3D技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究

楊雁冰

摘 要：利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，制作各種仿真課件，創(chuàng)設(shè)所需要的某種虛擬情景，讓學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，可以作為實(shí)踐教學(xué)的輔助形式。這種教學(xué)形式能夠節(jié)省時(shí)間和財(cái)力，有利于培養(yǎng)應(yīng)用型人才，但也有其局限性，不能完全代替真實(shí)的操作。

關(guān)鍵字：仿真課件；實(shí)踐教學(xué)；多媒體技術(shù)

當(dāng)前，高職教育的發(fā)展已經(jīng)把虛擬仿真技術(shù)推到前所未有的高度。加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)基地建設(shè)是高等職業(yè)院校改善辦學(xué)條件、彰顯辦學(xué)特色、提高教學(xué)質(zhì)量的重點(diǎn)，各高職院校要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)虛擬工廠、虛擬車(chē)間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)。因此高職院校必須考慮利用虛擬技術(shù)來(lái)解決當(dāng)前實(shí)訓(xùn)中存在的諸多問(wèn)題。

1 目前高校實(shí)訓(xùn)環(huán)境存在的問(wèn)題

1.1 校內(nèi)實(shí)訓(xùn)環(huán)境與就業(yè)不一致

由于設(shè)備的規(guī)格型號(hào)千差萬(wàn)別，院校只能選擇配備某一種型號(hào)，一般是同類(lèi)設(shè)備中檔次較低的。設(shè)備更新?lián)Q代的速度更是遠(yuǎn)不及企業(yè)更新速度，所以設(shè)備老化及型號(hào)單一的情況普遍存在，這一現(xiàn)象導(dǎo)致學(xué)習(xí)者雖然做了實(shí)訓(xùn)，但效果較差，適應(yīng)工作崗位慢。

1.2 設(shè)備缺乏、更新時(shí)間長(zhǎng)

當(dāng)前，高職院校實(shí)訓(xùn)室中存在的一個(gè)普遍問(wèn)題就是硬件條件差，教育經(jīng)費(fèi)不足，生均設(shè)備費(fèi)與教育部的要求相差甚遠(yuǎn)。同時(shí)，實(shí)際生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備更新?lián)Q代很快，高職院校培養(yǎng)出的人才無(wú)法及時(shí)適應(yīng)崗位需求。很難做到教育部提到的“基地設(shè)備保持同期企業(yè)生產(chǎn)使用設(shè)備水平，并具有一定的超前性”的要求。

1.3 實(shí)訓(xùn)時(shí)間、空間、安全性有限

首先，由于實(shí)訓(xùn)設(shè)備短缺，在同一時(shí)間只能供少數(shù)的學(xué)習(xí)者實(shí)訓(xùn)同一個(gè)項(xiàng)目，而在非實(shí)訓(xùn)時(shí)間，學(xué)習(xí)者即便有時(shí)間也無(wú)法使用實(shí)訓(xùn)設(shè)備，因此實(shí)訓(xùn)設(shè)備的使用時(shí)間是有限的。其次，實(shí)訓(xùn)設(shè)備一般需要一定的場(chǎng)地，即便有充足的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，也需要配合大量的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地來(lái)擺放，而當(dāng)前高職院校的場(chǎng)地都不是非常充裕，因而，當(dāng)前的實(shí)物實(shí)訓(xùn)在空間上也受到很大的限制。最后，在實(shí)物實(shí)訓(xùn)中，由于學(xué)習(xí)者的誤操作，還可能造成一定的危險(xiǎn)性，可能傷到學(xué)習(xí)者，也可能損壞實(shí)訓(xùn)物品。這些都是當(dāng)前實(shí)訓(xùn)環(huán)境中存在的問(wèn)題。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中的憂勢(shì)

（1） 避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來(lái)的各種危險(xiǎn)。對(duì)于危險(xiǎn)的或?qū)θ梭w健康有危害的實(shí)驗(yàn)，一般采用電視錄像的方式來(lái)取代實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生無(wú)法直接參與實(shí)驗(yàn)，獲得感性認(rèn)識(shí)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，則可免除這種顧慮。學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，可以放心地去做各種危險(xiǎn)的或危害人體的實(shí)驗(yàn)。例如：虛擬的機(jī)械設(shè)備，可以避免機(jī)械系統(tǒng)在通電之后出現(xiàn)的漏電、磨損帶來(lái)的危險(xiǎn)。

（2）能徹底打破空間、時(shí)間的限制。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以徹底打破空間的限制。大到宇宙天體，小至原子粒子，學(xué)生都可進(jìn)入這些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察。例如：學(xué)生可進(jìn)入虛擬發(fā)電廠內(nèi)，考察發(fā)電機(jī)的每個(gè)部件的工作情況以及每個(gè)部件之間的相互聯(lián)系，了解整個(gè)發(fā)電過(guò)程，這是電視錄像媒體和實(shí)物媒體所無(wú)法比擬的。虛擬技術(shù)還可以突破時(shí)間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過(guò)程，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可在很短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生觀察。

（3）能彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足。在教學(xué)中，往往會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因，而使一些應(yīng)該開(kāi)設(shè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可彌補(bǔ)這些方面的不足，學(xué)生足不出戶(hù)便可以做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會(huì)，從而豐富感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用和意義

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)，是計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的形式之一。這種教學(xué)方法可以進(jìn)一步分為模擬實(shí)驗(yàn)（仿真實(shí)驗(yàn)）和模擬訓(xùn)練。模擬實(shí)驗(yàn)是使用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)制作仿真課件，營(yíng)造一個(gè)可供觀察并可以動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)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(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等。這種模擬試驗(yàn)主要是為了認(rèn)識(shí)客觀世界。模擬訓(xùn)練是利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，制造一個(gè)接近真實(shí)的訓(xùn)練環(huán)境，讓學(xué)生身處其中，自己動(dòng)手操縱儀器，獲得經(jīng)驗(yàn)，掌握工作能力。如學(xué)生可以在模擬的駕駛艙里駕駛飛機(jī)、輪船等。這種模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谂嘤?xùn)技能。當(dāng)然，在教學(xué)實(shí)踐中往往是二者兼而有之。還有一種情況是單純的教學(xué)演示，把需要觀察的世界重現(xiàn)在學(xué)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(nèi)部的運(yùn)動(dòng)，或顯示一些現(xiàn)實(shí)中已不存在的事物如恐龍等。這種演示可以用來(lái)教學(xué)，但是因?yàn)槿鄙俳换バ裕粚儆趯?shí)踐教學(xué)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)生能夠在模擬的超級(jí)信息化的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)。

可以預(yù)測(cè)，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將日益廣泛應(yīng)用于各學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)，并出現(xiàn)更加先進(jìn)的形式，在教學(xué)中發(fā)揮更重要的作用。在使用和推廣這種教學(xué)方式時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

1.實(shí)事求是，具體情況具體分析。根據(jù)客觀條件進(jìn)行教學(xué)模式的改革，既不要對(duì)新技術(shù)的出現(xiàn)視而不見(jiàn)而因循守舊，也不要盲目追求時(shí)髦，不要企圖用課件的演示來(lái)完全取代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)。

2.注重從思想觀念上改變教學(xué)指導(dǎo)思想，加強(qiáng)現(xiàn)代教育技術(shù)的培訓(xùn)，使教師有能力自覺(jué)地使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。

3.加強(qiáng)對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的技術(shù)能力，包括學(xué)會(huì)使用計(jì)算機(jī)課件、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的多種教學(xué)媒體，提高信息素養(yǎng)。

4.精心設(shè)計(jì)更好的課件，創(chuàng)設(shè)更加接近真實(shí)的虛擬的實(shí)習(xí)環(huán)境，幫助學(xué)生通過(guò)這種實(shí)踐教學(xué)的輔助形式，有效掌握知識(shí)，提高技能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)方面的應(yīng)用方興未艾，有著光明的前景，值得深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘇威洲 等.實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)三維互動(dòng) Cult3D應(yīng)用指南 M].北京清華大學(xué)出版社 2001.

[2] （美）Priscilla Norton Karin M.Wiburg著，吳洪建，倪男奇譯.信息技術(shù)與教育創(chuàng)新[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社，2002.

[3] 劉成章.信息技術(shù)教育學(xué)[M].高等教育出版社，2002.