VR/AR技術在模具實踐教學中的應用

徐徐

[摘? ? ? ? ? ?要]? VR/AR技術近幾年在我國得到了快速發(fā)展，已經(jīng)滲透到各個社會領域中，將以教育領域為例，研究VR/AR技術在模具實踐教學中的應用。VR/AR技術能夠為學生建立一個更加真實有效的課堂，提升學生在課堂學習中的積極性，尤其是在實踐教學中，需要學生親身體會模具的組成結構以及鑄造方式，將VR/AR技術應用在其中，能夠提升整個教學過程的真實性。

[關? ? 鍵? ?詞]? VR/AR技術;模具教學;實踐課程

[中圖分類號]? G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）11-0146-02

我國早在2017年就表明，全力促進信息技術與教育教學的深度融合，并利用互聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)技術以及虛擬技術等，建立一個新型的教育模式，由此可以看出技術在教學中的重要性。本文將研究VR/AR技術在模具實踐教學中的應用，傳統(tǒng)模具實踐教學中需要大量的真實模具，但是利用VR/AR技術能解決這一問題，降低教學成本，提升教學效率。

一、VR/AR技術在模具實踐教學中的應用價值

將VR/AR技術應用在實際教學中，這種教學方式稱為虛擬教學，是目前一種新型的教學手段。利用VR/AR技術建立一個虛擬的學習環(huán)境，將知識內容進行模擬，教師和學生能夠在模擬的環(huán)境中進行授課和練習。這種教學方式從教學理念、教學關系以及教學手段中進行創(chuàng)新，同時也促進了我國教育的創(chuàng)新發(fā)展。

利用VR/AR技術能夠將學生作為中心，實現(xiàn)個性化教學，讓學生在相應的教學環(huán)境中，進行自主學習和自主探究，進而培養(yǎng)學生的探究能力以及自主學習能力。VR/AR技術在應用中最明顯的優(yōu)勢就是人機交互技術，利用該技術設計出的虛擬模具，不會受到時間和外界環(huán)境的限制，學生在此過程中能夠對模具進行操作實驗，通過這種方式確定模具設計中存在的問題，進而不斷實施優(yōu)化完善。

在傳統(tǒng)模具教學中，教師需要使用真實的模具進行教學，這種方式會浪費大量的教學材料和時間成本，而VR/AR技術的應用改變了這一現(xiàn)狀，系統(tǒng)能夠在短時間內完成模具模擬，教師通過展示虛擬模具的方式，為學生講解知識，而學生通過模具的觀察和操作，實現(xiàn)模具實踐學習。通過以上分析能夠看出，利用VR/AR技術能夠為學生提供真實高效的學習環(huán)境，不斷提升學生的學習效率以及實踐能力，也讓相關人員認識到VR/AR技術目前在實際課堂中的應用價值。

二、模具實踐教學特點

模具技術水平目前已經(jīng)成為我國制造水平的象征，技術水平直接決定產(chǎn)品的制作質量、經(jīng)濟效益以及技術創(chuàng)新能力等，目前在市場經(jīng)濟發(fā)展中，需要模具的數(shù)量多、要求高、時間短，因此在模具實踐市場中，相關人員需要在短時間之內，制作出高質量的模具零件。這就需要制作人員充分掌握模具的設計方法、計算方法以及內部結構等，在實際模具實踐教學中，由于教學條件的影響，教師無法對書本中的每個模型結構、設計數(shù)據(jù)等進行講解，加上模具課程中的理念較為抽象，因此學生非常容易出現(xiàn)知識理解不透徹的情況。甚至部分學生認為課程內容單一無聊，其中存在著大量抽象的知識理念，自己無法充分理解，如果不對這一情況進行控制，則會導致學生失去學習信心，影響最終的學習效果。

VR/AR技術的應用，能夠增強學習過程中的趣味性，模擬與課程內容相對應的空間，提升學生對課程學習的主動性和積極性，將書本中的抽象內容直接展示到學生面前，在該種條件下，學生能夠更加深入地理解相知識。例如，教師對模具結構和設備空間概念進行講解的過程中，可以使用VR/AR技術展示出模具的內部結構，讓學生直接觀察到相應的學習內容，而不是僅僅依賴自己的想象，在這種條件下，學生的學習效果更好。

三、VR/AR技術在模具實踐教學中的應用途徑

（一）VR/AR技術在實踐技能評價中的應用

VR/AR技術主要是利用三維仿真技術，在計算機技術基礎上建立相應的教學環(huán)境，在實踐技能評價中，就可以利用該技術建立虛實結合的操作系統(tǒng)，學生相當于在真實的環(huán)境下進行設備操作，因此學生取得的最終評價結果也具有較高的真實性。這種評價系統(tǒng)與傳統(tǒng)評價系統(tǒng)相比，具有較強的真實性和高效性。目前實踐評價系統(tǒng)中主要包括虛擬設備、虛擬操作工具以及人機交互設備等，學生通過對虛擬操作工具進行應用，能夠實現(xiàn)模具處理。并且整個系統(tǒng)能夠對學生操作過程中涉及的數(shù)據(jù)信息進行記錄存儲，方便教師對學生的整個操作過程展開科學評價。該系統(tǒng)能夠反復利用，降低了整個操作評價的成本。由此可以看出，VR/AR技術的應用能夠提升整個操作評價的過程性、情境性以及交互性，最終得出客觀公正的結果。該種方式能夠改變傳統(tǒng)操作評價模式，消除時間和地點對評價結果的影響，由于采用虛擬設備，所以能夠降低評價中出現(xiàn)設備損耗的概率，充分保護設備。尤其是針對高危性機能評價中，采用這種方式能夠保護學生的人身安全，避免由于操作失誤導致的人身事故。

（二）VR/AR技術在注塑系統(tǒng)裝配模擬中的應用

注塑模具開發(fā)是模具實驗中的重要內容，其具有建設周期長以及建設成本高等特點，為了提升教學質量，教師可以利用VR/AR技術進行虛擬裝配，這種方式能夠降低設計成本，同時保證設計質量。在此過程中建立一個虛擬的交互平臺，在外部安裝顯示器和控制器，幫助學生完成虛擬操作，最終利用人機交互技術，讓學生在虛擬的環(huán)境中實現(xiàn)實踐操作。這種方式與傳統(tǒng)注塑系統(tǒng)裝配相比，具備較強的互動性，為學生與設備提供良好的交流條件。通過以上分析能夠看出，VR/AR技術的應用能夠降低實際教學成本，促進整個實踐教學的良好發(fā)展，最終達到提升學生學習效率的目的。

（三）VR/AR技術在模具實踐原理教學中的應用

模具實踐原理是模具實踐教學的基礎，模具原理較為抽象，因此學生的理解難度較高，如果依舊采用傳統(tǒng)的教學方式，將無法從根本上提升學生的理解效果。這就需要改變傳統(tǒng)的教學方式，將VR/AR技術應用在其中，將抽象的知識具體化，這種方式能夠降低學習難度，讓學生能夠充分理解模具實踐的原理，進而提升模具實踐操作質量。例如，在講解沖載、彎曲以及拉深等實踐原理的過程中，可以利用VR/AR技術對其進行虛擬化處理，其中包括沖壓工藝環(huán)境以及設備的虛擬化。學生在此過程中能夠充分理解和掌握原理含義以及應用方式等，降低其中抽象內容的比例，只有保證實踐原理的學習質量，才能從根本上提升實踐操作效果，不斷促進VR/AR技術與模具實踐教學的相互融合和良好發(fā)展。

（四）VR/AR技術在建立教學環(huán)境中的應用

良好的教學環(huán)境能夠提升學生在課堂中的參與性和積極性，例如，教師在講解壓鑄合金操作的過程中，學生需要先掌握壓鑄合金材料的基本性質以及其中需要應用的技術。為了讓學生能夠深入理解這一點，教師可以利用VR/AR技術為學生提供仿真實驗條件，并以小組的方式，讓學生在操作過程中相互協(xié)作、相互幫助，展開共同學習。通過觀察合金冶煉過程的方式，確定不同產(chǎn)品制作對合金要求的差異，在觀察過程中學生可以與同學討論自己的觀點和想法，聽取同學的建議，這一過程就是學生積極參與到課堂中的過程，提升整個課堂中的學習氛圍，并為整個班級中的學生創(chuàng)造良好的學習環(huán)境。通過以上分析能夠看出，在實際模具實踐教學中，最重要的一點就是保證教學的真實性，縮小教學與實際操作之間的差異，只有這樣才能讓學生在課堂中所學知識應用在實際操作中，而將VR/AR技術應用在其中，能夠達到這一目標，提升教學的真實性，為學生建立良好的學習環(huán)境。

（五）VR/AR技術在教學內容展示中的應用

在實際教學中，教師可以利用VR/AR技術對教學內容進行處理，根據(jù)學生的實際理解能力，調整教學內容，做到教學內容與學生水平的相互吻合。例如，在壓鑄模結構實踐教學中，教師可以利用VR/AR技術先為學生展示出模具的結構圖形，包括模型的平面圖、整體結構圖以及細節(jié)圖等，這種方式能夠使學生深入、全面地了解模具結構。學生通過VR/AR技術中的人機交互系統(tǒng)，能夠對模具進行全面觀察、拆裝等操作，進一步掌握模具的基本結構。目前我國已經(jīng)具備了較多的仿真軟件，能夠對模具進行高質量的立體仿真，同時展示出各個零件在運動中的位置變化特點以及各個零件之間的關系。學生通過觀察立體動態(tài)模型演示的方式，就能夠完成模具知識學習。在仿真系統(tǒng)中，已經(jīng)存儲了大量的模具結構數(shù)據(jù)，教師可以根據(jù)教學內容隨時選擇演示模型，方便學生對各種結構的模具進行比較分析，進而提升對模具結構的掌握程度。由此可以看出，將VR/AR技術應用在教學內容展示中，能夠對教學內容展示方式進行創(chuàng)新，將學生更加容易接受的方式應用在實際課堂中，保證最終教學質量。

通過以上分析能夠看出，將VR/AR技術應用在模具實踐教學中，能夠有效提高教學效率，提升學生的實踐能力。本文從實踐技能評價、注塑系統(tǒng)裝配、模具實踐原理、教學環(huán)境建立以及教學內容展示等方面展開研究，確定VR/AR技術在各項教學過程中的實際應用途徑。這種方式能夠為模具實踐教學提供良好條件，進而不斷促進VR/AR技術在此過程中的良好發(fā)展。

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編輯 張 俐