机械制图课程AR增强现实教学解决方案

《机械制图》是机械类专业的必修专业基础课程，着重培养学生的识图和绘图能力。机械制图课程教学目前存在的问题主要有：机械制图课程需要培养学生的空间思维能力，而空间思维过程很难用语言表达，对于空间想象力较差的学生，很难将平面图想象成三维立体形状；再者，机械制图学习除课堂上教师讲解外，还需要做一定的课外练习，才能掌握识图和绘图的技能，课外练习学生缺乏可参考的教学模型，课外学习效率低。

针对这种情况，我们提出机械制图课程AR增强现实教学解决方案，利用增强现实技术，引入大量的3D模型，从教师课堂教学、学生课外练习、学生学习互动等方面进行设计，帮助教师课堂教学和学生自学训练。

AR应用示例

1. 方案简介

机械制图课程AR增强现实教学软件由三个模块组成：课堂教学模块，课外练习模块和教学管理模块。课堂教学模块，根据《机械制图》课程的教学要求进行设计，主要辅助教师和学生的课堂教学、学习活动，教师可以通过软件进行知识点的讲解和演示；课外练习模块，当学习遇到难以理解的工程图时，用手机或者平板电脑摄像头扫描教材、习题集上的平面工程图，软件通过识别匹配出对应的 3D 模型，然后将3D模型与现实场景叠加在一起，在屏幕上呈现3D立体的模型效果，学生可以利用触摸屏对模型进行旋转、缩放操作，从不同角度观察模型；教学管理模块，辅助教师对教学课堂活动的管理和学生课外练习的管理。

2. 方案特点

2.1虚实结合的教学环境

在增强现实技术基础上，构造虚拟的教学模型和环境，将虚拟的影像叠加到现实世界，打破了空间的限制，可以帮助学生提供生动的学习资料，让学生有种身临其境的感觉，让学生拥有更多的想象空间，能有效的提升学生的学习兴趣和学习效率。

AR在机械制图教学中的应用

2.2混合式的AR教学课堂设计

教学的目的就是以最有效的方式向学习者传授和迁移知识，AR教学课堂通过教学软件，教师可以方便的讲解课本上的知识点，这是AR课堂的“教”；同时，把教学目标设计在真实的情境中，强调以学生为中心，通过问题情境促进知识获得的协作交流和建构，这就是课堂的“学”。通过混合式教学模式的设计，有效的引导学生进行自主学习。

2.3丰富的AR教学资源

机械制图AR教学资源按照《机械制图》教材进行配套设计，并配有相应的课外练习资源设计。配套的AR教学资源目录如下：

第一章  制图基本知识与技能

第二章  正投影作图基础

第三章  立体表面交线的投影作图

第四章  轴测图

第五章  组合体

第六章  机械图样的基本表示法

第七章  机械图样的特殊表示法

第八章  零件图

第九章  装配图