李一紅 李寧 王華敏

傳統(tǒng)液壓專業(yè)教材側(cè)重于理論知識(shí)，教材中圖例多且復(fù)雜，存在學(xué)生難以通過教材上的黑白圖例理解液壓元件結(jié)構(gòu)和原理的現(xiàn)象，且教材更新速度慢，不利于學(xué)生及時(shí)拓展新的知識(shí)。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，大數(shù)據(jù)、VR技術(shù)、AR技術(shù)等新興信息技術(shù)為教材變革提供了新的可能。基于AR技術(shù)的液壓專業(yè)教材具有豐富的教學(xué)素材，利用移動(dòng)設(shè)備等手持終端配合教材能更好的輔助教學(xué)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的高效性和自主性，提出了基于AR技術(shù)的液壓專業(yè)教材體系改革策略，為液壓專業(yè)教材改革提供了有益的嘗試與探索。

一、傳統(tǒng)液壓教材的困境

1.側(cè)重于理論知識(shí)。傳統(tǒng)液壓教材中理論部分偏難，涉及較多的基本原理和公式推導(dǎo)，系統(tǒng)性和邏輯性較強(qiáng)，無法體現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)。例如在液壓與氣壓傳動(dòng)教材中，注重公式的推導(dǎo)，而對(duì)公式在液壓領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用的描述較少;存在較多篇幅講解泵、馬達(dá)和液壓缸的流量和閥類元件的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，而對(duì)理論知識(shí)和工程應(yīng)用如何聯(lián)系應(yīng)用較少，無法適應(yīng)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重的需要。

2.教材更新速度慢。傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的更新速度較慢。一方面是因?yàn)閭鹘y(tǒng)基礎(chǔ)學(xué)科本身更新較慢，另一方面，受到傳統(tǒng)教材印刷出版、發(fā)行方式的限制，出版教材更新速度慢。導(dǎo)致教材中知識(shí)內(nèi)容陳舊，雖然基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)不會(huì)過時(shí)，但是《液壓與氣壓傳動(dòng)》教材速度更新慢在一定程度上不利于學(xué)生接受先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和掌握先進(jìn)的專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，也不利于學(xué)生就業(yè)后與企業(yè)迅速接軌。

3.教材圖例多、內(nèi)容復(fù)雜。以姜繼海《液壓與氣壓傳動(dòng)》教材為例進(jìn)行說明，教材中圖例400多幅均為黑白印刷，其中大多數(shù)為元件結(jié)構(gòu)原理圖。為了表達(dá)清楚元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，教材中多采用剖面圖，要求學(xué)生具備較強(qiáng)的專業(yè)識(shí)圖能力才能聯(lián)想出元件的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致學(xué)生在理解上存在困難。學(xué)生往往因?yàn)闊o法準(zhǔn)確識(shí)記教材中的圖形，出現(xiàn)畏難情緒，難以學(xué)懂弄通教材中的知識(shí)，出現(xiàn)“教師難教，學(xué)生難學(xué)”的客觀情況，學(xué)習(xí)效果難以保證。

二、基于AR技術(shù)的液壓教材的特征

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）是將真實(shí)環(huán)境與虛擬信息集成實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)或補(bǔ)充。在教材中使用這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)教材中二維圖形到三維模型的轉(zhuǎn)換、三維實(shí)物與虛擬環(huán)境的結(jié)合，虛擬與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合?；贏R技術(shù)的職業(yè)院校液壓維修專業(yè)液壓教材有如下幾點(diǎn)特征。

1.豐富的素材?；贏R技術(shù)的液壓教材，可以采用電子書和紙質(zhì)教材的形式呈現(xiàn)。它的紙質(zhì)教材與傳統(tǒng)教材相比，外觀上沒有什么區(qū)別，仍然采用黑白印刷，但是運(yùn)用了新興信息技術(shù)以后，基于AR技術(shù)的液壓教材包含更為豐富的教學(xué)素材，在傳統(tǒng)教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加了彩色圖片、三維模型、動(dòng)畫、視頻等資源，供給學(xué)生學(xué)習(xí)使用，在學(xué)習(xí)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的基礎(chǔ)上，還可以看到移動(dòng)設(shè)備增強(qiáng)信息，滿足學(xué)生在現(xiàn)實(shí)世界感受虛擬空間的事物，增加趣味性與互動(dòng)性。學(xué)生只需要使用手機(jī)、pad等移動(dòng)終端，利用相應(yīng)的APP就可以獲取豐富多彩的教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)。

2.可以輔助實(shí)踐教學(xué)。液壓專業(yè)課程應(yīng)當(dāng)將理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)同等重視起來?；贏R技術(shù)的液壓教材，將數(shù)字化教學(xué)資源與實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合起來，有助于實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化。例如，在上課的時(shí)候要教師演示泵的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，在缺少試驗(yàn)設(shè)備或者試驗(yàn)設(shè)備損壞的情況下，此時(shí)教師就可以使用AR教學(xué)設(shè)備，既可以節(jié)約課堂上連接液壓回路的時(shí)間，又可以給學(xué)生進(jìn)行教學(xué)演示。學(xué)生課下可以通過APP掃描教材中的識(shí)別碼，及時(shí)獲取教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)，鞏固提高。

3.易促進(jìn)自主性學(xué)習(xí)。基于AR技術(shù)的液壓教材中存在豐富的教學(xué)資源，有利于學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，在視覺上，教材利用AR技術(shù)突破原有的靜態(tài)的視覺觀看方式，代之以動(dòng)畫、視頻、豐富的三維模型來表達(dá)信息，學(xué)員可以利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，課堂上、課后和在今后的工作崗位上都可以實(shí)現(xiàn)終身學(xué)習(xí)。當(dāng)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中，可以借助豐富的素材資源解決遇到的問題。例如，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)溢流閥章節(jié)的內(nèi)容時(shí)，很多學(xué)生根據(jù)復(fù)雜的圖例無法理解溢流閥的結(jié)構(gòu)，因此難以理解溢流閥工作原理，這很大程度上打消了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。而基于AR技術(shù)可以通過手持終端掃描教材上的二維碼觀看溢流閥的三維模型，還可以對(duì)模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和拆分，便于學(xué)生進(jìn)行理解，不僅能提升學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，還能促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。

三、基于AR技術(shù)的液壓專業(yè)教材體系改革策略

基于AR技術(shù)的液壓專業(yè)教材體系改革，突出“理實(shí)結(jié)合”的理念。全面梳理傳統(tǒng)紙質(zhì)教材中的知識(shí)點(diǎn)，區(qū)分重難點(diǎn)內(nèi)容及教學(xué)素材的呈現(xiàn)方式，建立教材資源庫，并依次制作素材，利用二維碼技術(shù)和AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源的呈現(xiàn)，并能夠?qū)滩馁Y源庫進(jìn)行維護(hù)和更新。

1.梳理教學(xué)知識(shí)點(diǎn)。一般液壓基礎(chǔ)知識(shí)主要包含七大部分：緒論、流體力學(xué)基礎(chǔ)、動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、執(zhí)行元件和輔助元件。通過梳理，各部分關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)教材資源的表現(xiàn)形式如表所示。

2.制作素材。教材上的素材的呈現(xiàn)方式和制作方式如下：二維平面圖采用像素較高的圖片，三維模型依靠3Dmax、Unity3D等軟件進(jìn)行處理，二維動(dòng)畫采用Flash軟件制作，三維動(dòng)畫資源一般采用3Dmax軟件或者3Dvia制作;視頻資源主要是利用攝像機(jī)進(jìn)行拍攝并進(jìn)行后期處理。

3.手機(jī)軟件（APP）開發(fā)。目前，手機(jī)已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的智能終端產(chǎn)品，手機(jī)軟件（APP）是可以支撐互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)的主要平臺(tái)，學(xué)生可以使用手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)終端設(shè)備，在wifi網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋的狀態(tài)下，進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。但是由于手機(jī)和平板電腦受限于存儲(chǔ)容量和網(wǎng)絡(luò)帶寬，教材配套資源可以儲(chǔ)存到云端，采用特殊的方式壓縮和加密，讓使用過程中更加省流。為了避免學(xué)生上課玩手機(jī)，可以定制專用于教學(xué)的終端設(shè)備，根據(jù)學(xué)生人數(shù)進(jìn)行配發(fā)，學(xué)生通過掃描教材中的二維碼，方便快捷的查看教材中的彩色圖片、三維模型等資源。

4.適時(shí)更新與維護(hù)?；贏R技術(shù)的液壓專業(yè)教材，主要通過掃描識(shí)別碼獲取資源，而資源庫和后臺(tái)要進(jìn)行定期的維護(hù)，教師也可以根據(jù)需要不斷補(bǔ)充新的資源或者更新原有教學(xué)資源，幫助學(xué)生了解最新的科技成果和前沿技術(shù)。

液壓技術(shù)基礎(chǔ)課程是一門理論和實(shí)踐性均較強(qiáng)的綜合性課程，傳統(tǒng)教材不利于學(xué)生理解學(xué)習(xí)，且由于大部分學(xué)校液壓元件缺乏，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)難以順利組織完成，往往存在學(xué)習(xí)效果不佳的現(xiàn)象。本文提出了基于AR技術(shù)的液壓專業(yè)教材體系改革策略，不僅豐富了教學(xué)資源，還能夠利用AR終端設(shè)備掃描，獲取液壓元件的三維模型結(jié)構(gòu)，輔助學(xué)生理解學(xué)習(xí)液壓元件原理，更好的彌補(bǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)的不足，還有助于學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

（作者單位：陸軍工程大學(xué)軍械士官學(xué)校）