；虚拟现实技术；应用分析
引言
随着信息化时代的全面开启，社会各领域都随科技的脚步进行不同改革，高校的教育教学随信息化进行了一系列尝试。《工程力学》对于应用型本科工科专业来说，作为必修专业基础课，课程内容理论性强、实践性弱、概念比较抽象，将虚拟现实技术用于课程教学中取得不错的成果，本文对虚拟现实技术和虚拟现实技术在教学中的应用进行分析。
1、虚拟现实技术
虚拟现实指的是借助计算机创造的虚拟环境，让人们能够在其中接收多感官刺激的技术，是一种高级的人机交互技术。在教育背景下，虚拟现实可被称作为各种技术的集合，可以用来提供沉浸式学习体验。VR技术融合多媒体技术、信息技术，为工程力学学科的教学、科研、实验和实践实训的发展带来了新的机遇。
2、虚拟现实技术主要特征
2.1沉浸性
虚拟现实是通过计算机技术创造一种人为的虚拟环境，当用户进入这一虚拟环境中特别是与虚拟环境有互动交流时，会不自觉地感觉自己就是虚拟世界中的当事者，会产生一种空间临场感，比如：浸没感对于建筑设计的作用在于能够通过模拟呈现出与真实世界无疑的虚拟世界，并通过调动用户的全方位感知，保证如真实世界一般呈现在用户眼前。
2.2交互性
交互性是用户在该虚拟环境下不是一味地被动感受，即用户除了被动地接受来自虚拟环境的信息外，还能通过自己的动作使虚拟环境做出改变。如在进行设计图纸验收及模拟过程中，可以身临其境的仔细观察已经按照图纸设计好的虚拟环境，在进行相关设计检验时依然可以通过模拟的方式触碰、抓取、检验相关物体，为最终设计成果的完成提供坚实的保障。
2.3构想性
构想性主要指的是利用虚拟现实环境，能够为用户提供更多的共享空间，用户可以在一个虚拟的环境下，模拟未能执行的事务，并且获得不同样的结果，以获得最有效的执行方案。如在建筑室内设计装修的前期，相关装修设计公司可以通过设置不同的房屋装修风格为住户提供参考，住户在进行多种不同装修风格体验后能够更加准确地表达出自身所偏好的装修风格，为业主和设计师提供更加准确的参考。
3、虚拟现实技术在教育教学中的作用
虚拟现实技术因其沉浸性、交互性、构想性等特点，正逐渐出现在课堂教学中并发挥着重要的作用。一是虚拟现实技术支持的课堂教学能突破时空限制，使得新型课堂教学更为便捷、更为智能。虚拟现实技术支持的教育教学，能促进学生学习的效率不断提高，达到培养创新思想、提升综合能力的目的。二是虚拟现实技术还可在教育教学过程中实现信息互通的目的，还能在学生的沟通交流以及团结协作等过程中发挥重要作用。
4、力学实验教学中虚拟现实技术的应用
4.1教学模式双重化
在工程力学实验教学中应用虚拟现实技术能实现教学模式的双重化，具体内容是在教学重难点应用虚拟现实技术形成虚拟与现实世界有机结合的模式，提高学生参与度，加强的直观感受和增强认知程度来提高学生学习动力和知识量。例如，在工程力学冲击试验中，教师在使用传统教学模式讲解实验原理和真实实验操作之前，由学生提前完成虚拟现实中的交互式实验操作，让学生对整个实验过程有整体的了解，并对实验重难点及易因误操作导致危险的步骤有真实切身的体验。此后，学生真正实验操作时就能很大程度避免存在误操作，保障了试验的安全性和试验效果，从而提高学生的学习效率和课堂的教学质量。
4.2教学环境虚拟化
工程力学试验课程中材料力学试验部分的主要研究对象是杆、梁、柱等工程结构构件，其实际结构尺寸较大，使用的钢筋混凝土等材料内部结构不易展示，在受力后变形和受力特点更是难以直观观察。通过虚拟仿真模拟其构造和受力测试，能够使学生在计算机或虚拟仿真设备上对于构件或材料的应变、应力、强度、刚度、稳定性等具有一个系统认知，还使学生对工程结构有一定了解，加深学生对知识的记忆能力。与此同时，在应用虚拟现实技术教学的过程当中，能够加深学生对几何非线性问题、物理非线性问题等较难问题的理解，为其后续深造学习打下良好基础。
4.3教学过程互动化
在传统教学模式当中，力学试验原理、公式的讲解主要由教师讲授相关理论概念和公式，学生通过理解记忆或做练习题的方式掌握相应内容，这样的方式在一定程度上造成了课堂氛围沉闷，导致一些学生不爱学习甚至是厌学的现象。将虚拟现实技术引入教学过程中，其互动化一方面是指教师利用虚拟现实教学方式，促进教师与学生之间的互动效果；另一方面是学生自主与虚拟现实课程内容之间的互动。
4.4教学资源虚拟化
在教学实施过程中，教学资源虚拟化指的是利用虚拟现实技术创建具有仿真性的数字资源，使学生对于力学原理、公式当中的一些晦涩难懂的概念拥有一个更加深刻的理解，如在做试件抗扭试验时需测定应力应变曲线，通过虚拟扭转角和功率的变化曲线来直观可视化地反映出应力应变曲线，教学效果显著。另外，通过反复试验进行纠错而出现的各种可能试验现象也可以通过虚拟现实技术表现出来。这些问题若是通过传统的模式进行教学，很难使学生在短时间内学会，但应用到虚拟现实技术，就能够使学生很容易地理解。
5、虚拟现实技术在工程力学教学中的应用前景展望
通过对于虚拟现实技术的分析和虚拟现实技术在工程力学教学当中的应用可以发现，虚拟现实技术在教学实际的应用当中有着一定的优势和便利性，能够帮助学生快速掌握所学知识，在头脑之中形成系统性认知。在以后的工程力学教学过程中，虚拟现实技术将会以其特有的优势得到更多、更广泛的使用，使教学质量和效果更加显著。
6、结束语
综上所述，随着虚拟现实技术不断发展，其在工程力学实验教学中应用越来越广泛，不断满足了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：
[1] 尹进.虚拟现实技术及其应用研究[J].计算机产品与流通，2020，8:6
[2] 吴峥强.VR技术在机械设计制造教育领域的应用探索[J].中国教育技术装 备，2020(2):39-42.