隨著計算機多媒體技術和網絡通信技術的迅速發展,信息時代的學習、生活方式都發生了重大變革。作為培養和提高學生動手實踐能力、觀察能力、分析問題和解決問題能力等方面有著先天優勢的實驗教學是高校教育改革的關鍵問題之一。目前,我國傳統實驗教學環節不足、實驗資源不均衡,學生創新能力不足,虛擬實驗教學環境研究與建設有利于解決當前實驗教學中存在的問題。 在虛擬實驗平臺中,學生既可以在虛擬實驗臺上動手操作,又可自主設計實驗,有利于培養的操作能力、分析診斷能力、設計能力和創新意識。學生更易獲得相關的知識,科學的指導和敏捷的反饋。虛擬實驗平臺是未來實驗室建設的發展方向。 隨著虛擬實驗技術的成熟,人們開始認識到虛擬實驗室在教育領域的應用價值,它除了可以輔助高校的科研工作,在實驗教學方面也具有如利用率高,易維護等諸多優點.近年來,國內的許多高校都根據自身科研和教學的需求建立了一些虛擬實驗室。 2.目的及意義 由于教學資金投入有限,實驗教學儀器相對落后,導致了實驗教學內容陳舊,機械專業先進的實驗、實訓設備價格昂貴,資金投入大。目前,實驗系統的構建模式不善,實驗項目的開發受到影響,實驗課仍停留在學生根據老師的講解進行簡單模仿的層面上,學生動手和創新思維能力沒有得到有效的訓練和培養。另外實驗對于時間和空的限制和要求,實驗教學模式比較單一和固定,這些都是高校實驗教學中普在的問題。 依據學院“依托行業,面向市場,工程教育,職業取向,打造品牌,人民滿意”的辦學理念;適應我院“十二五規劃” 提出的要充分、有效利用現代信息技術,提高人才培養質量與效益的要求;提出機械工程虛擬實驗室建設,為教學科研服務,分期陸續建設和完善實驗室內容,最終實現完整的教學實訓網絡平臺。 虛擬實驗環境的研究與實現,極大地降低了實驗室建設成本,緩解了由于財政壓力給實驗實訓教學環節帶來的不利影響,有利于學生實踐操作能力的培養,因此,虛擬實驗教學環境的研究也就具有了極大的經濟效益和社會效益,從而引起了更多學者、專家的關注。
3.應用前景分析 基于網絡的虛擬實驗室是對傳統實驗教學模式的革新,由于其顯明的技術特點, 十分適合新世紀人才培養模式, 在高校實驗教學中具有廣闊的應用前景。 ( 1 )計算機網絡的迅速普及為虛擬實驗室的應用提供了有利的條件 目前國內高校 互聯網技術的應用十分普遍, 網絡已經遍及到校園的每一個角落。學生既可以通過學校的公用計算機也可以用自己的計算機在宿舍里很方便登陸互聯網。便利的上網條件無疑 為高校虛擬實驗室的應用和發展提供了極為有利的條件。 ( 2 )比傳統實驗模式更有利于挖掘實驗教學的潛能 虛擬實驗室可以改善高等教育 實驗教學的教學環境, 采用基于網絡的虛擬技術,可較容易地增加具有高新技術的實驗,引導學生接觸新知識、 新技術, 開發學生的智能, 增強跨學科研究的意識。 ( 3 )建立新型實驗場所 利用多媒體技術、 仿真技術與虛擬技術相結合的方法, 建立有別于傳統實驗室的現代化實驗基地。其儀器設備并不是傳統的其功能是儀器廠商預先 定義好的儀器設備, 可根據發展需要重新“ 生成” 新的儀器設備, 以使之能跟上教學內容的不斷更新, 使實踐操作訓練能及時跟上測試技術的發展。這樣,減少了儀器設備經費的投人, 解決了高校實驗室經費不足的問題。 ( 4 )可實現其最高效率, 且能在不同的大學間實現資源共享 二、課題預期目標及主要工作(設計思想、擬采用的方法及手段) 1. 基于PRO/E的減速器三維建模;運用PRO/E三維建模軟件將減速器建模,并將各個零件尺寸形狀確定,能保證仿真運動。 2. 虛擬場景、設備的建模;運用3D MAX軟件對場景和設備進行生動形象的建模和渲染,達到逼真形象的目的。 3. 基于VR-P的三維虛擬平臺搭建;將減速器和虛擬場景進行搭建和融合。 4. 動畫制作,音效合成。運用相關軟件進行動畫制作和音效的合成和加入,對虛擬實驗平臺進行調試和完善。
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