剖析VR技術在汽車類專業教學中的應用

李亞莉

摘?要：傳統高職汽車類教學存在教學成本高、安全隱患多、演示效果不佳等問題，制約著汽車職業教育的快速發展。將VR 虛擬現實技術應用在汽車類專業教學中，能夠提升教學效果。對 VR 虛擬現實技術在汽車類專業教學中的應用進行分析，闡述汽車類專業教學中 VR 虛擬現實技術的使用。

關鍵詞：VR技術;汽車類專業;教學

汽車是一個復雜的機電一體化設備，它的技術是由計算機、機械、材料、電氣、液壓、信號等多個學科技術組合而成，所以說，多學科技術的綜合構成了汽車專業。在傳統的汽車專業教學中，教師往往更加重視學生的理論知識學習，而對于學生實踐技能的訓練沒有給予足夠的關注。在當今的職業教育中，企業和學校更加重視學生的實踐技能，更加關注學生綜合能力的培養。但目前各職業院校的實訓條件，由于資金等各方面的原因，還不能完全滿足這種教學改革的需要，亟待一種破解這個難題的辦法，VR技術是一個很好的選擇。

1?汽車專業教學面臨的問題

在當前一些職業院校中，進行汽車專業教學時面臨的一些問題：

（1）材料成本居高，影響實訓深入開展。汽車維修類課程的實訓，一般都是在真實車輛上進行，各種不同種類型號的車輛，都有自己的專用維修配套設備，設備繁多、價格昂貴，且多為專用設備。受經費限制，一般院校都無法達到人手一套。而且專用設備一旦損壞，維修費用很高。而實踐技能的提高，離不開大量的實踐訓練。許多零部件經多次拆裝，容易造成損壞;同時，實踐操作中，還涉及大量消耗材料，如：燃油、濾芯、機油、冷卻液等，這些都成為了制約加強實踐教學的痛點。

（2）安全風險大，制約技能訓練開展。正如前面所說，汽車是一臺機械設備、是一臺電氣設備、是一臺機電一體化設備。而無論機械、還是電氣都具有高安全風險因素。學生在接觸車輛設備的初期，缺乏感性認識，在心理上就會有懼怕感，容易發慌，就會影響操作的準確性，從而可能發生損壞設備和車輛及安全問題。其結果不僅可能造成車輛、設備損壞和人身的傷害，產生車輛、設備的維修費用，更重要的是這種錯誤操作的后果，對學生和老師產生心理陰影，使其在今后遇到同類操作時產生懼怕心理，影響后期的學習，從而使許多技能訓練受制于安全考慮，停止于一般水平。

（3）示范難展現，造成教學效果不佳。實踐技能的學習，一般都是遵從于講解、示范、模仿、訓練這樣的規律。在這個過程中，老師的示范是重要的一環，示范中學生能否看得見、看得清、看得準，對學生能否正確模仿和最終掌握操作要領十分重要。而許多操作，受設備結構的影響，操作細節難以展現;受學生人數和場地的影響，前面學生能看清、后面學生才看到。這樣一項操作，學生模仿時就可能錯了，如不及時發現，最后練就的就會是一個錯誤的操作技能。同樣道理，在學習設備結構原理時，也會產生同樣的問題。

2?VR技術在汽車實訓教學中的應用

實踐教學對汽車類專業而言格外重要，要改變前述教學中的諸多問題，就需要找到一種方法、手段，能夠化解這些問題，使教學效果得到提升。把VR技術引入到汽車專業的教學中，是解決這些問題的一個很好的途徑。

目前，國內外許多學校都在開展將VR技術應用于教學的探索。將 VR 技術融入到汽車類專業的實訓教學中，可以從如下幾方面入手：

2.1?運用VR技術實現虛擬操作

VR 虛擬仿真系統，能夠為學生在虛擬的工作環境中進行類似真實的操作。例如在汽車故障診斷實訓中，教師可在系統中設置虛擬故障，學生根據系統展現的虛擬現象分析故障原因，通過系統所提供的維修手冊查找可能的故障點，利用系統提供的工具進行仿真診斷，系統會顯示相應的工具數據和測量數據，學生可根據這些數據來判斷故障點，并通過系統中的庫存備件進行維修。學生在虛擬環境中不僅可以進行真實操作，還可以對一些細小部分進行放大或者縮小，并可以實現旋轉和透視等操作，方便學生對一些零部件的深入了解和學習。

VR 技術的應用，對于提高學生的標準化、規范化操作和6S等職業素質的養成，都具有很好的作用。借助VR技術輔助教學時，一般在程序的操作中都設計了自動糾錯的功能，當學生沒有按照正確的操作程序進行某項操作時，系統都會給予相應的提示，要求學生重作或指出操作中的錯誤，這種提示可以及時糾正學生操作的錯誤和操作不規范的地方，使學生養成正確的操作習慣和良好的職業素養。

2.2?運用VR技術虛擬實訓工廠

運用VR的三維景象和互動技術，可以構成虛擬的實訓工廠場景，廠區的生產設備、車輛、工具等等都能夠完整呈現，師生只要輕點鼠標就能進行相應的生產操作。在這個過程中，即可以讓師生完成對某一臺設備的具體操作，小到一個螺絲、大到整臺汽車，操作的每一步都可以栩栩如生。也可以是對整個生產工廠宏觀操控，比如在汽車組裝線上完成汽車的組裝，讓學生掌握整個汽車的裝配流程和崗位工作重點。這樣，不僅可為學校節約大筆實訓基地建設方面的經費，同時，還使這部分的教學更加安全、高效，甚至能夠達到一些真實工廠都不容易達到的深入與精細程度。

2.3?運用虛擬技術進行過程考核

隨著行動導向教學的開展，過程考核在汽車專業中被普遍使用。但是過程考核也讓教師的工作難度加大，尤其在班級人數較多，而且是分組進行的過程中，進行這項工作難度更大。采用VR技術進行教學的過程中，許多操作都可以實現過程的記錄和操作對錯的智能判斷，比如：一些操作進行了幾次、錯誤發生了幾次，都發生的是怎樣的錯誤操作，都可以記錄下來，這就為老師觀察學生的學習狀態提供了方便。老師既可以考核學生的學習狀態，也可以發現學生學習的難點和需要教學中改進的問題。為更好地進行過程考核提供了有力的輔助，促進教學質量提高。

3?VR技術在汽車類專業教學中應用的創新

3.1?打破了空間、時間限制，實現自主學習

在進行汽車總成等部件的工作原理教學中，通過VR技術可以將師生帶入汽車內部，將汽車部件的結構和工作過程直觀地展示給學生，使學生了解其運行原理。在汽車零部件拆裝和故障診斷的教學中，學生可以根據自身學習的需要，靈活、自由地選擇進行哪部分生產環節的虛擬，然后對虛擬車輛進行拆卸裝配和故障現象進行觀察，查找故障點并處理故障，構建起開放自主的教學與生產學習情境。

3.2?節約了教育成本

虛擬仿真在硬件建設上，僅需要配備一般的計算機設備，再配以相應的計算機軟件就可以實現應用。在應對車輛的升級、更新上，都可以通過軟件更改和資源的填充來完成，不用購置大量的新設備。在進行汽車更換機油等操作時，進行的是虛擬操作，不會產生廢油等污染和消耗。做到了節約教學成本，實現了低耗、高效、環保、可持續發展，是新時代職業教育綠色環保和諧發展的具體實踐。

3.3?為實訓教學創設安全環境

VR仿真教學是對虛擬的汽車進行操作，當發生誤操作時不會損壞汽車及設備，更不會傷害到人身。同時，在VR虛擬的工作環境中，對于學生的關鍵操作都配備了監控程序，學生一旦在關鍵部位進行錯誤操作，系統就會偵測到相應的危險，及時發出警報予以提示，同時中斷相應的操作。即便系統設計中沒有考慮周全的地方，也因為不是實體操作，也不能釀成危險。這樣，由于對學生的操作安全有了保障，既保證了學生實習的安全，也促進學生大膽實踐，并促進規范操作習慣和良好職業素養的養成。

3.4?能夠記錄操作，方便過程化考核

行動導向教學中，大家都普遍采用過程考核，但當學生數量較多或分組較多時，進行這樣的考核就給老師帶來了很大的困難。在VR仿真教學中，在提供虛擬真實的操作環境的同時，還可以將學生操作的過程進行記錄，并結合操作過程，適時地提出一些問題讓學生在操作中進行回答。這些都為教師對學生學習狀況的考核提供了準確詳實的記錄。對于一些客觀性的考核項目，可用VR系統自動判斷給予評價，減輕教師的工作負擔。

VR技術可以解決汽車專業教學中實訓場地、設備不足問題;生動、真實的虛擬情境，激發學生學習的積極性和主動性;可大量重復訓練和輔助糾錯，使實踐能力得到顯著提高，操作、流程更加規范。隨著大家的不斷探索，VR 技術必將對汽車專業教學水平的提高發揮更大的作用。

參考文獻：

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