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VR全景技術(shù)在高校工程類教學(xué)中的應(yīng)用研究
江蘇科技大學(xué)機械工程學(xué)院 晏飛 管小燕 2022/2/16 19:22:41
摘要：科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新讓多個行業(yè)、多個學(xué)科實現(xiàn)了融合發(fā)展，教育行業(yè)也是如此，從之前的多媒體教學(xué)課件，到后來的網(wǎng)絡(luò)微課，再到現(xiàn)在的視頻教學(xué)，可以看出技術(shù)與教學(xué)的交融越來越密切。其中，VR全景技術(shù)的迅猛發(fā)展為我國高校工程類教學(xué)注入新的活力，讓學(xué)生更好地理解工程實踐類問題，提高教師授課效果和學(xué)生學(xué)習(xí)體驗。基于此，本文從VR全景技術(shù)的教學(xué)優(yōu)勢入手，并給出其在高校工程類教學(xué)中的具體應(yīng)用。
關(guān)鍵字：VR全景技術(shù)；高校；工程類教學(xué)；應(yīng)用研究
VR又稱作虛擬現(xiàn)實，主要以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)計算機服務(wù)功能上生成現(xiàn)實環(huán)境，為客戶營造出“可視”、“可聽”、“可觸”的數(shù)字化環(huán)境，從而增加用戶的真實體驗感。VR全景技術(shù)主要從傳統(tǒng)全景技術(shù)演變而來，通過圖像生成技術(shù)，將“虛擬”的手法來創(chuàng)設(shè)“現(xiàn)實”的情景，利用720°的拍攝方式將圖像和視頻進(jìn)行立體化的展示，讓人有身臨其境之感。
一、VR全景技術(shù)對高校工程類教學(xué)的重要意義
在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷普及和應(yīng)用的時代大背景下，傳統(tǒng)的授課模式已經(jīng)不再適用，學(xué)生對于知識的渴求和探索越來越朝著多元化邁進(jìn)，因此，教師必須創(chuàng)新教學(xué)手段，豐富教學(xué)內(nèi)涵，幫助學(xué)生在更好地理解教學(xué)知識并提高實踐能力和參與能力。工程類專業(yè)本身是一門實踐性、應(yīng)用性很強的科目，通過VR全景技術(shù)交互性、沉浸性、想象性的特點，可以打破傳統(tǒng)工程類學(xué)科“抽象難理解”、“教學(xué)實施受限”、“實驗操作危險”的教學(xué)瓶頸，將建工程建筑的全貌用科技的形式展示出來，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還為工程類專業(yè)教學(xué)改革提供新的思路。如今，VR全景技術(shù)在建筑工程質(zhì)量安全、建筑物設(shè)計與構(gòu)造等教學(xué)中廣泛應(yīng)用，教學(xué)效果顯著，學(xué)生的自學(xué)能力和課堂參與感明顯提升[1]。
二、VR全景技術(shù)在高校工程類教學(xué)中的應(yīng)用研究
（一）體會教學(xué)內(nèi)容
由于建筑工程類學(xué)科需要學(xué)生具備一定的立體思維能力和想象能力，但是在傳統(tǒng)授課過程中，很多學(xué)生缺乏發(fā)散思維和立體圖形構(gòu)造能力，再加之教學(xué)工具有限，很多老師無法將建筑工程平面圖和立體圖展示出來，教學(xué)真實感不強。引入VR全景技術(shù)之后，可以打破傳統(tǒng)教學(xué)弊端，實現(xiàn)工程內(nèi)容的“可視化”。比如在講解到房屋建筑學(xué)時，為了讓學(xué)生能夠看得清，聽得懂，可以將具體建筑結(jié)構(gòu)的房屋構(gòu)造利用VR全景技術(shù)呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生親眼見證建筑內(nèi)部的細(xì)節(jié)設(shè)計，利用生成的虛擬建筑，將建筑物的立體圖、剖面圖更加真實的表現(xiàn)出來，讓學(xué)生感受到最真實的空間布局。其次，在建筑設(shè)計方面，老師可以讓學(xué)生借助VR全景技術(shù)，去檢驗建筑設(shè)計的合理性，并鼓勵學(xué)生親自更改或重新設(shè)計一個建筑，將現(xiàn)實場景與虛擬技術(shù)相結(jié)合，從而提高學(xué)生的創(chuàng)造力和設(shè)計感。
（二）感悟工程原理
工程類學(xué)科本身具有一定的復(fù)雜性，很多學(xué)生通過自學(xué)和自行想象無法參透相關(guān)工程原理[2]。比如在適筋梁受彎教學(xué)實驗中，由于部分學(xué)生空間想象和構(gòu)造能力較弱，如果在實驗過程中離實驗中心太近，又擔(dān)心混凝土崩破會波及到學(xué)生安全，這樣一來，學(xué)生對于適筋梁受彎原理不了解，教學(xué)效果不好。在引入VR全景技術(shù)之后，老師可以讓教學(xué)實驗在虛擬環(huán)境中進(jìn)行，既能讓學(xué)生看見適筋梁被破壞的全過程，又能發(fā)現(xiàn)鋼筋變形的特點，還能在虛擬技術(shù)的幫助下，觀察到裂縫的發(fā)展變化，這些都是在傳統(tǒng)教學(xué)和實際生活中不能實現(xiàn)的。其次，利用VR全景技術(shù)還可以攻破教學(xué)難點，比如在受力狀態(tài)和受力特性的學(xué)習(xí)中，很多學(xué)生不能分辨各個零件的受力過程，只能按照教學(xué)要求來配筋，如果沒有老師指導(dǎo)，自己很難完成。利用VR全景技術(shù)就能將各零件應(yīng)變發(fā)展過程和應(yīng)力云圖展示出來，讓學(xué)生更好地明白工程原理，提高授課效果。
（三）加強教學(xué)實踐
除了工程原理教學(xué)，VR全景技術(shù)還可以應(yīng)用在學(xué)生實踐操作方面[3]。比如在道路工程實踐教學(xué)中，全景呈現(xiàn)出道路受損形成過程和損傷修復(fù)過程，用最低的教學(xué)成本來還原最真實的施工現(xiàn)場。老師可以先通過教學(xué)客戶端將道路全景影像資料調(diào)取出來，讓學(xué)生先觀察路面損傷類型，利用投影球面坐標(biāo)系統(tǒng)，精準(zhǔn)計算圖像采集焦距，實現(xiàn)路面環(huán)境情境再現(xiàn)，學(xué)生可以“穿透”教學(xué)屏幕更加直觀地看到道路全景圖面，通過觸屏和縮放，讓其獲得更加真實的現(xiàn)場施工體驗。通過交互式實踐操作，提高學(xué)生的沉浸式體驗感。其次，在平法識圖教學(xué)訓(xùn)練中，學(xué)生可以根據(jù)建模軟件，計算鋼筋長度、捆扎鋼筋籠，在虛擬的教學(xué)環(huán)境中觀察鋼筋籠的構(gòu)造是是否符合平法圖集，讓學(xué)生更加真實地完成教學(xué)實踐。
結(jié)束語：綜上所述，VR全景技術(shù)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，成為新型的工程類教學(xué)工具，幫助學(xué)生更好地體會教學(xué)內(nèi)容，感悟工程原理，加強教學(xué)實踐，是現(xiàn)代化教學(xué)的具體體現(xiàn)，也實現(xiàn)了工程教育與計算機技術(shù)的高度融合。
致謝：江蘇科技大學(xué)2021年度本科（未完，下一頁）
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