基于虛擬現(xiàn)實(shí)的工程實(shí)踐教育探究

蔡寶 朱文華 顧鴻良 劉賽

摘? 要：虛擬現(xiàn)實(shí)是變革教學(xué)方法改善教學(xué)效果的重要手段和途徑，尤其可應(yīng)用在高等工程實(shí)踐教育中。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入工程實(shí)踐教學(xué)中，使得傳統(tǒng)的工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)擴(kuò)展為虛實(shí)結(jié)合、理實(shí)一體化、實(shí)踐課程多層次的教學(xué)平臺(tái)。闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)中的立體成像原理及性能特點(diǎn)，建立了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工程實(shí)踐課程體系，形成了層次化、模塊化的虛擬現(xiàn)實(shí)工程實(shí)踐課程，并在新冠疫情防控背景下嘗試采用互聯(lián)網(wǎng)+虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行線(xiàn)上實(shí)踐教學(xué)，取得了初步的教學(xué)成果。實(shí)踐證明，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠克服傳統(tǒng)工程實(shí)踐教育的諸多不足，拓展了工程實(shí)踐教育的教學(xué)理念。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí);工程實(shí)踐教育;立體成像原理;虛實(shí)結(jié)合

中圖分類(lèi)號(hào)：G640? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2021）03-0084-05

Abstract： Virtual reality is an important means to change teaching methods and improve teaching effect， especially in higher engineering practice education. By integrating virtual reality technology into the engineering practice teaching， the traditional engineering practice teaching platform is expanded to a multi-level teaching platform of virtual reality combination， theory reality integration and practice curriculum. The principle and performance of stereo imaging in the key technologies of virtual reality are described， and the course system of engineering practice based on virtual reality technology is established， what is more， a hierarchical and modular virtual reality engineering practice course has been formed， under the background of new crown prevention and control， we tried to use Internet plus virtual reality technology to carry out online practice teaching， and achieved initial teaching results. Practice has proved that virtual reality technology can overcome many shortcomings of traditional engineering practice education and expand the teaching concept of engineering practice education.

Keywords： virtual reality; engineering practice education; principle of stereo imaging; combination of virtuality and reality

引言

教育信息化是新時(shí)代教育改革的發(fā)展趨勢(shì)和必然要求，國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）中指明：信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性的影響，必須予以高度重視[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR）作為近年來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的熱點(diǎn)技術(shù)，其沉浸性、交互性、想象力、多感知性的特點(diǎn)充分滿(mǎn)足了教育現(xiàn)代化建設(shè)的需要，教育部自2013年開(kāi)始認(rèn)定虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)成果，目前國(guó)內(nèi)諸多高校積極推進(jìn)高等學(xué)校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[2-3]。

張枝實(shí)[4]研究表明VR技術(shù)能協(xié)助學(xué)習(xí)者更好地應(yīng)對(duì)未來(lái)教育所面臨的學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)方式等挑戰(zhàn)。顧鐵鳳[5]針對(duì)力學(xué)教學(xué)構(gòu)建實(shí)踐、仿真、理論一體的新體系。郝翠霞[6]提出基于虛擬仿真技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)方案。嚴(yán)褒[7]使用VR（VR）技術(shù)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行外觀(guān)建模。趙雅[8]將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和慕課應(yīng)用于醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中。

目前針對(duì)VR的實(shí)踐教學(xué)研究較多，但少有較為全面的成體系的虛擬仿真課程體系形成，本文以建設(shè)虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)課程為例，以虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)不虛、理實(shí)一體化為指導(dǎo)思想，以機(jī)械類(lèi)工程訓(xùn)練實(shí)踐課程為依托，以VR立體顯示理論為基礎(chǔ)，以VR為技術(shù)手段，對(duì)工程實(shí)踐課程進(jìn)行一系列改革，開(kāi)發(fā)課程體系全面的VR實(shí)踐課程。

一、基于VR的實(shí)踐教學(xué)特點(diǎn)

基于VR的教學(xué)模式主要可突破以下教學(xué)難點(diǎn)：

1. 自然條件下無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，一般而言對(duì)于地理自然中的星球運(yùn)行演示、火山噴發(fā)等無(wú)法身臨其境的現(xiàn)象，通過(guò)虛擬手段展現(xiàn)。

2. 現(xiàn)實(shí)存在，但無(wú)法詳細(xì)觀(guān)察的，例如生物學(xué)中細(xì)胞的成長(zhǎng)和分裂等可通過(guò)虛擬手段展現(xiàn)。

3. 成為歷史，回不去的場(chǎng)景，例如物種的凈化，歷史事件的再現(xiàn)等。

4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不可逆，不能反復(fù)，諸如動(dòng)物的解剖、核反應(yīng)過(guò)程等，可通過(guò)虛擬手段展現(xiàn)。

5. 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)于危險(xiǎn)，不夠安全。

諸如爆炸試驗(yàn)、電子電路實(shí)驗(yàn)等，具有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)亦可通過(guò)虛擬手段展現(xiàn)。

基于VR的實(shí)踐教學(xué)有別于傳統(tǒng)的PPT式課堂教學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)MOOC網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)，它是借助計(jì)算機(jī)圖像顯示技術(shù)，是一種啟發(fā)式、自主式學(xué)習(xí)方式，尤其可應(yīng)用在具有實(shí)踐性質(zhì)的工程操作教學(xué)課堂。VR技術(shù)與機(jī)械類(lèi)工程實(shí)踐教育相結(jié)合體現(xiàn)出以下諸多特性：

（一）保證安全性

機(jī)械類(lèi)工程實(shí)踐主要包括車(chē)床、銑床、加工中心等機(jī)械加工技術(shù)訓(xùn)練，傳統(tǒng)的實(shí)踐課程具有一定的危險(xiǎn)性，機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)具有潛在的操作危險(xiǎn)性，時(shí)常會(huì)有誤操作危害學(xué)生安全的事故發(fā)生[9]，而虛擬仿真的實(shí)踐訓(xùn)練能夠很好地避免實(shí)踐教學(xué)課程中學(xué)生的麻木操作而造成的危害，且學(xué)習(xí)效果往往能夠好于傳統(tǒng)實(shí)踐課程。近年來(lái)高等學(xué)校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的初衷就是基于此基礎(chǔ)之上，在保證學(xué)生的安全性前提下豐富和發(fā)展課程內(nèi)容。

（二）大工程概念教學(xué)普及性

中國(guó)制造2025是中國(guó)政府實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，要求在2025年進(jìn)入制造強(qiáng)國(guó)行列[10]，其中智能制造技術(shù)作為主要支撐技術(shù)，必須在教育教學(xué)中進(jìn)行廣泛普及，智能制造中激光加工、金屬特種加工，機(jī)器人焊接等工藝，在此類(lèi)智能制造的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，高校大都受到場(chǎng)地、設(shè)備、師資等多方面因素限制，不能很好地開(kāi)展智能制造方面的課程內(nèi)容學(xué)習(xí)[11]，而虛擬仿真技術(shù)可將智能制造諸多生產(chǎn)線(xiàn)虛擬化，將真實(shí)制造過(guò)程借助圖像處理技術(shù)呈現(xiàn)，并可對(duì)其進(jìn)行交互式學(xué)習(xí)，而不是普通的畫(huà)面呈現(xiàn)，這樣花費(fèi)相對(duì)較少的人力物力便可開(kāi)展大工程實(shí)踐課程教學(xué)，這是近年來(lái)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方向及重點(diǎn)，虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)不虛是原則。

（三）工程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容多層次性

大多數(shù)高校將機(jī)械類(lèi)工程實(shí)踐課程列為必修課程，是大多數(shù)學(xué)生必選的實(shí)踐課，融合了VR技術(shù)的工程實(shí)踐課程可適用于不同年級(jí)不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的不同需求，可在授課內(nèi)容的難易程度上做到很好區(qū)分，實(shí)現(xiàn)了分層次的教學(xué)目的。VR實(shí)踐課程不受場(chǎng)地、資源限制，所以教學(xué)內(nèi)容具有很大的彈性，可根據(jù)具體專(zhuān)業(yè)需求區(qū)分教學(xué)內(nèi)容難易，實(shí)踐內(nèi)容可更好地與理論學(xué)習(xí)內(nèi)容相匹配。

（四）技術(shù)更具推廣性

VR實(shí)踐課程可與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，特別是在線(xiàn)課程學(xué)習(xí)，使其具有很強(qiáng)的社會(huì)推廣價(jià)值[12]，任何人都能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)上課內(nèi)容，有別于傳統(tǒng)的MOOC互聯(lián)網(wǎng)課程，學(xué)習(xí)者只需要登陸相應(yīng)的網(wǎng)站下載虛擬仿真執(zhí)行文件便可進(jìn)行在線(xiàn)課程學(xué)習(xí)，且與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)課程不同，虛擬仿真的教學(xué)系統(tǒng)具有互動(dòng)性，可全方位地考核學(xué)習(xí)效果。

二、立體顯示成像原理及特點(diǎn)

VR作為實(shí)踐教育信息化的主要實(shí)現(xiàn)手段，首先必須了解其技術(shù)本身的原理和特點(diǎn)。

（一）VR立體成像原理

立體成像原理如圖1所示，固定點(diǎn)F通過(guò)固定雙目映射為對(duì)象X和對(duì)象Y，圖像刺激雙眼對(duì)應(yīng)的視網(wǎng)膜點(diǎn)，并產(chǎn)生了融合，對(duì)象X落于Panum融合區(qū)，對(duì)象Y處在Panum融合區(qū)外，還帶有一個(gè)交叉視差。因圖像來(lái)自視野中不同物體的Z圖像，從而導(dǎo)致雙眼競(jìng)爭(zhēng)，形成立體顯示效果[13]。

典型的VR技術(shù)不僅存在超高的立體顯示效果，還具備可追蹤的交互式立體顯示，其附加傳感器對(duì)于跟蹤用戶(hù)的頭部和手/手臂位置的物理顯示起到了交互的作用，同時(shí)又能感測(cè)用戶(hù)頭部的位置允許新的沉浸深度信息在顯示器上創(chuàng)建和呈現(xiàn)，這些信息還包括超出雙眼視差的信息，這個(gè)新的深度信息被稱(chēng)之為運(yùn)動(dòng)視差，它可以被添加到雙目視差中，并且已經(jīng)存在于顯示器中。運(yùn)動(dòng)視差在雙目視覺(jué)中的優(yōu)勢(shì)視差是增加觀(guān)看舒適度和提高沉浸感的質(zhì)量和意識(shí)。

綜上所述，交互式立體顯示比非交互式立體顯示具有顯著優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榻换ワ@示允許創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)視差，以及創(chuàng)建一個(gè)直接產(chǎn)生本體感覺(jué)線(xiàn)索的操作界面。同時(shí)在運(yùn)動(dòng)視差和本體感覺(jué)之間，這是唯一可能的，交互式立體顯示，可以增強(qiáng)顯示的深度感和和增加觀(guān)看舒適度，這個(gè)同時(shí)應(yīng)該允許我們的直覺(jué)推理系統(tǒng)從信息中做出合理的理解。

（二）立體顯示關(guān)鍵特點(diǎn)

立體顯示可以認(rèn)為是一種認(rèn)知增強(qiáng)顯示，其在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、政府和教育中的應(yīng)用特別重要，以下是其關(guān)鍵的特點(diǎn)總結(jié)：

1. 使用者在虛擬情景中可與復(fù)雜對(duì)象、概念和數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知和直覺(jué)能力。

2. 立體圖像在開(kāi)放空間中與真實(shí)物體相似的真實(shí)感，可提供非常逼真的立體真實(shí)感，學(xué)習(xí)者的沉浸感增強(qiáng)。

3. 與三維對(duì)象和數(shù)據(jù)的精確、快速和靈活的交互，可通過(guò)交互筆操作，與虛擬立體環(huán)境中感應(yīng)射線(xiàn)對(duì)應(yīng)，增加了虛擬環(huán)境的真實(shí)感。

4. 對(duì)抽象的可視化和概念的快速理解，不僅可立體顯示，還可對(duì)抽象的概念進(jìn)行可視化理解，增加了學(xué)習(xí)效率。

國(guó)外對(duì)融合VR技術(shù)的教育過(guò)程已形成了STEAM教育教學(xué)理念，即科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)五位一體的教學(xué)理念，這代表著一種現(xiàn)代的教育哲學(xué)。綜上所述，國(guó)內(nèi)教育依據(jù)VR技術(shù)進(jìn)行一系列的虛擬仿真教學(xué)改革勢(shì)在必行。本文便是在深入了解VR立體成像的原理和概念基礎(chǔ)上進(jìn)行教育教學(xué)應(yīng)用，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)課程改革。

（三）基于VR的STEAM教育

STEAM教育就是集科學(xué)，技術(shù)，工程，藝術(shù)，數(shù)學(xué)多學(xué)科融合的綜合教育，是一種教育理念，有別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、重書(shū)本知識(shí)的教育方式。STEAM是一種重實(shí)踐的超學(xué)科教育概念。任何事情的成功都不僅僅依靠某一種能力的實(shí)現(xiàn)，而是需要介于多種能力之間，所以單一技能的運(yùn)用已經(jīng)無(wú)法支撐未來(lái)人才的發(fā)展，未來(lái)需要的是多方面的綜合型人才，從而探索出STEAM教育理念。

VR技術(shù)對(duì)STEAM教育的影響：

1. 影響教學(xué)模式

改變傳統(tǒng)的教師主宰課堂、學(xué)生被動(dòng)接受、缺乏創(chuàng)新思維的教學(xué)模式。VR技術(shù)能提供立體可視化的友好桌面、形象直觀(guān)的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境，能提供圖文、聲像并茂的多種感官綜合刺激，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2. 影響教學(xué)手段

啟發(fā)式教學(xué)：通過(guò)身臨其境的、自主控制的人機(jī)交互，由視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)獲取，提供生動(dòng)、有趣的直觀(guān)形象思維素材、展現(xiàn)學(xué)生不能直接觀(guān)察到的事物等，形成知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生從思維、情感和行為等多方面地參與教學(xué)活動(dòng)。

探究式教學(xué)：以解決問(wèn)題為中心的教學(xué)形式，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中可以讓學(xué)生進(jìn)入問(wèn)題存在的環(huán)境，有針對(duì)性地建構(gòu)虛擬情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。能提供良好的人機(jī)交互，允許學(xué)生出錯(cuò)，自行了解錯(cuò)誤的跟由及后果，積極主動(dòng)地探尋解決問(wèn)題的方法。

3. 影響學(xué)習(xí)方式

VR可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)人性化的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境和沉浸式教學(xué)模式，使教學(xué)的氣氛更加活躍、自然、親切。

VR技術(shù)是多種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和多學(xué)科知識(shí)的匯聚與融合，是STEAM教育的較佳載體，學(xué)生通過(guò)主動(dòng)探索、動(dòng)手實(shí)踐、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、跨界融合來(lái)學(xué)習(xí)新知識(shí)和掌握新技能，拓展發(fā)散性思維，迸發(fā)出更加豐富的創(chuàng)新火花。

三、虛實(shí)結(jié)合的工程實(shí)踐課程體系

本文以虛擬仿真為技術(shù)依托的工程實(shí)踐課程體系已初步健全，既有針對(duì)單體設(shè)備的工程實(shí)踐虛擬仿真課程，同時(shí)也開(kāi)設(shè)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的仿真實(shí)踐教學(xué)，下面簡(jiǎn)單闡述其中較為典型虛擬仿真課程內(nèi)容。

如圖2所示的虛實(shí)結(jié)合的工程實(shí)踐課程體系，對(duì)于機(jī)械單體設(shè)備，開(kāi)發(fā)了虛實(shí)結(jié)合的減速器、激光焊接、普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床實(shí)踐課程，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了智能制造實(shí)踐、數(shù)字化生產(chǎn)實(shí)踐和工業(yè)節(jié)能仿真課程。

（一）《虛實(shí)結(jié)合的減速器工程訓(xùn)練》課程

使用VR設(shè)備開(kāi)發(fā)的虛擬減速器拆卸裝配系統(tǒng)[14]，配合實(shí)際減速器拆裝學(xué)習(xí)內(nèi)容，體現(xiàn)了虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)不虛的教學(xué)思想，課程作為本科學(xué)生進(jìn)行VR實(shí)踐課程探索，通過(guò)不斷地完善和優(yōu)化，授課兩年來(lái)取得了較好的學(xué)習(xí)效果。此外虛擬減速器拆卸裝配系統(tǒng)還開(kāi)發(fā)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在工程實(shí)踐課程的最大優(yōu)勢(shì)便是，使得學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容能夠?qū)崟r(shí)與別人分享，如圖3所示，虛擬減速器箱體零部件可實(shí)現(xiàn)“跑出”屏幕的效果，大大豐富了課程的知識(shí)體系和趣味性。

傳統(tǒng)的減速器工程訓(xùn)練只是對(duì)實(shí)體減速器進(jìn)行拆裝訓(xùn)練，實(shí)際授課過(guò)程中往往存在教師人員少、設(shè)備損壞過(guò)多，教學(xué)秩序混亂等問(wèn)題，而融入VR的減速器拆裝課程可有效解決上述問(wèn)題。

（二）《虛實(shí)結(jié)合的機(jī)床工程訓(xùn)練》課程

傳統(tǒng)的機(jī)床工程訓(xùn)練課程均以實(shí)際操作為主，學(xué)生在做生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)，由于機(jī)床數(shù)量有限，實(shí)習(xí)場(chǎng)地較小，通常是一堆人圍著教師或者一臺(tái)機(jī)床進(jìn)行授課，而融入VR技術(shù)后，學(xué)生首先在VR設(shè)備上學(xué)習(xí)仿真機(jī)床基本知識(shí)，包括機(jī)床設(shè)備的組成，機(jī)床加工的基本步驟、機(jī)床加工實(shí)例演示等內(nèi)容，而后在實(shí)際機(jī)床上再進(jìn)行機(jī)床加工操作學(xué)習(xí)。同時(shí)為了方便教師操作給學(xué)生演示，如圖4所示，開(kāi)發(fā)了VR設(shè)備與普通裸眼立體顯示跨屏顯示系統(tǒng)[15]，學(xué)生可觀(guān)看教師虛擬仿真操作內(nèi)容，大屏幕顯示的是裸眼立體操作畫(huà)面，畫(huà)面與教師機(jī)設(shè)備操作內(nèi)容實(shí)時(shí)同步，增強(qiáng)了虛擬學(xué)習(xí)效果。

（三）《數(shù)字化生產(chǎn)實(shí)踐》課程

普通機(jī)械生產(chǎn)車(chē)間加工設(shè)備眾多，為了使學(xué)生全面了解生產(chǎn)設(shè)備的布置情況，開(kāi)發(fā)了虛擬車(chē)間布局系統(tǒng)，配合《數(shù)字化生產(chǎn)實(shí)踐》課程使用，根據(jù)機(jī)床設(shè)備的使用特性，機(jī)床與機(jī)床間存在安全的擺放距離，傳統(tǒng)教學(xué)中不能輕易挪動(dòng)機(jī)床設(shè)備，而虛擬仿真教學(xué)不僅能立體呈現(xiàn)車(chē)間場(chǎng)景，還能查看機(jī)床設(shè)備的擺放情況，計(jì)算設(shè)備間的相互擺放距離。

自工業(yè)4.0概念提出以來(lái)，數(shù)字化生產(chǎn)實(shí)踐課程有著更為重要的作用，它改變了單體設(shè)備的簡(jiǎn)單操作教學(xué)內(nèi)容，能將所有設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的組合和排布，使學(xué)習(xí)者能夠具備大工程概念而非簡(jiǎn)單的設(shè)備操作方法。

（四）《智能制造實(shí)踐》課程

智能制造實(shí)踐課程主要針對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生，重點(diǎn)介紹工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)裝配作業(yè)過(guò)程，工業(yè)機(jī)器人（機(jī)械手）的操作方法，工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作編寫(xiě)程序等內(nèi)容，ABB工業(yè)機(jī)器人在一個(gè)工位上對(duì)零部件進(jìn)行裝配，智能制造虛擬仿真系統(tǒng)可對(duì)機(jī)器人動(dòng)作進(jìn)行仿真教學(xué)，由于現(xiàn)階段機(jī)器人設(shè)備造價(jià)昂貴，實(shí)際教學(xué)過(guò)程中不能保證每一個(gè)學(xué)生單獨(dú)操控機(jī)器人，所以同時(shí)開(kāi)發(fā)的工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真學(xué)習(xí)系統(tǒng)，主要配合實(shí)際機(jī)器人教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生首先在VR設(shè)備中進(jìn)行機(jī)器人虛擬仿真學(xué)習(xí)，而后進(jìn)行實(shí)踐演練操作，虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)過(guò)程能夠使學(xué)生更全面了解學(xué)習(xí)內(nèi)容。

此外虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室還開(kāi)設(shè)有電動(dòng)機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)節(jié)能虛擬仿真課程，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能仿真課程，自行車(chē)工業(yè)設(shè)計(jì)仿真課程，此外還設(shè)有虛擬校園漫游體驗(yàn)系統(tǒng)，讓學(xué)生全面體驗(yàn)校園文化。全面的虛擬仿真課程真正做到了系統(tǒng)的分層次分專(zhuān)業(yè)式模塊化教學(xué)，形成了以機(jī)械專(zhuān)業(yè)為主體，文理學(xué)科綜合的虛擬仿真教學(xué)體系。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)立體顯示成像原理的深入闡述，總結(jié)了虛擬技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的可行性，并介紹了其在高等工程教育的諸多課程應(yīng)用實(shí)例。實(shí)踐證明：工程實(shí)踐教育進(jìn)行虛擬仿真教學(xué)研究具有很強(qiáng)的必要性，學(xué)?？筛鶕?jù)教學(xué)大綱要求，將虛擬仿真教學(xué)內(nèi)容分為通識(shí)基礎(chǔ)類(lèi)課程和實(shí)踐必修類(lèi)課程，通識(shí)基礎(chǔ)類(lèi)課程可對(duì)非本專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，而實(shí)踐必修類(lèi)課程針對(duì)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生展開(kāi)，使仿真學(xué)習(xí)內(nèi)容更具有層次性和系統(tǒng)性。尤其是在此次新冠疫情防控背景下，基于VR的線(xiàn)上工程實(shí)踐教育完全替代了線(xiàn)下操作練習(xí)，這體現(xiàn)了虛擬技術(shù)在時(shí)間和空間上的巨大優(yōu)勢(shì)。

近五年來(lái)VR技術(shù)在教育教學(xué)上的作用愈發(fā)明顯，但技術(shù)終究只是教學(xué)的輔助工具，如何做到將VR技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容高度匹配是今后探究的其中一個(gè)研究重點(diǎn)和方向，能實(shí)不虛、虛實(shí)結(jié)合是重要原則，虛擬技術(shù)能將啟發(fā)式教學(xué)上升到新的高度。

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