VR技術在城軌車輛檢修實訓課程教學中的應用研究

董鋼 楊婷婷 蘭清群

【摘? 要】隨著VR技術的發展與在各個領域的應用，VR技術在高等職業教育實訓教學中也發揮著越來越重要的作用。論文重點研究了城軌車輛檢修專業實訓課程在教學中存在的諸多問題，探討了VR技術在實訓課程教學中的具體應用。論文提出將VR技術引入實訓教學中，從而提高學生的學習效率，培養學生的綜合職業崗位能力。

【Abstract】With the development of VR technology and its application in various fields， VR technology plays an increasingly important role in the practical training teaching of higher vocational education. This paper focuses on the various problems existing in the teaching of the practical training course of urban rail vehicle maintenance major， and probes into the specific application of VR technology in the teaching of the practical training course. This paper proposes that VR technology should be introduced into practical training teaching， so as to improve students' learning efficiency and cultivate students' comprehensive professional post ability.

【關鍵詞】VR技術;車輛檢修;實訓教學

1 引言

隨著計算機視覺、3D渲染、5G、大數據分析等技術的發展，虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術的成熟度越來越高，被廣泛應用于教育、醫療、工業制造等領域。近十年來，城市軌道交通在全國各地迅速發展，加強對軌道交通人才的培養對于保障行業的健康發展至關重要。全國各大院校都開設了軌道交通的相關專業，車輛檢修行業也迅速發展，對車輛檢修的應用型人才培養已刻不容緩。如何將VR技術引入車輛檢修實訓教學當中，培養更貼近企業需求的高技能人才，發揮“訂單式”人才培養模式的優點，建設車輛檢修特色專業，提高學生的學習效率與教師的教學能力，這也是教育者應該關注的內容。

2 城軌車輛檢修實訓課程教學中存在的問題

2.1 專業建設資金不足

城市軌道交通車輛檢修是一門實踐性很強的課程，需要采用涵蓋車輛檢修各工種實際工作崗位需求的教學方法，才能培養出各個地鐵公司所需的人才，提高學生的操作能力，減少地鐵公司后期的人才培養成本。首先，軌道交通車輛的結構復雜，設備昂貴，一輛普通列車的造價高達幾億元，普通高校一般也無法投入如此巨額的資金;其次，車輛設備占地面積大，教師受場地限制，只能對實訓設備進行原理性講解;最后，車輛設備包括相當多的設備（如EP2002制動系統）并都屬于高端實訓設備，價格昂貴，無法進行現場拆解，只能進行結構原理的講解，導致實訓課程的教學效果差[1]。

2.2 學生操作不當，設備損耗大，存在安全隱患

實訓課程往往需要學生使用專業化的工具，部分學生經常隨意使用工具，自我防護意識淡薄，導致實訓設備損壞，危及自身安全。同時，軌道交通車輛實訓設備需要定期維護，需要專業的人員進行定期保養，否則實訓設備往往會出現銹蝕、老化等設備損耗問題。車輛檢修實訓也經常會遇到具有一定危險性的實訓項目，如受電弓、空調機組等，需要教師實時保證實訓現場安全，防止出現意外事故[2]。

3 VR技術在城軌車輛檢修實訓課程教學中的應用

針對上述存在的問題，安徽交通職業技術學院投入大量資金，聯合合肥地鐵公司與鄭州捷安高科股份有限公司建立城市軌道交通車輛檢修VR實訓室。經過兩年多來的實訓教學，解決了傳統實訓教學中存在的一系列問題，取得了階段性的教學成果。

3.1 VR實訓室的建設概況

車輛檢修VR實訓室的建設主要包括硬件和軟件兩個部分。硬件是VR技術應用必不可少的基礎，要將電腦中的各種場景呈現在學生眼前，就需要各種硬件設備。車輛檢修VR實訓室的硬件設備包括頭盔、AR眼鏡、操作手柄、大場景顯示系統等[3]。學生通過佩戴頭盔與AR眼鏡可以再現地鐵車輛段聯合檢修庫3D虛擬場景，學生可以通過操作鍵盤、鼠標以及手柄選擇各種檢修工具，根據專家引導系統對列車進行檢查。

軟件包括檢修實訓教員管理系統和檢修實訓學員管理系統兩部分。其中，檢修實訓教員管理系統包括如圖1所示的6個模塊，用于教師對實訓任務的發布與實訓考核，學生成績的統計，學生的管理與整個系統的控制。檢修實訓學員管理系統主要用于學生對課程實訓任務的接收與練習，如圖2所示。

3.2 增強實訓真實體驗，提高學生學習興趣

在傳統教學中，理論和實訓是分開進行授課的，無法真正做到理論與實踐相結合。通過利用VR技術，教師可以在VR實訓室中同時進行理論與實訓內容的授課，將抽象難懂的知識形象化，有利于學生對知識的長期記憶[4]。同時，VR技術能夠充分地調動學生的感覺器官，使學生在虛擬的現實場景中學習，增強實訓真實體驗感，提高了學生學習的興趣和質量。

3.3 增強實訓教學效果，考核學生綜合水平

利用VR技術可以使教學過程中的實訓內容不受場地等外界條件的限制，可重復操作，教師在教學過程中更容易發揮引領和指導作用，突出了學生在教學過程中的主體地位[5]。對于開展一些在現實中存在危險性的實訓項目也不會威脅人身安全，在保障教師與學生安全操作的基礎上提高了實訓教學的效果。

通過利用VR技術打造情景化的學習環境，使學生先在平臺上掌握理論知識再去實訓操作，實訓操作的結果同時也會反饋到平臺，教師可以通過平臺更細致化地查看學生的實訓操作過程。從平臺與教師兩方面保證學生考核的公平性，使考核更準確地反映學生的實訓課程成績[6]。

4 結語

本文以城市軌道交通車輛檢修實訓課程為例，探討VR技術在實訓課程中的應用。通過建設VR實訓室，搭建虛擬化教學平臺，解決了城軌車輛檢修實訓課程在傳統教學過程中存在的問題，增強了學生的學習興趣，提高了實訓教學的效果，完善了學生的評價機制。

目前，安徽交通職業技術學院將VR技術很好地應用于城軌車輛檢修實訓課程教學中，基于本實訓課程的成果，希望學校提高對VR技術在實訓教學中應用的重視程度，增加資金投入，以期在其他相關課程和專業中得以推廣，提高教學的質量。

【參考文獻】

【1】鄭樹彬，朱文良，方宇，等.基于驅動創新能力培養的城市軌道交通車輛工程專業課程體系研究[J].教育教學論壇，2013（38）：136-138.

【2】左小翠，張學亮.VR技術在測量學實訓課程教學中的應用研究[J].無線互聯網科技，2019（19）：136-137.

【3】陳艷芬.VR技術在電力專業實訓教學中的應用[J].湖北農機化，2019（24）：82.

【4】柯紅紅.VR技術在虛擬實驗實訓教學設計中的應用[J].信息記錄材料，2019，20（06）：141-142.

【5】王繼群.虛擬現實技術在高職實訓教學中的應用[J].北京工業職業技術學院學報，2019，18（04）：76-79.

【6】蔡寶，朱文華，孫張馳，等.虛擬現實技術在銑削加工實訓教學中的應用[J].實驗技術與管理，2020，37（01）：137-140.