VR技術在焊接教學課堂中的應用

摘 要：VR技術又稱為臨鏡技術，是指利用計算機所創(chuàng)建的一種虛擬仿真環(huán)境。作為一種前沿技術化手段，VR技術得到了越來越多學校和教師的關注，特別是對于高職院校來說，它在教學中的應用可以有效加深學生對知識的理解程度、提高學生學習興趣，提升學生實踐水平、豐富課堂教學方法，滿足當前社會中對技能型人才的需求。本文主要從VR的概念和特點入手，具體分析了焊接專業(yè)教學中VR技術的應用意義以及應用策略，希望能夠為高職院校提升焊接專業(yè)教學質量提供一定的參考。

關鍵詞：焊接教學；VR技術；前沿信息化技術；教學策略

作者簡介：潘云，江蘇省靖江中等專業(yè)學校。（江蘇 靖江 214500）

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2018）11-0105-03

隨著我國現(xiàn)代化技術水平的不斷提升，對金屬工藝水平的要求也不斷提高，要求從業(yè)人員不僅要擁有豐富的理論知識，更要具有實踐生產(chǎn)能力。但是從目前焊接專業(yè)教學實際來看，受到教學環(huán)境和教學設施的影響，大多數(shù)學校和教師仍然采取先理論后教學的模式，影響了學生理論與實踐的融合，不利于培養(yǎng)焊接人才。作為一種前沿信息化技術，VR技術在焊接教學課堂中的融入有效改變了教學中的環(huán)境限制，為焊接教學提供了新的教學方法，提升了學生課堂學習質量。下面，筆者將從VR技術的概念及意義入手，具體分析它在焊接課堂教學中的應用方法。

一、VR的概念及特點

VR技術又稱為臨鏡技術，是指利用計算機所創(chuàng)建的一種虛擬仿真環(huán)境。具體來說，就是利用專業(yè)計算機中的輸入輸出功能傳遞各種動作信息，讓使用者產(chǎn)生一種與現(xiàn)實環(huán)境相同的感覺。

目前，VR技術主要包含了交互性、多感知性與構想性三方面的特點：交互性是指使用者在VR技術的應用過程中不僅僅可以觀看到逼真的立體影像，還能夠通過自身行為的變化影響到VR設備和計算機設備，產(chǎn)生場景的變化，實現(xiàn)設備與使用者之間的相互交互。多感知性是指使用者在使用過程中可以利用數(shù)據(jù)手套等傳感設備實現(xiàn)與計算機之間的信息交互，是一種更為高層次的人機交互境界。構想性是指在VR使用過程中，除了從視覺上感受到真實的環(huán)境之外，還可以利用各種傳感設備為使用者提供聽覺、觸覺甚至是味覺等多方面的感官刺激。

可以說，VR技術的使用讓我們的生活不再局限于真實的環(huán)境，而是可以隨時構建一個不可能存在的環(huán)境，拓展人們的想象能力。而在高職教學中，這種前沿信息技術手段的應用更是有效地拓展了教學手段和學科視域。

二、VR教學在高職焊接教學中的意義

1.加深學生對知識的理解程度。在過去焊接專業(yè)的教學中我們發(fā)現(xiàn)，學生的許多知識并不是只依靠教師教學中的傳授，而是來自于他們在生活中主動借助他人幫助或是利用其他學習資料獲得的。因此，教師在進行教學時，除了要關注課本中的基本知識內容之外，更要去激發(fā)學生在學習中的聯(lián)想能力，讓他們將知識點與自己的經(jīng)驗相結合，以此將新舊知識聯(lián)系在一起，加深對新知識的理解。但是，在傳統(tǒng)教學中，由于受到環(huán)境的限制，教師很難在教學中利用情境去激發(fā)學生的聯(lián)想，自然也就對學生知識的構建造成了不利影響。而VR技術的應用則可以有效解決這一問題，幫助教師輕松構建出各種所需要的教學情境，激發(fā)學生的聯(lián)想意識，提高他們對知識點的理解能力。

2.提高學生對焊接學習的興趣。傳統(tǒng)焊接專業(yè)學習中采用教學與實踐分離的形式，學生在枯燥乏味的專業(yè)知識講解中很容易對焊接學習失去興趣，進而是影響到之后的實踐課程。而VR技術的多感知性能夠讓學生在學習焊接的過程中受到多方面感官的刺激，調動學生的積極性，其效果明顯優(yōu)于過去的傳統(tǒng)教學。另外，在心理學中有一項研究表明：人類獲取知識和信息的方式主要來自于視覺和聽覺，通常來說，人們一般能夠記住自己看到和聽到內容的50%，而對于閱讀所獲得的內容只能記住10%左右。而VR技術的使用正是將閱讀內容變?yōu)閷W生可以聽到和看到的內容，這對于對學習普遍缺乏信息的高職學生來說，可以有效提高他們的記憶水平，改變他們在學習中的畏難情緒，提高學習中的自信心，培養(yǎng)對焊接課程的學習興趣。

3.有利于教師豐富教學手段。改變傳統(tǒng)教學模式，豐富教學手段是高職焊接專業(yè)改革中的一項重要要求。對于焊接教學來說，概念和理論知識如果單純靠教師的語言或肢體動作描繪很難讓學生理解，而在多媒體技術的使用，雖然相對于傳統(tǒng)教學更加生動，但也無法做到根據(jù)學生需求隨時調整圖片角度，從而因為不夠真實而影響到教學質量。作為前沿信息化技術手段，VR可以通過動畫模擬的方式將抽象的概念和操作過程真實生動地展現(xiàn)在學生面前，讓學生能夠從各個角度進行觀看和了解，甚至是打破實踐和空間的限制，通過最真實的方式展現(xiàn)出各種情境，有利于豐富教師在教學中的教學手段，并以此幫助學生掌握焊接技術的概念和原理。

4.有助于開展課堂實踐教學。高職教育的主要目標是培養(yǎng)實踐型人才，但是從目前焊接專業(yè)的教學情況來看，由于教學條件的限制，學校內實踐設備有限，學生在校期間很難隨時隨地進行專業(yè)課程的訓練，影響了學生的實踐能力和實踐水平。為了解決這一問題，學生可以通過VR模擬出的真實環(huán)境中反復進行實踐操作練習，掌握正確的操作方式，提升學習效果和學習質量。

首先，在利用VR進行模擬實驗的過程中，可以為學生模擬出來各種不同的實驗環(huán)境，讓他們能夠在這些虛擬的環(huán)境中反復進行技能訓練，了解不同環(huán)境對實踐過程的影響。其次，對于學校來說，在VR的虛擬環(huán)境中，由于實驗環(huán)境和實驗所用的設備都是虛擬的，可以減少大量的設備費用。同時，還能夠根據(jù)當前行業(yè)的實際情況及時更新設備的型號，讓教學緊密聯(lián)系行業(yè)現(xiàn)狀。再次，雖然虛擬練習不能夠完全替代真實的實踐操作，但是在虛擬練習過程中，學生可以反復進行訓練，加深自己的操作印象，有利于提升自身操作速度與操作質量，保證真實實踐活動能夠順利進行。最后，在虛擬練習中，學生可以大膽進行各種實踐嘗試，不必擔心造成設備損壞或是因為操作不當而產(chǎn)生的危險，有利于幫助他們了解實踐中可能發(fā)生的各種狀況，并以此培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維。

三、焊接教學中VR技術的應用策略

1.焊接教學中VR課程設計

（1）錄制理論教學模塊。理論學習是學生在焊接專業(yè)學習中的基礎。教師在利用VR技術進行理論教學時，應先對課程內容進行重新樹立和整合，保證每一章節(jié)的內容形成獨立的模塊，并以此制作VR課件，方便學生在進行學習時可以根據(jù)自己的需求進行分類選擇。同時，教師還可以將自己在課堂中的教學過程錄制下來，作為學生學習中的素材備用。

（2）錄制實踐教學模塊。實踐是焊接專業(yè)教學的重點，教師在進行VR教學的實踐課程設計時，應根據(jù)教學大綱，根據(jù)模塊對實踐進行分類，將教師的講解與操作過程錄制下來，為學生的學習提供素材。需要注意的是，對于實踐教學來說，錄制的重點應放在焊接過程中手部的動作以及工件與焊條之間的相對位置，教師應嚴格按照操作規(guī)范來錄制或是選擇課件。同時，還要讓學生在學習過程中可以根據(jù)自己的需求來調整課件播放的速度和角度，以此幫助他們更好地掌握焊接的過程和方法。

（3）焊接過程模型的制作。教師在進行VR課件制作時，可以利用Maya軟件建立焊接過程中所使用的工具和設備模型，并將其渲染成非常逼真的虛擬工具，以此給予學生最真實的體驗。另外，在焊接過程中，教師也可以通過動畫制作的方式為學生增添一些必要的焊接效果，幫助學生了解最真實的焊接情境

（4）VR課件的合成與輸出。完成理論教學模塊、實踐教學模塊與模型的制作之后，教師便要將這些內容導入到VR的制作軟件中，并結合所需要的事件和場所，進行交互式的設計制作。讓學生能夠在學習過程中利用自己的操作行為對課件進行視角轉換、縮放與切換。在實踐操作過程中，還要根據(jù)學生不同的操作特點和操作方式添加對應的焊接實踐效果。在設置完成之后便可以進行VR課件的輸出。

2.VR技術在焊接教學中應用的注意問題

（1）注重理論與實踐的相互融合。理論與實踐結合是提高學生焊接專業(yè)能力的關鍵。在焊接專業(yè)教學中，教師應先制定出完善的教學目標和教學計劃，并采用模塊教學的方式將理論內容與實踐內容進行整合。在VR教學中也是如此，教師應該讓學生在理論學習中進行模擬實踐操作，在模擬實踐操作中鞏固理論知識學習，以此幫助他們對專業(yè)教學內容擁有更加感性的認識，提高學習的積極性以及實踐操作能力和水平。

（2）注重VR技術的后期維護。VR技術有著廣闊的發(fā)展前景，在教學中的應用也屬于初始階段，未來必然不斷出現(xiàn)變化。VR技術在教學中投入使用之后，難免會隨著時間的推移出現(xiàn)一些問題，這就要求教師在教學中根據(jù)學生及教學的實際情況不斷發(fā)現(xiàn)問題，并及時進行調整和更新，以此達到更好的教學效果。而對于高職院校來說，也必須要注重VR技術的更新，關注VR的集成功能，生成網(wǎng)站，關注VR技術的發(fā)展，及時發(fā)現(xiàn)、排除潛VR教學中潛在的缺陷，為學生提供更高質量的焊接專業(yè)教學。

（3）注重教師團隊的專業(yè)建設。在焊接專業(yè)的教學中，教師占據(jù)著課堂教學的主導地位，直接影響著課堂教學質量和教學效果。在課堂教學中融入VR技術更是對教師的教學提出了新的要求。一方面，教師應具備較高的專業(yè)知識和實踐操作能力，為教學打下良好的基礎。另一方面，則要求教師擁有一定的VR操作水平。對于教師來說，擁有一定的VR操作水平和能力是更新技術軟件的關鍵，由于VR教學中，所有的“設備”以及操作過程都是虛擬的，教師只有根據(jù)教學中的要求不斷更新虛擬環(huán)境和內容，才能夠讓教學內容滿足當前行業(yè)的發(fā)展，達到培養(yǎng)高素質技能型人才的目標。

總之，VR技術作為一種前沿信息化技術，在當前焊接教學中受到了越來越多學校和教師的重視。雖然它不能夠完全替代傳統(tǒng)的教學模式，但是教師仍然可以采用合適的教學方法將其與傳統(tǒng)教學結合，發(fā)揮出它虛擬現(xiàn)實的優(yōu)勢，提高課堂教學效果好教學質量，并以此充分調動學生在學習中的積極性，將他們被動的學習狀態(tài)變?yōu)橹鲃犹骄浚源颂岣邔W生學習效果，為社會培養(yǎng)出更多的技術性專業(yè)焊接人才。

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責任編輯 陳 莉