VR/AR技术在模具实践教学中的应用

徐徐

[摘           要]  VR/AR技术近几年在我国得到了快速发展，已经渗透到各个社会领域中，将以教育领域为例，研究VR/AR技术在模具实践教学中的应用。VR/AR技术能够为学生建立一个更加真实有效的课堂，提升学生在课堂学习中的积极性，尤其是在实践教学中，需要学生亲身体会模具的组成结构以及铸造方式，将VR/AR技术应用在其中，能够提升整个教学过程的真实性。

[关    键   词]  VR/AR技术;模具教学;实践课程

[中图分类号]  G712                    [文献标志码]  A                      [文章編号]  2096-0603（2020）11-0146-02

我国早在2017年就表明，全力促进信息技术与教育教学的深度融合，并利用互联网技术、大数据技术以及虚拟技术等，建立一个新型的教育模式，由此可以看出技术在教学中的重要性。本文将研究VR/AR技术在模具实践教学中的应用，传统模具实践教学中需要大量的真实模具，但是利用VR/AR技术能解决这一问题，降低教学成本，提升教学效率。

一、VR/AR技术在模具实践教学中的应用价值

将VR/AR技术应用在实际教学中，这种教学方式称为虚拟教学，是目前一种新型的教学手段。利用VR/AR技术建立一个虚拟的学习环境，将知识内容进行模拟，教师和学生能够在模拟的环境中进行授课和练习。这种教学方式从教学理念、教学关系以及教学手段中进行创新，同时也促进了我国教育的创新发展。

利用VR/AR技术能够将学生作为中心，实现个性化教学，让学生在相应的教学环境中，进行自主学习和自主探究，进而培养学生的探究能力以及自主学习能力。VR/AR技术在应用中最明显的优势就是人机交互技术，利用该技术设计出的虚拟模具，不会受到时间和外界环境的限制，学生在此过程中能够对模具进行操作实验，通过这种方式确定模具设计中存在的问题，进而不断实施优化完善。

在传统模具教学中，教师需要使用真实的模具进行教学，这种方式会浪费大量的教学材料和时间成本，而VR/AR技术的应用改变了这一现状，系统能够在短时间内完成模具模拟，教师通过展示虚拟模具的方式，为学生讲解知识，而学生通过模具的观察和操作，实现模具实践学习。通过以上分析能够看出，利用VR/AR技术能够为学生提供真实高效的学习环境，不断提升学生的学习效率以及实践能力，也让相关人员认识到VR/AR技术目前在实际课堂中的应用价值。

二、模具实践教学特点

模具技术水平目前已经成为我国制造水平的象征，技术水平直接决定产品的制作质量、经济效益以及技术创新能力等，目前在市场经济发展中，需要模具的数量多、要求高、时间短，因此在模具实践市场中，相关人员需要在短时间之内，制作出高质量的模具零件。这就需要制作人员充分掌握模具的设计方法、计算方法以及内部结构等，在实际模具实践教学中，由于教学条件的影响，教师无法对书本中的每个模型结构、设计数据等进行讲解，加上模具课程中的理念较为抽象，因此学生非常容易出现知识理解不透彻的情况。甚至部分学生认为课程内容单一无聊，其中存在着大量抽象的知识理念，自己无法充分理解，如果不对这一情况进行控制，则会导致学生失去学习信心，影响最终的学习效果。

VR/AR技术的应用，能够增强学习过程中的趣味性，模拟与课程内容相对应的空间，提升学生对课程学习的主动性和积极性，将书本中的抽象内容直接展示到学生面前，在该种条件下，学生能够更加深入地理解相知识。例如，教师对模具结构和设备空间概念进行讲解的过程中，可以使用VR/AR技术展示出模具的内部结构，让学生直接观察到相应的学习内容，而不是仅仅依赖自己的想象，在这种条件下，学生的学习效果更好。

三、VR/AR技术在模具实践教学中的应用途径

（一）VR/AR技术在实践技能评价中的应用

VR/AR技术主要是利用三维仿真技术，在计算机技术基础上建立相应的教学环境，在实践技能评价中，就可以利用该技术建立虚实结合的操作系统，学生相当于在真实的环境下进行设备操作，因此学生取得的最终评价结果也具有较高的真实性。这种评价系统与传统评价系统相比，具有较强的真实性和高效性。目前实践评价系统中主要包括虚拟设备、虚拟操作工具以及人机交互设备等，学生通过对虚拟操作工具进行应用，能够实现模具处理。并且整个系统能够对学生操作过程中涉及的数据信息进行记录存储，方便教师对学生的整个操作过程展开科学评价。该系统能够反复利用，降低了整个操作评价的成本。由此可以看出，VR/AR技术的应用能够提升整个操作评价的过程性、情境性以及交互性，最终得出客观公正的结果。该种方式能够改变传统操作评价模式，消除时间和地点对评价结果的影响，由于采用虚拟设备，所以能够降低评价中出现设备损耗的概率，充分保护设备。尤其是针对高危性机能评价中，采用这种方式能够保护学生的人身安全，避免由于操作失误导致的人身事故。

（二）VR/AR技术在注塑系统装配模拟中的应用

注塑模具开发是模具实验中的重要内容，其具有建设周期长以及建设成本高等特点，为了提升教学质量，教师可以利用VR/AR技术进行虚拟装配，这种方式能够降低设计成本，同时保证设计质量。在此过程中建立一个虚拟的交互平台，在外部安装显示器和控制器，帮助学生完成虚拟操作，最终利用人机交互技术，让学生在虚拟的环境中实现实践操作。这种方式与传统注塑系统装配相比，具备较强的互动性，为学生与设备提供良好的交流条件。通过以上分析能够看出，VR/AR技术的应用能够降低实际教学成本，促进整个实践教学的良好发展，最终达到提升学生学习效率的目的。

（三）VR/AR技术在模具实践原理教学中的应用

模具实践原理是模具实践教学的基础，模具原理较为抽象，因此学生的理解难度较高，如果依旧采用传统的教学方式，将无法从根本上提升学生的理解效果。这就需要改变传统的教学方式，将VR/AR技术应用在其中，将抽象的知识具体化，这种方式能够降低学习难度，让学生能够充分理解模具实践的原理，进而提升模具实践操作质量。例如，在讲解冲载、弯曲以及拉深等实践原理的过程中，可以利用VR/AR技术对其进行虚拟化处理，其中包括冲压工艺环境以及设备的虚拟化。学生在此过程中能够充分理解和掌握原理含义以及应用方式等，降低其中抽象内容的比例，只有保证实践原理的学习质量，才能从根本上提升实践操作效果，不断促进VR/AR技术与模具实践教学的相互融合和良好发展。

（四）VR/AR技术在建立教学环境中的应用

良好的教学环境能够提升学生在课堂中的参与性和积极性，例如，教师在讲解压铸合金操作的过程中，学生需要先掌握压铸合金材料的基本性质以及其中需要应用的技术。为了让学生能够深入理解这一点，教师可以利用VR/AR技术为学生提供仿真实验条件，并以小组的方式，让学生在操作过程中相互协作、相互帮助，展开共同学习。通过观察合金冶炼过程的方式，确定不同产品制作对合金要求的差异，在观察过程中学生可以与同学讨论自己的观点和想法，听取同学的建议，这一过程就是学生积极参与到课堂中的过程，提升整个课堂中的学习氛围，并为整个班级中的学生创造良好的学习环境。通过以上分析能够看出，在实际模具实践教学中，最重要的一点就是保证教学的真实性，缩小教学与实际操作之间的差异，只有这样才能让学生在课堂中所学知识应用在实际操作中，而将VR/AR技术应用在其中，能够达到这一目标，提升教学的真实性，为学生建立良好的学习环境。

（五）VR/AR技术在教学内容展示中的应用

在实际教学中，教师可以利用VR/AR技术对教学内容进行处理，根据学生的实际理解能力，调整教学内容，做到教学内容与学生水平的相互吻合。例如，在压铸模结构实践教学中，教师可以利用VR/AR技术先为学生展示出模具的结构图形，包括模型的平面图、整体结构图以及细节图等，这种方式能够使学生深入、全面地了解模具结构。学生通过VR/AR技术中的人机交互系统，能够对模具进行全面观察、拆装等操作，进一步掌握模具的基本结构。目前我国已经具备了较多的仿真软件，能够对模具进行高质量的立体仿真，同时展示出各个零件在运动中的位置变化特点以及各个零件之间的关系。学生通过观察立体动态模型演示的方式，就能够完成模具知识学习。在仿真系统中，已经存储了大量的模具结构数据，教师可以根据教学内容随时选择演示模型，方便学生对各种结构的模具进行比较分析，进而提升对模具结构的掌握程度。由此可以看出，将VR/AR技术应用在教学内容展示中，能够对教学内容展示方式进行创新，将学生更加容易接受的方式应用在实际课堂中，保证最终教学质量。

通过以上分析能够看出，将VR/AR技术应用在模具实践教学中，能够有效提高教学效率，提升学生的实践能力。本文从实践技能评价、注塑系统装配、模具实践原理、教学环境建立以及教学内容展示等方面展开研究，确定VR/AR技术在各项教学过程中的实际应用途径。这种方式能够为模具实践教学提供良好条件，进而不断促进VR/AR技术在此过程中的良好发展。

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编辑 张 俐