《机械设计基础》课程教学中虚拟现实技术应用探索.docx

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1、机械设计基础课程教学中虚拟现实技术应用探索 摘 要：通过分析机械设计基础的教学内容、目标及传统教学中存在的问题，探究将虚拟现实技术引入教学实际中以变更传统教学存在的弊端。运用虚拟现实技术，形象详细的呈现机械机构组成、原理及运行过程，加深学生对理论学问的理解和驾驭，使学生成为课堂教学的主体，提高学生的课堂教学参加度，调动学生学习的主动性，可以收到更好的教学效果。 关键词：机械设计基础;虚拟现实技术;课堂教学 0 前言 机械设计基础是机械类专业的一门重要专业基础课，具有理论性强、好用性、基础性等特。传统的机械设计基础课程教学，课堂内容及授课步骤固定，授课时依托课本教材并辅以静态图片、文字阐述、视频

2、、微课等方式介绍，难以完全展示机械产品的组成结构、原理，特殊是机械结构的操作演示、产品的工作流程及功能。因此，传统的课堂教学方法和手段，难以启发学生主动进取探究和创新思维实力。 虚拟现实技术是利用计算机、网络通信、人工智能等技术交叉产生的一种现代信息技术1，并在高校试验实践教学和创新创业训练中得到认可和推广2-3。虚拟现实技术应用于教学中，可弥补真实教学过程中难以显现、视察的结构，是一种可以为老师和学生供应一个具有交互性、共享性、实时性和综合性的学习环境4。因此，改革传统的教学模式，在机械设计基础课程教学中应用虚拟现实技术，提高教学效率和效果。 1 机械设计基础教学内容及特点 全书内容分为5篇

3、：第1篇“机构的组成和机械设计概论”主要讲解并描述平面机构的结构分析、机械设计概论与现代设计方法应用概述，是机构和机械设计的基础学问;第2篇“常用机构”主要从传递运动的角度讲解并描述一些常用机构，如连杆机构、凸轮机构、棘轮机构、轮系及其他常用机构等的工作原理、应用和运动设计方法;第3篇“机械传动”主要從传递动力的角度讲解并描述一些常见的机械传动，如带传动、链传动、齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等的工作原理、标准规范和设计计算方法;第4篇“轴系零部件”主要讲解并描述轴系的工作原理、组合设计和选用计算方法;第5篇“机械联接”介绍常用机械静联接包括键、销和螺纹联接）和弹性联接的工作原理、标准规范和计算方法。

4、该课程学问点繁多、教学任务重，且由于学生无工程实际阅历，抽象的机械结构、理论及方法给学生的理解和驾驭带来很大难度，造成学生学习压力大、学习主动性差、教学效果差。 2 机械设计基础虚拟现实教学方案 结合机械设计基础课程教学内容，拟定机械设计基础虚拟现实教学方案主要包含机械结构方案设计、三维模型构建、运动仿真及创新设计四个方面，如图1所示。 3 虚拟现实过程的实施 3.1 方案拟定 虚拟现实实现过程遵循“老师为主导、学生为主体、师生互动、交互设计”的原则，该阶段结合课程对应的学习模块：教学内容、学时、教学对象、教学目标、教材、教学环境、教学支配、评价等。依据以上模块，结合机械设计基础课程相关学问的

5、特点，按连杆机构、齿轮机构、带传动、齿轮传动及轴毂连接等5部分打算课程教学内容。 3.2 搭建三维模型资源库 结合本课程内容，根据教学过程的不同阶段，运用Solidworks、UG、CATIA等三维绘图软件绘制连杆、凸轮、棘轮、槽轮、轴、轴套、齿轮、齿条、偏心轮等常用结构的模型，以及带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动等传动类型的模型，同时绘制减速器、内燃机、自行车、牛头刨床等典型的机械产品的模型，并通过3Ds MAX软件对三维模型进行灯光、材质渲染、优化。 3.3 虚拟现实场景实现 将机械结构三维模型库导入Unity 3D软件内，针对某一学问点，老师指导学生在软件内实现该结构的装配、拆卸及运动过程。

6、同时，学生可通过修改运动场景、参数等进行结构的自主设计。通过这一过程，让学生可在虚拟现实场景中，真实地感受到机械结构相关零部件之间的空间位置、运动关系及装配特征。 3.4 创新设计 学生通过虚拟现实可提前熟识机械结构的硬件组成、零件功能及运动特性，驾驭机构组成原理及功能，能够依据理论学问进行机械结构设计过程。同时，利用虚拟现实可进行机械结构运动过程、方式及三维模型的参数化修改，实现创新设计，大大激发学生学习主动性，为机械创新设计打下更坚实的基础，提高机械结构设计水平。 4 结语 本文探讨在机械设计基础课程教学中虚拟现实技术，改进传统的授课模式，做到“老师为主导、学生主体、师生互动、交互设计”，

7、提高学生的课堂参加度与主动性，并进行机械结构的创新设计，让学生乐在其中，激发学生学习爱好，进而提高授课效率和教学效果。 参考文献： 1安建强.基于虚拟仿真技术的创新训练探讨与实践J.试验技术与管理，2022，32：179-182. 2高印寒，马增治，李春光等.虚拟现实技术及其在机械工程中的应用J.吉林高校学报，2003，33：104-106. 3张睿.虚拟PLC试验平台的探讨与设计D.北京：北京化工高校，2022. 4吴璟莉.数据库虚拟教学平台的构建与探讨无线互联网科技，2022：203-205. 作者简介：郑武强，男，河南开封人，硕士，探讨方向：先进制造技术、机电一体化技术。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页