虛擬現實技術在汽車拆裝實訓中的應用

林梅彬

摘要：虛擬現實技術在娛樂游戲中的應用越來越廣泛，同樣也可以將此項技術利用在實訓教學環節中。本文通過將虛擬現實技術引入汽車拆裝實訓教學中，探討虛擬教學技術在提高實踐教學質量方面的作用。

關鍵詞：虛擬現實；實訓教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）08-0241-02

一、引言

隨著世界經濟的發展，人們對娛樂交互生活的要求也越來越高，更多的人希望更真實地感知計算機模擬的虛擬事物，虛擬現實技術因此應運而生。虛擬現實技術（VR）主要包括模擬環境、感知、自然技能和傳感設備等方面的內容。模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三維立體逼真圖像。它具有多感知性，除了一般計算機所具有的視覺感知外，還具有諸如運動感知、視覺感知、觸覺感知等感知功能。除了多感知性，它還具備了存在感、交互性以及自主性等屬性。目前虛擬現實技術就是在人與計算機交互的基礎上，操作者可以通過鍵盤、頭盔、鼠標、數據手套等工具與計算機間的交互，成為處在虛擬環境中的一員，較為真實地感知和操作虛擬世界中的各種對象，達到理解和掌握知識，為工作、學習、生活提供服務。

二、虛擬現實技術在汽車拆裝實訓教學中的優勢

1.傳統實訓教學的問題。①實訓基地的更新滯后。首先要明確的是，高職院校與企業不同，企業由于研發水平的需要會不斷更新實驗設備與實驗平臺。高職院校雖然也不斷地投入資金到實訓基地，但是這些資金還不能與新時期不斷更新的實訓教學內容相匹配，實訓場地又有所限制，這就導致了實訓基地的發展相對滯后。目前，實力不夠雄厚的高職院校往往實訓基地的建設已經大大落后一些知名的高職院校，且差距還在不斷拉大，這無法滿足現代的教學需求，嚴重影響了應用型人才的培養。②實訓教學過程中的問題。實訓教學是高職院校培養中最注重的教學形式，目前我國各大高職院校的汽車拆裝實訓教學以現場教學為主。在現場教學模式中，老師先做示范，然后學生動手實訓，這在很大程度上提高了學生的實踐動手能力。但是對于不同品牌的汽車來說，由于汽車開發平臺不一樣，發動機類型不同，底盤動力總成也會有區別，這就導致了學生可能在有限的時間內對一臺汽車的拆裝有基本了解，但是對于其他品牌汽車的拆裝無從下手。在傳統實訓教學過程中，常常出現只有部分學生參與，其他學生旁觀等問題。出現這種情況的原因是一方面由于在實訓教學中沒有提取學生的興趣，另一方面也因為場地、工具、設備等的限制。

2.虛擬現實技術的優勢。①教學內容更新。傳統實訓教學中的教學內容固定，拓展較少，將虛擬現實技術引入教學，可以根據學生的特點和社會的需求改革實訓的教學內容。對于由于時間和空間的限制，實訓設備的落后等原因導致的教學內容缺乏針對性，采用虛擬現實技術模擬的實訓環境可以很好地解決諸如此類的問題。實訓教學作為高職院校非常重要的教學方式，尤其是對一些實踐性較強的學科，例如汽車專業、交通運輸專業等，其實訓內容對于培養學生的實際動手能力和解決問題的能力是至關重要的。大部分學生的實踐能力也是在實訓中得到的。虛擬現實技術可以很好地適應社會的發展，并根據社會的需要對實訓內容進行更新，以適應企業的需求。②提高學生的學習興趣。虛擬現實技術是一種直接的信息傳遞方式，促進了教學手段方式的變化，提供了直觀形象的視覺材料，同樣也提供了豐富的聽覺材料，營造了一種“自主學習”的環境氛圍。學生通過親臨其境的交互行為，在一定程度上提高了學習的興趣。通過虛擬現實技術，尤其是對于復雜的汽車結構，可以將其簡單并具體化，讓學生在不解體的情況下進行學習，降低了學習難度，也從另一方面提高了學習興趣。③實訓過程的安全性。由于實訓過程中有時候也有一些不安全因素的存在，比如車門拆裝的時候，整個車門在最后一步拆卸的過程中，容易由于自重的問題，砸到手腳。虛擬現實技術可以避免此類情況的出現。在實訓過程中，可以通過預先設置好的警報系統，在實訓過程中出現違規操作規定的時候出現報警聲響，提醒學生注重操作安全，避免人身傷害事件的發生。同時，學生在操作的過程中，系統可以給予一定的警示，進而逐步讓學生養成正確的拆解習慣。

三、虛擬現實技術在汽車拆裝實訓教學中的教學設計

汽車主要有發動機、底盤、車身及電器與電子設備組成，基于此，在教學過程中，將16人分為4個小組，每個小組選取1人作為主導，另外3人為輔助。這里以拆卸底盤為例，具體闡述其教學設計。

1.布置任務。將1—4組分別對應傳動系統、制動系統、轉向系統、行駛系統。學生通過虛擬現實技術，認識各個系統的結構以及工作原理，為拆裝實訓打下基礎。

2.通過虛擬現實技術，展示汽車的拆卸工具，將拆裝工具箱設置于界面左邊，學生通過觸摸工具箱并打開，觀察與認識工具，并進行比較。每個工具都有對應的說明以及注意事項，從而讓學生對拆裝的工具有個大致的認識。

3.進行實訓前的安全教育。通過虛擬現實技術，讓學生親臨其境觀摩易出現狀況的環節以及出現狀況后正確的應急處理方式。

4.老師正確引導拆卸，以拆整體結構為主線，在進行拆卸過程中，對于不安全的操作，可以引入占據整個界面的紅色警報系統，當出現不安全的操作時，進行界面的紅色閃爍，意味著存在不安全操作，并進行一定的扣分，同時沒有加分環節。最后，在拆卸過程結束后，進行評分。

5.每組任務完成后，進行更換拆卸任務，待每個組對每個系統都進行過一次拆卸任務后，由虛擬現實系統進行評分。

6.進行現場的5S整頓，進行整理與清掃。將工具一步步地移位至工具箱，確保工具對號入座，同樣系統也根據5S的整理情況進行評分，并根據拆裝分數進行綜合的分數評定。

7.由虛擬現實儀打印出最終的分數并附上實訓報告。實訓結束后由學生進行自我總結評價，指導老師給予建議。汽車組裝的任務也主要以上述思路進行。這里需要注意的是，在拆裝實訓過程中，一定要注意對拆裝順序的準確設置。雖然在虛擬現實的環境下，學生在拆裝過程中的不安全因素可以排除，但是正確的拆裝順序是培養學生良好的操作習慣的必要條件。以發動機的拆解為例，嚴格遵守從上至下、從外至內的拆裝順序，依次從氣缸蓋、氣缸墊、油底殼、機油濾清器、活塞連桿組、曲軸飛輪組進行拆解。對于本末倒置的拆解順序一定要進行程序控制，確保學生在遇到實物拆解的時候能夠按照虛擬現實模擬環境下的順序進行拆解。

四、結語

目前，虛擬現實技術被看作是僅次于互聯網的改變世界未來的重要技術，盡管目前虛擬現實系統的硬件設備還比較昂貴，虛擬現實技術尚未普及。但是，隨著虛擬現實技術的不斷發展和完善，以及設備成本的不斷降低，必將具有更加廣闊的應用和發展前景。將虛擬現實技術應用于拆裝實訓中是高職院校的必然趨勢，它能夠很好地改善實訓環境，優化教學過程，培養具有創新意識和創新能力的人才，并將有助于解決不可視、不可摸等危險性場所的實驗等，同時也可以解決高校普遍存在的實訓設備不足、型號落后、難以更新換代跟上科技發展的困難。綜合運用多媒體等技術，有利于進一步開展“啟發式”教學模式，在教學演示的同時，將教學內容以最直接的傳遞方式傳遞給學生，這將大大地提高教學質量，更有利于實踐人才方面的培養。

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