摘要：工程力學(xué)對(duì)于相關(guān)的教學(xué)專業(yè)而言，是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科。學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候，需要進(jìn)行大量的相應(yīng)的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)。但是在實(shí)際的學(xué)習(xí)過程中，很多抽象的知識(shí)令學(xué)生感覺這是一門學(xué)習(xí)難度系數(shù)較高的學(xué)科，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效率不高。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的快速發(fā)展，在工程力學(xué)的教學(xué)過程中，將傳統(tǒng)的教學(xué)方式與現(xiàn)代化信息技術(shù)結(jié)合，將會(huì)產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。本文對(duì)工程力學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué)；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；應(yīng)用

現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，為了更好地適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，一種新型的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被研發(fā)出來。在教育領(lǐng)域中，教師將多媒體技術(shù)與現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到教學(xué)中，在一定程度上改善了傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，有效的提升了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。但是，對(duì)于某些抽象的、實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科而言，如工程力學(xué)，這些教學(xué)手段往往是不夠的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，為工程力學(xué)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)增添了新的教學(xué)手段，也能夠更好的進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是一種新型的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)將多種信息，例如三維空間立體圖像、音頻、文字等融合到一起，構(gòu)建一種模擬環(huán)境，使人們能夠更加真實(shí)的觀看到三維動(dòng)態(tài)視景，從而有一種更加真實(shí)的體驗(yàn)感[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要由以下不同的系統(tǒng)構(gòu)成，包括：聲音合成器、語音識(shí)別器、頭盔顯示器、觸動(dòng)覺系統(tǒng)、3D聲音定位器、跟蹤器、虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)生器、數(shù)據(jù)手套和虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要可分為三大類，分別是投影VR系統(tǒng)、桌面VR系統(tǒng)和可穿戴式的VR系統(tǒng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)而創(chuàng)造的一種多維立體空間，在該虛擬世界中，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通過對(duì)各種信息功能的技術(shù)處理，使人們能夠獲得更加逼真的體驗(yàn)。在其中，自主性、存在感、多感知性和交互性等在實(shí)際生活環(huán)境中的特性都能夠表現(xiàn)出來。自主性，是指在虛擬世界中設(shè)計(jì)不同的物體，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)的程度。存在感，是指體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人在虛擬的環(huán)境中，對(duì)周圍的環(huán)境不產(chǎn)生質(zhì)疑，達(dá)到虛擬世界就是真實(shí)世界的感覺認(rèn)知。多感知性，是指在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，人們不僅能夠體驗(yàn)到現(xiàn)代科技的強(qiáng)大，將設(shè)定的三維立體空間設(shè)計(jì)的如此逼真，還應(yīng)該享受到更多的感受，如嗅覺、觸覺、聽覺、味覺、力覺和運(yùn)動(dòng)感等[2]。交互性，是指在虛擬環(huán)境中，人為行動(dòng)的實(shí)踐能力和相應(yīng)信息的反饋能力，這種特性也是眾多計(jì)算機(jī)技術(shù)中最關(guān)鍵、最重要的一個(gè)特性。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛地應(yīng)用在教育、建筑和娛樂等不同的領(lǐng)域中，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)建立的虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為不同的用戶提供不同的共享虛擬空間環(huán)境。

二、工程力學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀

工程力學(xué)是一門設(shè)計(jì)范圍較廣的學(xué)科，在眾多的工科領(lǐng)域中，它是一門基礎(chǔ)學(xué)科，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性、創(chuàng)新性、通過性、工程性和理論性。面對(duì)社會(huì)快速發(fā)展需要大量相關(guān)專業(yè)人才的現(xiàn)狀，加強(qiáng)在學(xué)校對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)的教育和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐動(dòng)手能力教育是十分有必要。目前，高職教育中工程力學(xué)的教學(xué)主要包括靜力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等三部分。在教學(xué)環(huán)節(jié)中，相應(yīng)的設(shè)計(jì)了實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)，其中實(shí)踐教學(xué)包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)等[3]。在工程力學(xué)的教學(xué)中，雖然進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)改革，但是依舊存在各種各樣的問題。

例如。教師在進(jìn)行教學(xué)的過程中，缺乏系統(tǒng)、規(guī)范的教學(xué)方案，并且在教學(xué)的過程中將重心放在了對(duì)理論的教學(xué)上，從而忽略實(shí)踐教學(xué)的重要性。教師在進(jìn)行理論教學(xué)的過程中，對(duì)一些傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化和改進(jìn)。在課堂的教學(xué)中，教師通過多媒體技術(shù)進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的講解，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。另外，面對(duì)新課改的教改要求，以及社會(huì)環(huán)境的發(fā)展趨勢(shì)，教師在進(jìn)行理論教學(xué)的過程中，準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)到自己的角色定位，將學(xué)生放在課堂的主題地位，通過積極地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)問題的討論，從而更好的使學(xué)生掌握相關(guān)的理論知識(shí)。通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)的教學(xué)，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。但是，教師在工程力學(xué)的實(shí)踐教學(xué)中，由于受教學(xué)條件或其他因素的影響，學(xué)生很少能夠進(jìn)行各種各樣的實(shí)踐活動(dòng)，缺乏將理論轉(zhuǎn)換成實(shí)踐行動(dòng)的能力。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程力學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程力學(xué)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中具有十分重要的作用。根據(jù)工程力學(xué)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，通過建立一個(gè)虛擬的模擬實(shí)驗(yàn)室，令學(xué)生能夠更加真實(shí)的進(jìn)行各種各樣的工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)踐動(dòng)手能力，將理論學(xué)習(xí)的知識(shí)轉(zhuǎn)化成實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，存在大量的素材，進(jìn)行材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，有鑄鐵、不同型號(hào)的碳鋼、銅、鋁等不同材料；在進(jìn)行振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)儀器有示波器、信號(hào)發(fā)生器和功率放大器等。在虛擬實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)建設(shè)中，涵蓋了較多的軟件系統(tǒng)，如Ansys和3DMAX等。

在實(shí)驗(yàn)室的虛擬建設(shè)中，要盡可能地創(chuàng)建可交互、可視化的三維虛擬場(chǎng)景。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中心進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，到實(shí)驗(yàn)中心指定的區(qū)域進(jìn)行規(guī)范的操作，將任何可能發(fā)生的現(xiàn)象模擬出來，從而使學(xué)生具有更加真實(shí)的體驗(yàn)感。

工程力學(xué)中有這樣一個(gè)知識(shí)點(diǎn)——影響線及其應(yīng)用，通過建模進(jìn)行虛擬的模擬，學(xué)生在虛擬世界中能夠更好地理解和掌握單位荷載移動(dòng)時(shí)支座反力和截面內(nèi)力的變化規(guī)律，從而更好的理解如何用靜力法作影響線和用機(jī)動(dòng)法作靜定梁的影響線。此外，學(xué)生在進(jìn)行不同材料的斷裂韌性測(cè)試的時(shí)候，通過萬能拉伸機(jī)對(duì)各種材料進(jìn)行試驗(yàn)，從而對(duì)比不同材料之間的性能區(qū)別。通過虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生能夠進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，通過逼真的實(shí)驗(yàn)室使學(xué)生具有真實(shí)的感覺。

結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程力學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中具有十分重要的意義，通過建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室，可以在很大程度上解決實(shí)際教學(xué)的缺陷，例如受實(shí)驗(yàn)條件的影響、受教學(xué)時(shí)間的影響、受實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)的影響等。虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)為工程力學(xué)的教學(xué)提供了更好的幫助，不僅能夠提高教學(xué)質(zhì)量，還可以極大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，通過積極認(rèn)真的參與工程力學(xué)中相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程，從而提高實(shí)際的動(dòng)手能力，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

[1]趙玉鳳，張福豹，于水，顧燕，金亞云，程洋，許寧萍.基于工程應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的工程力學(xué)課程教學(xué)范式改革初探[J].科技風(fēng)，2019（03）：21.

[2]張繼超.試議如何在工程力學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐及創(chuàng)新能力[J].科技資訊，2018，16（36）：218+220.

[3]斯日古楞，劉鐵軍.淺談工程力學(xué)課程中引入實(shí)踐視頻教學(xué)的思考[J].科技風(fēng)，2018（33）：49.

[4]李健，王海明，李鳳娟，席宣宣，周嶺.云教學(xué)支撐下的《工程力學(xué)》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探索[J].科技視界，2018（04）：67-69.

作者簡(jiǎn)介：岳建彬（1983.09-），女，內(nèi)蒙古赤峰市人，碩士研究生，副教授，道路橋梁工程教學(xué)研究。