以3D虛擬仿真技術(shù)推進(jìn)高職院校教學(xué)實(shí)訓(xùn)改革的研究

史今

摘 要：在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下，為社會(huì)中各個(gè)行業(yè)的運(yùn)行提供了便利的條件。在現(xiàn)今的教育領(lǐng)域中，先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用較為普遍，這樣的發(fā)展?fàn)顩r，使得學(xué)校為學(xué)生提供了優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)。其中3D虛擬仿真應(yīng)用到學(xué)生實(shí)踐的鍛煉和學(xué)習(xí)中，能通過便捷的方式鍛煉學(xué)生對理論知識掌握的能力。因此，在此次研究中，主要對3D虛擬仿真技術(shù)推進(jìn)高職院校教學(xué)實(shí)訓(xùn)改革的課題進(jìn)行分析和研究，首先，對3D虛擬仿真形式教學(xué)實(shí)訓(xùn)的作用予以論述，并對3D虛擬仿真形式教學(xué)實(shí)訓(xùn)的建設(shè)模式、改革內(nèi)容探究以及發(fā)展趨勢進(jìn)行分析，此次研究旨在推廣3D虛擬仿真形式教學(xué)模式，進(jìn)而為學(xué)生提供更優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：3D虛擬仿真；教學(xué)實(shí)訓(xùn)模式；實(shí)訓(xùn)創(chuàng)新改革

中圖分類號： G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）03-154-2

0 引言

在現(xiàn)今的高職院校當(dāng)中，對學(xué)生開展的教學(xué)活動(dòng)具有針對性的特點(diǎn)，在專業(yè)課程學(xué)習(xí)過后，要為學(xué)生對理論知識掌握能力進(jìn)行檢驗(yàn)鍛煉和提升，這對學(xué)生的成長和專業(yè)技能的掌握具有重大的意義。而在以往實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程活動(dòng)開展的過程中，由于受到環(huán)境和設(shè)備的影響，很多具有危險(xiǎn)性的教學(xué)活動(dòng)無法正常開展。這樣對學(xué)生能力和技能的鍛煉產(chǎn)生一定的影響。因此，在高職院校中開展3D虛擬仿真形式的教學(xué)勢在必行。

1 3D虛擬仿真形式教學(xué)實(shí)訓(xùn)的作用

1.1 能夠創(chuàng)建仿真的教學(xué)環(huán)境

由于3D虛擬仿真形式的實(shí)訓(xùn)課程能對實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模擬，為學(xué)生提供了良好的鍛煉環(huán)境。采用仿真技術(shù)所建立的技能訓(xùn)練，能對實(shí)際課程內(nèi)容所需要的真實(shí)環(huán)境、工藝和工具進(jìn)行全面的模擬，這樣的環(huán)境使得學(xué)生如入真實(shí)的環(huán)境，通過使用計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)的相應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對各個(gè)單元控制操作裝置和生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施采取仿真形式的操作，在這樣的模擬操作下，能夠達(dá)到相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，真正實(shí)現(xiàn)了對學(xué)生開展實(shí)訓(xùn)課程教育的意義[1]。

1.2 降低學(xué)生實(shí)訓(xùn)過程中潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)

由于3D虛擬仿真形式的模擬課堂能對真實(shí)的教學(xué)環(huán)境進(jìn)行模仿，仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了優(yōu)質(zhì)的教學(xué)環(huán)境，很多具有安全隱患實(shí)訓(xùn)課程無法為學(xué)生呈現(xiàn)。導(dǎo)致這樣原因的因素是高職學(xué)校的相應(yīng)設(shè)備和設(shè)施不完善，很難保障學(xué)生在實(shí)訓(xùn)階段的安全性。而3D虛擬實(shí)訓(xùn)課堂的建立和出現(xiàn)，為學(xué)校解決了這樣的問題，在提升學(xué)生個(gè)人能力的同時(shí)，能保障學(xué)生專業(yè)技能和技術(shù)的熟練掌握，這對學(xué)生和學(xué)校具有重大的意義。另外，省去了教師在開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)中對安全方面的顧慮，能全心全意地為學(xué)生進(jìn)行示范，降低了實(shí)際操作中錯(cuò)誤操作導(dǎo)致不良后果出現(xiàn)的概率。

1.3 為學(xué)生獲得雙證書提供便利的條件

通過3D虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的開展，不僅能到達(dá)以上幾種教學(xué)效果，同樣提升了實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程開展的效率。這是由于在傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)課程開展的過程中，在課程準(zhǔn)備、教師示范和學(xué)生演練等環(huán)節(jié)中，耗費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，每周開展的實(shí)訓(xùn)課程的頻率較低，這樣的方式不利于學(xué)生對專業(yè)課實(shí)操能力的學(xué)習(xí)和鍛煉，延遲了學(xué)生活動(dòng)實(shí)操證書的時(shí)間。而在采用3D虛擬仿真形式的實(shí)訓(xùn)課程之后，學(xué)生得到鍛煉的頻率較高，增加了鍛煉自身專業(yè)技能的次數(shù)，提高了學(xué)生的實(shí)操的水平，進(jìn)而提升學(xué)生的獲得雙證書的概率，為學(xué)生的證書含金量的提升提供了重要的保障[2]。

2 3D虛擬仿真形式教學(xué)實(shí)訓(xùn)的建設(shè)模式

通過上文的論述得知，3D虛擬仿真形式課堂的開展，為學(xué)生提供了較為優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)環(huán)境，提升其自身專業(yè)實(shí)際操作能力。這是由于3D虛擬仿真課堂的開展融合了眾多先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，這樣實(shí)訓(xùn)課堂的開展才更具有高效性。但是與此同時(shí)，也增加了學(xué)校在該方面的投資，對于普通高職院校而言，成為一種負(fù)擔(dān)。基于這樣的狀況，學(xué)校在開展這樣的教學(xué)活動(dòng)的過程中，應(yīng)借助相關(guān)合作單位的力量，開展校企合作來為學(xué)生創(chuàng)辦更好的教學(xué)環(huán)境。例如，計(jì)算機(jī)科技公司和電氣設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，在第三方的幫助下，完成對3D虛擬仿真形式實(shí)訓(xùn)課堂的建設(shè)，這樣不僅能為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，減輕學(xué)校的經(jīng)濟(jì)投資壓力，同時(shí)也為社會(huì)培養(yǎng)了專業(yè)性較強(qiáng)的綜合型人才[3]。

3 3D虛擬仿真形式教學(xué)實(shí)訓(xùn)改革內(nèi)容探究

3.1 實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)

3D虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺是服務(wù)于教學(xué)活動(dòng)而設(shè)計(jì)的，通過對高職院校中相關(guān)零部件與組裝技術(shù)實(shí)際操作的聯(lián)系，進(jìn)行完全的模仿，并最終實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)平臺上，為學(xué)生的使用提供便捷的服務(wù)。在這樣的教學(xué)模式中，教師可以開展遠(yuǎn)程教學(xué)的模式。讓學(xué)生根據(jù)3D虛擬仿真課程中的內(nèi)容來鍛煉專業(yè)的技能，完成教師分發(fā)的任務(wù)，而教師也能通過這樣的平臺來完成對學(xué)生學(xué)習(xí)技能的效果進(jìn)行評價(jià)。在對該平臺進(jìn)行建立的過程中，應(yīng)保障其支持介入市面上主流建模工具相應(yīng)的模型文件，通過對內(nèi)置轉(zhuǎn)換到平臺中進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，該平臺中還需要提供更多模型庫與建模的工具，同時(shí)還可以按照學(xué)校需求實(shí)現(xiàn)其他課程和專業(yè)的3D虛擬仿真課程的開展[4]。

3.2 實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

在整個(gè)3D虛擬仿真課程開展的過程中，存在很多不可預(yù)計(jì)的差錯(cuò)發(fā)生。因此，為了更好地避免在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)多變性的事故發(fā)生，在對3D虛擬仿真課程進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)注重以下幾個(gè)方面。一是對業(yè)務(wù)進(jìn)行分層設(shè)計(jì)。為了保證各個(gè)仿真實(shí)訓(xùn)課程順利地開展，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)對所有操作的流程獨(dú)立的設(shè)計(jì)，這樣能保障各個(gè)系統(tǒng)之間相互不受影響。二是將實(shí)訓(xùn)結(jié)果進(jìn)行分類設(shè)計(jì)。為了讓學(xué)生在參與實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中獲得較大的成長，應(yīng)對實(shí)訓(xùn)后的效果進(jìn)行評價(jià)，將成績合格與不合格進(jìn)行分類設(shè)計(jì)，并對當(dāng)中操作不當(dāng)?shù)牟糠殖尸F(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生明確自身存在的不足，進(jìn)而及時(shí)改正。

3.3 實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)模式設(shè)計(jì)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

在3D虛擬仿真課程進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要使用的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾種。一是3D建模技術(shù)。由于該中特殊形式平臺和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有仿真的效果，對3D建模技術(shù)的應(yīng)用必不可少，該種技術(shù)主要是通過對三維空間進(jìn)行構(gòu)建，并構(gòu)建出三維形式的數(shù)據(jù)信息模型，能夠滿足實(shí)訓(xùn)環(huán)境下資源模型的需求。其中代表性的系統(tǒng)軟件有Maya、3Dmax。二是3D軟件編寫程序。主要是通過計(jì)算機(jī)程序?qū)θS物體模型進(jìn)行繪制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對該模型的管理和操控，例如，位移和屬性變化?，F(xiàn)階段，在市場上主流開發(fā)軟件經(jīng)常使用的軟件是Unity3D，能對三維動(dòng)畫進(jìn)行設(shè)計(jì)，并能支持多種不同類別的計(jì)算機(jī)腳本語言，具有較高的智能性[5]。

4 3D虛擬仿真形式教學(xué)實(shí)訓(xùn)形式展望

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，為當(dāng)前高職學(xué)校提供了有利的技術(shù)支持，同樣在科學(xué)技術(shù)和系統(tǒng)軟件的升級下，在未來的發(fā)展中，更多先進(jìn)技術(shù)將會(huì)使用在3D虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課堂中。采用3D虛擬仿真技術(shù)的三維立體效果模型的建立、信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互、信息屬性的抓取的特征，將對有效促進(jìn)教學(xué)實(shí)訓(xùn)后得到的教學(xué)效果，有效地解決了實(shí)訓(xùn)投資成本高、實(shí)訓(xùn)效率低、各項(xiàng)資源耗費(fèi)大和環(huán)境污染嚴(yán)重等方面的問題。在教學(xué)理念與3D虛擬仿真技術(shù)的升級下，3D虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)的開展，能為現(xiàn)今更多的學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)，并在不斷的試驗(yàn)和修正中得到完善和提升，進(jìn)而更好地應(yīng)用到各大高職院校中，為學(xué)生實(shí)訓(xùn)課程的開展提供技術(shù)支持。

5 結(jié)論

通過本文的論述得知，在現(xiàn)今的高職院校中，對學(xué)生開展實(shí)訓(xùn)的教學(xué)活動(dòng)受到很大的局限，這樣不利于學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)和鍛煉。通過3D虛擬仿真形式實(shí)訓(xùn)課程的開展，能為高職學(xué)校解決開展實(shí)訓(xùn)課程面臨的難題?；?D虛擬仿真形式實(shí)訓(xùn)課堂具有眾多的優(yōu)勢，單靠學(xué)校擁有的資源很難順利地完成實(shí)訓(xùn)課程的改革和創(chuàng)新。因此，要借助于第三方的力量來完成對該種新型教學(xué)模式的設(shè)計(jì)。在本文的論述中，對3D虛擬仿真形式教學(xué)實(shí)訓(xùn)改革內(nèi)容進(jìn)行探究，通過對實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)及其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，望能促進(jìn)D虛擬仿真形式實(shí)訓(xùn)課程的創(chuàng)新和改革，進(jìn)而為社會(huì)培養(yǎng)更多優(yōu)秀的人才。

參 考 文 獻(xiàn)

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