導語：虛擬現(xiàn)實技術在數(shù)控技術的應用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

陜西科技大學鎬京學院楊曉妍科學技術的發(fā)展，為教育行業(yè)的發(fā)展帶來了一定的推動力，教學理念和教學方式也在隨著變化，不斷進行優(yōu)化升級，完善教學體系和教學結(jié)構(gòu)。與多媒體技術相同，虛擬現(xiàn)實技術也在加大和教育行業(yè)的融合力度，推動教育方式和教育理念的優(yōu)化升級，提高教學質(zhì)量。虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)為人機交互場景的實現(xiàn)創(chuàng)造了優(yōu)良的條件，同樣也能夠解決實際操作過程中出現(xiàn)的難題和問題，為工程大規(guī)模數(shù)據(jù)的監(jiān)測和操控提供了便利。目前該技術廣泛運用于航空航天、軍事培訓、教育教學等領域，突破了時間、地點的束縛，依靠計算機操控儀器設備，模擬工作環(huán)境和工作狀態(tài)，推動數(shù)控技術教育教學體系和結(jié)構(gòu)的發(fā)展和完善。

虛擬現(xiàn)實技術的特征

1.沉浸性使用者能夠通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)營造的虛擬環(huán)境增強自身的現(xiàn)實體驗感，通過以自身為主角的方式獲得沉浸感受。虛擬現(xiàn)實技術是依靠計算機技術，結(jié)合人類實際的生理心理方面狀況，構(gòu)建與現(xiàn)實生活相統(tǒng)一的虛擬環(huán)境。使用者通過互聯(lián)網(wǎng)技術儀器設備的連接，使自己置身于創(chuàng)設的虛擬場景中，根據(jù)自身的需要和實際喜好選擇交互對象，進行模擬實踐，獲取與實際社會相同的體驗感，增加用戶的實際經(jīng)驗。2.交互性交互性主要是指用戶在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)創(chuàng)設的模擬環(huán)境中，對于物體對象的操作程度以及反饋程度的概述。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)創(chuàng)設的模擬環(huán)境中，用戶與物體對象的互動交流與現(xiàn)實環(huán)境十分相同，與物體對象交互的手段除了計算機的相關軟件設備，同樣還可以運用特殊的傳感設備完成二者的互動交流。3.多感知性虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中為了實現(xiàn)和對象的互動交流，在選擇傳統(tǒng)的視覺、聽覺的感知系統(tǒng)基礎上，同樣也增加了觸覺、力覺等方面的感知系統(tǒng)，一些儀器設備甚至能通過味覺獲取經(jīng)驗感受的相互傳遞。另外，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中也配備了能夠收獲相應感知系統(tǒng)的儀器設備，為使用者提供和實際社會相同的體驗感。4.構(gòu)想性構(gòu)想性主要是指虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中能夠根據(jù)個人的喜好以及認知范圍，構(gòu)建獨特的虛擬空間，不僅能夠?qū)θ藗內(nèi)粘Ｉ畹膱鼍斑M行復刻，同樣也能夠根據(jù)用戶的個人需求創(chuàng)造出非自然現(xiàn)象存在的主觀場景。這也就意味著，通過虛擬現(xiàn)實空間不僅能夠?qū)F(xiàn)實生活融入到虛擬場景內(nèi)，同樣也能夠運用虛擬場景將不存在的空間變?yōu)榭陀^情景。

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在教學中應用的意義

1.打破時間和空間的限制，開創(chuàng)全新的學習環(huán)境在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，操作者能夠通過系統(tǒng)創(chuàng)造的虛擬環(huán)境進行儀器設備的操作，突破時間和地點的束縛，在操作的過程中能夠獲得相同的體驗感。學生能夠通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，加大對儀器設備的了解和掌握，通過觀察和研究，學生能夠進入到不同的虛擬環(huán)境中進行儀器的模擬操作和設備零件的制作，突破了空間的束縛。另外也能夠通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)彌補現(xiàn)實生活中操作的不足，對于一些需要長期觀察才能得出結(jié)論的步驟環(huán)節(jié)，通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠節(jié)省一定的時間，增加時間的靈活性，突破時間的限制。例如，某些現(xiàn)象形成的時間大約在百年左右，這時可以通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)將現(xiàn)象更加直觀生動地呈現(xiàn)給學生。除此之外，學生也能夠運用該系統(tǒng)加強對于設備制造過程的理解和掌握，在系統(tǒng)操作的過程中提高自身的操作實力和操作水平，增強學生的實踐體驗感。因此，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)也能夠為學生營造良好的學習環(huán)境和學習氛圍，幫助學生建立良好的學習習慣，提高學生學習質(zhì)量。2.對教學內(nèi)容進行全方位、多角度的展示，豐富教學內(nèi)容虛擬現(xiàn)實技術在教育領域的運用能夠延伸和拓展教學資源和教學內(nèi)容，除此之外，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)還能夠突破空間的束縛，提高實踐的課程比例，降低實踐過程中的危險系數(shù)，學生通過虛擬現(xiàn)實技術能夠?qū)W習內(nèi)容進行不斷反復的練習和操作。另外，虛擬現(xiàn)實技術也能夠?qū)碗s抽象的學習內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)楦由鷦又庇^的形象呈現(xiàn)給學生，降低理解的難度，加深學生的直觀印象，通過創(chuàng)設相關的虛擬場景，增加學生的實踐機會和實踐途徑，提高學生的理解能力和操作能力，豐富教學內(nèi)容，提高教學質(zhì)量。3.營造了開放式的學習模式，改變了傳統(tǒng)的課堂虛擬現(xiàn)實技術在教育中的應用能夠有效地解決教科書帶來的弊端。使用者能夠根據(jù)自己喜好運用虛擬現(xiàn)實技術選擇適合自己的學習內(nèi)容進行學習，同樣也能夠在網(wǎng)絡上選擇合適的學習資源，突破空間的限制，營造開放式的學習環(huán)境和學習方式。充分尊重學生的主體地位，激發(fā)學生主動探索的熱情和興趣，鍛煉學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。通過對知識的摸索和研究，激發(fā)學生學習的主動性，提高學習的質(zhì)量和水平。4.能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬的生產(chǎn)或者實驗，節(jié)約了教育成本作為教育系統(tǒng)的重要內(nèi)容，實踐在整個學習過程中具有重要的地位，實踐的過程必然需要相關的設備和材料。由于保證實驗安全性的需要，許多實驗設備和材料都是一次性的，這在一定程度上會給學校帶來經(jīng)濟負擔。運用虛擬現(xiàn)實技術模擬實驗，不但能夠減少對于材料資源的浪費，同樣能夠減輕在實驗器材等方面的投入，降低實驗的風險，保證實驗的安全。除此之外，運用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠解決實驗器材資源不足的情況，減少在實驗過程中給儀器設備帶來的損耗，大大降低了教育成本。

虛擬現(xiàn)實技術在數(shù)控技術教學中的應用

1.在立體展示數(shù)控教學儀器設備、產(chǎn)品加工中的應用在以往的教學環(huán)境中，對于相關數(shù)控教學儀器設備的熟悉和掌握，學生只能通過視力觀察或者課本查閱來獲得相關信息，在這種情況下，實現(xiàn)現(xiàn)場教學不但要消耗相應的資金成本，同樣也不利于激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力，阻礙教學質(zhì)量的提高。要想解決上述弊端，可以選擇運用虛擬現(xiàn)實技術來將數(shù)控教學儀器設備進行立體展示，加深學生的直觀印象。比如，在建模的過程中運用ProE，將各種儀器設備轉(zhuǎn)變成三維立體形象，將其存放在特定的虛擬環(huán)境中。無論是誰都能通過觀察虛擬環(huán)境中的虛擬儀器，獲取到所需資料，能夠在一定程度上推動教學質(zhì)量和教學水平的提升。通過在產(chǎn)品加工中的應用，展現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術的特點和優(yōu)勢，推動數(shù)控技術教學和虛擬現(xiàn)實技術的有機結(jié)合。2.軟件仿真應用于數(shù)控理論教學理論知識的掌握直接關系到數(shù)控深入學習的質(zhì)量。與其他學科相比，數(shù)控的技術性和邏輯性較強，要想提高學生對于數(shù)控理論學習的了解和掌握程度，可以將軟件仿真技術融入到教學活動中。作為重要的教學方式和教學資源，軟件仿真在教學的過程中能夠為學生提供圖文并茂的學習內(nèi)容，激發(fā)學生學習的熱情和興趣，吸引學生的注意力，為教學質(zhì)量的提高創(chuàng)造優(yōu)良的條件。積極推動虛擬技術與互聯(lián)網(wǎng)進行有效結(jié)合，將復雜抽象的數(shù)控理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦泳唧w的圖文形象呈現(xiàn)給學生。虛擬現(xiàn)實技術的應用突破了時間和空間的束縛，為學生營造了良好的學習環(huán)境和學習氛圍，有利于幫助學生養(yǎng)成良好的學習習慣，學生的主體地位得到充分尊重，增強了參與者和虛擬環(huán)境的溝通和配合，提高了學生通過周圍環(huán)境獲取信息的能力和水平。與傳統(tǒng)數(shù)控理論教學模式相比，軟件仿真技術的自主性能較強，學生和虛擬環(huán)境二者能夠相互補充、相互進步，延伸和拓展學生的知識儲備和知識體系，提高了學生的觀察能力和信息獲取能力，完善學生的科學素養(yǎng)，滿足學生學習和成長的實際需要。例如，學生在學習G代碼編程的相關內(nèi)容時，在教師講解的過程中，學生就能夠依靠軟件仿真來進行同步編程，在基礎編程完成之后利用相關軟件進行及時的驗證，獲取到相關的運行數(shù)據(jù)和運行體系，根據(jù)自身需要及時修改系統(tǒng)的參數(shù)。通過這種方式，不但提高了學生學習的自主性，同樣也加深了學生對所學知識的直觀印象。對于剛接觸數(shù)控理論學習的學生來講，對相關的儀器設備充滿了好奇，但是又不知曉儀器操縱的方法和手段。教師在對相關內(nèi)容進行講解的過程中并不能夠讓學生完全掌握相關的理論知識，滿足不了學生的需求，長此以往，不利于激發(fā)學生的學習和興趣，阻礙了學習效果的提高。在教學的過程中運用仿真軟件能夠有效解決上述問題，在對相關步驟進行講解的過程中，學生也能夠運用仿真軟件與教師講解進行同步，提高學生的操作水平，推動教學質(zhì)量和教學水平的提升。3.在數(shù)控加工與編程等實踐課程中的應用由于數(shù)控機床資源不足，學生在學習的過程中并不能夠?qū)崿F(xiàn)人手一臺機床。將仿真技術運用到數(shù)控學習中可以有效解決上述學習中的問題，不但能夠提高學生對于機床的了解和掌握，同樣也能夠讓學生在模擬操作的過程中提高自身的實踐技能。學生通過仿真軟件進行學習和操作，不但能夠減少資源和成本的投入，同樣也能提高學習的趣味性，為學生營造良好的環(huán)境和氛圍。技術的熟練和掌握需要學生通過多次的訓練來獲取，在傳統(tǒng)模式下的教學活動中，學生在練習的過程中必然會給機床設備帶來相應的損耗，利用軟件可以根據(jù)學生實際情況進行協(xié)調(diào)和調(diào)整，在提高學生操作技能的同時，有效解決了上述問題。例如，學生在剛接觸機床操作時，由于對相關的儀器設備的了解并不通透，在操作的過程中時常會發(fā)生問題和事故，必然會給儀器設備帶來相關的損耗和破壞。另外，在加工過程中也會造成材料的消耗，學生在操作的過程中經(jīng)常使用鋁料的高速鋼刀作為操作設備，市面上高速鋼刀的價格根據(jù)材料的不同存在著差異。學生在掌握技能的過程中必然會對鋼刀帶來一定的損耗和破壞，在一定程度上也會造成資源的消耗。為了節(jié)約學校成本，許多高校的數(shù)控實踐課程比例并不協(xié)調(diào)。運用虛擬仿真技術就能夠有效解決這一難題，但這并不意味著虛擬仿真技術就要完全取代學生的動手實踐操作，而是通過二者的有機結(jié)合，產(chǎn)生共同推力。學生在借助虛擬仿真技術的過程中提高自身的操作實力，加深對所學知識的直觀印象，彌補了傳統(tǒng)教學方式的不足，充分發(fā)揮二者的有效作用。4.在虛擬仿真教學與實際生產(chǎn)加工中的應用數(shù)控仿真技術能夠應用在數(shù)控機床模型方式的操作過程中，這種體系下該教學系統(tǒng)能夠單獨運行。在這個過程中能夠依靠計算機設備，通過仿真面板對機床操控進行模擬運轉(zhuǎn)，相關的零件制作的過程和步驟也能夠通過三維的形象如實的展現(xiàn)。除此之外，該教學體系也能夠運用在數(shù)控機床的工作方式中，依靠互聯(lián)網(wǎng)技術將操作系統(tǒng)與實際的機床設備進行連接，借助計算機技術將零件的制作過程模擬展現(xiàn)出來，操作者再通過仿真面板進行零件制作的控制。因此，數(shù)控仿真教學系統(tǒng)擁有詳細的數(shù)據(jù)和圖形支撐，操作者在運用的過程中能夠在虛擬的環(huán)境中如實完成機床操作，提高觀察的便利性，減少操作誤差，實現(xiàn)與Nc程序的有機結(jié)合，推動UG、ProE等軟件技術的發(fā)展。5.利用虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)的數(shù)控加工仿真教學系統(tǒng)隨著虛擬現(xiàn)實技術和計算機的有效結(jié)合，產(chǎn)生了在操作的過程中能夠根據(jù)實際需要來模擬加工的環(huán)境以及狀態(tài)的計算機加工仿真體系。這主要是依靠某一特定系統(tǒng)，結(jié)合計算機的相關技術，通過操作者的線上操作，實現(xiàn)零件由設計到制作整個過程的演示畫面。在進行仿真機床操作的過程中，必然會經(jīng)歷毛坯定義、壓板安裝、刀具安裝、手動操作機床等過程和環(huán)節(jié)。虛擬數(shù)控加工仿真體系和教學系統(tǒng)能夠完全復制零件制作和機床操作的全過程，提高監(jiān)督和管理的便捷性，減少誤差的出現(xiàn)，通過提供與實際工作狀態(tài)相同的操作面板，實現(xiàn)儀器的操作調(diào)整和監(jiān)控。學習者在虛擬數(shù)控加工仿真系統(tǒng)構(gòu)建的虛擬環(huán)境中，即便不到現(xiàn)場也能夠獲得相同的操作體驗感，不用擔心儀器設備的損耗和破壞，進行反復多次的練習操作技能和操作方法，這其中就包括補償量的標準、操作要求、程序編輯和修改等相關內(nèi)容。另外，由于損耗的成本較低，能夠有效解決學習過程中機床資源不足的問題，增加學生的實踐機會和實踐途徑，為數(shù)控技術教學的發(fā)展奠定良好的基礎。

結(jié)語

綜上所述，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，虛擬現(xiàn)實技術已得到廣泛關注，將其與數(shù)控教學進行有效結(jié)合，構(gòu)建虛擬的教學環(huán)境和操作儀器，突破時間和地點的束縛，學生能夠更加直觀生動地操作儀器設備，避免設備損耗帶來的學習阻礙，提高學生的學習質(zhì)量和學習成果。同樣隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，將虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)與數(shù)控技術教學實踐進行有效結(jié)合，在提高我國數(shù)控技術教學質(zhì)量和水平方面發(fā)揮著重要的作用，能夠提高人才的質(zhì)量和水平，推動我國數(shù)控技術教學事業(yè)的發(fā)展。與此同時，二者的有機結(jié)合也能夠推動二者優(yōu)化升級，“取其精華、去其糟粕”，產(chǎn)生教育合力，為學生實踐技能的提高創(chuàng)造優(yōu)良的條件。

作者：楊曉妍 單位：陜西科技大學鎬京學院