通过运用虚拟现实技术,可以将很多实验环节通过某些设备和手段传给计算机,然后通过软件的解释输入给计算机,可以由计算机虚拟和仿真来实现,增加了学生对具体场景的理解和深入,为培养高素质的具有很好动手能力的学生奠定了一个最基本的基础。当然,更深一层的意义将是对现代教育思想的发展和探索。在此研究中,主要针对可视化、多媒体通信等关键技术进行了探索。
2系统设计与开发
在系统设计与开发过程中,首先需要设计虚拟实验教学环境模型。分别由用户、操作接口、虚拟仪器实体模型、虚拟器件实体模型以及虚拟场景实体模型等,其中在虚拟仪器实体模型、虚拟器件实体模型以及虚拟场景实体模型中都要用到数学模型。
2.1系统设计流程
在虚拟实训教学环境设计与研究中,虚拟教学环境构建流程。从环境设计开始,由环境建模、资源建模、用户建模组成,然后经过动作定义,最后到达环境实现。根据虚拟教学环境设计流程,可以确定虚拟教学环境的内容,依据其体系结构建立虚拟教学环境。在环境、资源及用户建模中,数学模型的建模过程基本相同(如SPICE模型)。而为了尽量逼真地模拟出场景、仪器和元器件的外形和操作,虚拟实验一般采用三维建模和绘制技术进行环境、资源和用户的实体建模。过程如下:①建立基本模型;②确定参数;③加入随机误差和随机化初始条件。
2.2虚拟装配的设计与实现流程
经历了三维实体模块、模型处理、模型导入场景、模型交互以及界面处理几部分。虚拟装配,是实际装配过程在计算机上的本质体现。虚拟装配流程中,三维实体模型的建模是基础。实体模型包括每个实训任务中需要的各种虚拟场景、虚拟样机(实验对象)、虚拟仪表、虚拟手等。首先借助传统的专业三维模型软件Maya建立实验对象(如S700K型转辙机)的装配模型(模型创建)。其生成的虚拟实体数据文件,通过COLLADA转换为WebGL引擎可以解析的XML数据文件(模型处理)。为了将WebGL与Collada关联,本研究的虚拟中心采用了SpiderGL这种开源的WebGL引擎。该引起可以直接异步解析Collada格式数据。这种结构的优势是利用服务器端Collada服务可实现内容的动态获取和创建。然后在虚拟实训环境中(模型导入场景),模拟实训对象的实际装配过程(模型交互)。在虚拟装配环境中,干涉一般发生在当前移动的物体(包括零部件、工具、夹具)与静止物体(虚拟装配场景、已装配的零部件、工具、夹具)之间。以高速铁路通信信号专业研究为例,分别以图示清晰地描述了虚拟装配操作界面、虚拟装配算法流程、转辙机壳体虚拟装配视图,实现了对虚拟装配过程的显示与控制。
3虚拟实训报告
实训报告是非常重要的一个实训教学环节,它不仅要简要说明实训内容、原理、使用元件仪器,还要记录实训中测试的数据、观测的信号波形等信息,同时还要对实训结果等进行相应的计算、判断和分析。实训报告处理过程示意,首先实验数据、图像等信息记录经过分析处理模块,利用实验报告模板,实验报告生成模块形成,然后是实验报告,最后是进入数据库服务器。
4基于虚拟实训的课堂教学模式实验分析
基于虚拟实训的教学结果到底如何?实验选取某高职院校通信信号技术专业的学生作为主体实验对象。他们所开设的主干课程—《通信信号设备与编程》作为实验的具体对象之一,此课程理论教学的总学时在改革新的教学模式后由原来的160学时减少为120学时,而课程内容基本保持不变,运用传统的教学方法,在有限的120学时内把通信信号设备与编程的全部知识传授给学生根本无法实现。因此,需要新的教学模式和方法解决这个问题。选取开设同样课程、学生总体水平相同的两个班级作为实验研究对象,实验教学班为082班,传统教学班为081班,每个班学生人数都是48人,其中实验班采用基于通信信号仿真软件的课堂教学模式,普通教学班采用传统教学模式。《通信信号设备与编程》课程试验班与传统班教学情况对比。一年来的教学实际情况反映显示,虚拟通信信号仿真在《通信信号设备与编程》课程教学中的应用前景广阔。虚拟通信信号仿真在高职学校通信信号技术专业的应用必将改革传统的通信信号专业教学模式,虚拟通信信号仿真是实施以学生为中心的教学必备工具,也是理论、实践相结合教学的桥梁,是一种对学生实际能力培养的有效解决途径,期冀基于虚拟通信信号仿真软件的教学模式成为通信信号技术专业课堂教学改革的发展方向。通过对比分析,得出在实验班比传统班教学学时少40学时的情况下,实验班总体成绩仍大大好于正常班,但同时也看到了实验班的编程优秀率没有传统班的高,分析其中原因,在通信信号仿真上“操作精度和“熟练程度不好保证,要想成为熟练有技术的操作工,还必须多多增加学生的一线实践,提高学生的实践动手能力。合理的进行系统化教学设计使通信信号仿真课与真实的实践课比例达到最佳,实现教学效果的最优化。
5结语
(一)师生思想认识不够
首先,部分服装专业教师对实践课程的重要性以及如何组织实践教学还不明确,在实践实习过程中出现放任自流的情形。其次,学生对实践教学也普遍存在片面认识和消极情绪,仍然只关注服装设计的造型与美感,追求艺术设计的创新,认为工程技术是服装技师的工作。他们都忽略了设计教育的终极目的,即使学生获得解决实际问题的能力,单一的知识结构难以适应现代服装行业的需求。本专业培养的人才需要系统掌握服装设计、产品开发、商品企划、生产管理及销售等方面的基本理论及知识,精通服装结构和工艺的基本原理与技能,通晓服装纸样设计、成衣工艺设计、工业推板、服装CAD等方面的知识和技能;基本具备鉴别、选用、初步开发制衣材料的能力;具备从事服装设计、服装制版、产品开发、服装营销、服装展示、服装工业化成产和管理等岗位实际工作的能力。
(二)就业压力影响毕业设计等实践课程建设
近几年,中国高等教育快速发展,服装专业的学生数量也在成倍增长,就业压力很大。许多服装专业的本科毕业生忙于四处求职、考研,实习实训对于他们来说只是一个不得不完成的任务,不可能投入太多的时间和精力。因此,在第七、八学期设置的专业实习、专业考察以及毕业设计等实践课程中,多数学生以求职、应聘等为借口,简单应付实践课程,而学校和教师也不得不放宽要求。以我院服装专业第八学期的毕业设计为例,毕业设计是检验学生四年学习成果的有效手段,但因为就业或在外地实习等缘故,许多学生不得不简化程序或降低毕业作品的质量,更有甚者花钱雇人做毕业作品。虽然学院制定了严格的规定,但仍有学生报有侥幸心理。
二、服装设计与工程专业实践课程建设对策
(一)建立和优化实践教学体系
学院坚持以国家需要为前提、社会需求为导向的原则,于2010年重新制订了服装设计与工程专业人才培养方案。在培养目标上强调培养“注重实践,能够在服装行业从事设计、企划、制版、工艺技术、管理营销等相关工作的应用型、技术性专门人才”。在课程设置上,加大了专业实践课程的学时比例。针对服装设计与工程本科专业四年学习的特点,从专业考察、服装工艺实践、服装设计实践、生产实习、服装专题设计、专业实习和毕业设计等七个环节来设置实践课程。重要环节又划分为不同难易内容,循序渐进地安排在不同学期。例如,服装工艺实践划分为基础实践、课程实践和针织工艺实践。服装设计与工程专业设计方向设置为:第二、三学期安排各一周的工艺基础实践;第五学期安排二周的工艺课程实践;第六学期安排一周的针织工艺实践。服装设计与工程专业工程方向设置为:第一学期安排一周的工艺基础实践;第三、五学期安排各一周的工艺课程实践;第六学期安排一周的针织工艺实践。这样的实践环节合理地分布在本科四年的学习中,优化了专业实践课程的结构。
(二)更新观念,改革实践课程教学工作量计算办法
随着教学改革的深入发展,服装设计与工程专业实践课程越来重要,实践工作量不断加大,难度也在逐渐增加。因此,要大力宣传实践课程教学的重要性,深入细致地做好教师、学生的思想教育工作,使他们认识到实践课程的重要性,明确目标,变被动为主动。实践课与理论课是同样重要的,但我校现在实行的实践课程课时的计算方法还很原始,与理论课的工作量差距甚远,而且存在一些问题,例如实践课程的工作量不能充分体现出多劳多得的分配原则。工作量的不平衡不能体现出重视能力教育,不能使教师全身心地投入到实践教学中去。所以,建议学校根据实践教学的特点,制定出符合实际的管理办法,并且为教师提供企业实习和培训的机会,提高教师科研与教学的水平。
(三)加强实践教学环节的规范化管理
每一门实践课程都有较强的针对性,所以课前要做好充分的准备工作。首先,根据实践教学大纲制定好本门课程的教学计划。其次,制定实践项目指导书或实践手册以及考核标准,这些材料既为实训提出了详细的目的、要求和任务,也规定了考核的内容和方法,让学生从理论的理解到实践操作有一个整体实训规划,同时也有助于督促教师和学生认真完成实践任务。加强现代化教学手段建设,有效利用多媒体辅助教学的功能。例如,把一些有代表性的服装款式或工艺复杂的零部件的制作过程录制成光碟,在实训室中播放,让学生反复观摩,更清晰地了解服装制作的工艺过程,使实践操作的步骤更程序化。利用摄影机、数码相机等设备将现代化服装工厂里的科技化含量较高的流水线设备以及生产工艺流程摄录下来,配以详细的讲解和说明,播放给学生观看,既缓解了学校资金短缺、设备更新速度慢的问题,又可以将现代数字化的服装生产线展示给学生。通过这些教学形式,教师的教学劳动更具知识化,还可以节省出时间对学生进行一对一的辅导,解决学生在实操中遇到的问题,提高课程效率。
(四)完善实践课程的考核机制