VR 技術在汽修實訓教學中的應用

濰坊工程職業學院 聶永濤

山東省青州第一中學 王 平，張 強

VR技術即虛擬現實技術，它將多媒體技術、人工智能、計算機仿真技術、傳感器技術、計算機視覺和人的行為學研究等多項關鍵技術融為一體，以模擬方式為用戶創造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖像世界，使體驗者在計算機虛擬的三維空間內感知虛擬物體的多個物理特征，并能觸發體驗者的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等多種感知。

隨著VR技術的不斷成熟和完善，它在汽修專業教學中的應用也逐步普及。筆者在知網中以“虛擬現實/汽車/職業教育”為主題進行模糊檢索，一共檢索到58篇相關文獻，說明虛擬現實技術在汽修專業教學中的應用研究總體呈現上升的趨勢。筆者在實訓教學過程中借助VR技術創建了新型的實訓教學模式，希望能夠加速VR技術與汽修實訓教學的深度融合，改善實訓教學的教學效果，提升技能型人才培養的質量。

1 汽修專業實訓教學的現狀

（1）汽車機械結構復雜，學生理解難度大。

（2）汽車實訓設備陳舊，更新換代速度慢。

（3）汽車實訓教師數量不足，實訓過程中無法進行一對一指導。

（4）汽車專業教學模式單一，不利于學生掌握技能。

2 創建基于VR技術的新型汽修專業實訓教學模式

上述汽修實訓教學的現狀嚴重制約了汽車維修高素質技能型人才的培養，筆者利用虛擬現實技術結合多年的實訓教學經驗探索并創建了“1個中心、2步遞進、4個階段和3方面融入”的新型實訓教學模式，并取得了很好的實訓教學效果。

（1）1個中心即以學生的技能培養為中心。在整個實訓教學的過程中始終要圍繞著這個中心組織教學，充分調動學生的主觀能動性，克服畏難的心理，激發其實操的積極性，積極參與到整個實訓教學的過程中，提高實訓教學效果。

（2）2步遞進即虛實遞進和技能遞進相結合。虛實遞進是指首先利用虛擬仿真教學軟件進行虛擬實訓操作，通過虛擬實訓操作，學生不但熟悉了實訓操作步驟和注意事項，而且能提升實操的信心，虛擬實訓操作合格后再進行汽車實車操作，可提升汽車實車操作的教學效果。技能遞進是指在實訓教學中，首先通過VR技術了解汽車的結構和零部件間的裝配關系，再進行汽車零部件的拆裝實訓，最后進行車輛的保養和故障排除，在VR技術的輔助下，讓學生掌握汽車維修的相關操作，逐步提升技能水平。

（3）4個階段，即教師演示階段、虛擬操作階段、實裝操作階段和總結提升階段。教師首先講解汽車實訓項目的操作要點和相關注意事項，接著進行實訓操作演示。學生看完教師的實訓演示后，利用虛擬仿真實訓軟件進行實訓項目的虛擬仿真操作，虛擬仿真操作熟練后，進行汽車實裝操作演練，最后針對實訓過程中出現的問題對照實訓軟件進行查缺補漏，也就是總結提升階段，最終熟練掌握汽車實訓項目的操作技能。

（4）3方面融入，即將VR融入實訓教學環境（圖1）、融入實訓教學環節（圖2）、融入實訓教學評價體系。VR技術創設與實訓教學環境相似的虛擬空間，讓學生在虛擬的環境里也能感受和實訓演練相似的教學環境，提升學生實訓演練的自信心，緩解因擔心實裝操作出現安全事故而不敢動手操作的畏難心理。VR融入實訓教學環節，是利用VR技術的交互作用和計算機編程語言的邏輯控制能力，創建與實訓教學環節一致的實訓教學項目，保障虛擬操作與實訓操作相一致，讓虛擬實訓操作更加真實。只要虛擬實訓操作過關，學生自信心得到提升，實裝動手操作的積極性得到提高，出錯率就會明顯下降，實裝操作的教學效果也會明顯提升。

圖1 VR技術融入實訓教學環境

圖2 VR技術融入實訓教學環節

學生利用實訓軟件進行虛擬操作，實訓軟件的數據庫會自動記錄下學生操作的情況和出現的錯誤的操作步驟，此時系統根據每個學生的操作給出一個虛擬操作合理的分數，此分數可以以合適的比例加入到實訓教學評價體系中，給同學們在虛擬操作的同時增加一點的壓力，確保高度重視虛擬實訓操作，不走過場，并能進一步熟練實訓項目的操作步驟和安全注意事項等實訓教學內容，充分將VR融入實訓教學評價體系。

3 VR技術在汽修實訓教學中取得的教學效果

（1）改變教學模式，提高學生的學習興趣。通過VR技術的應用，把原來以教師講授為主、穿插提問的傳統教學模式，轉變為基于VR技術的新型實訓教學模式。此模式不僅能夠讓學生積極參與到課堂的教學中，還能在課余時間進行預習和復習鞏固，同時VR技術設計的游戲闖關元素和相關的激勵措施能迎合大部分“00”后學生的心理，激發他們的學習興趣，并在寓教于樂中熟練掌握汽車專業相關的理論和技能知識，降低專業課教師授課壓力，提升教學效果。

（2）突破重點難點，提高課堂效率。枯燥的理論知識、看不見的工作原理、復雜的內部結構，這些汽車專業課堂上的重難點問題，在VR技術的幫助下變得迎刃而解。汽車理論知識、工作原理、內部結構都可以通過虛擬現實技術進行一一呈現，并且還能進行人機的實時交互，提升學生學習興趣，同時授課教師不必地進行詳細的講解，課堂效率也得到了大大的提高。

（3）擴展教學資源，降低教學成本。引進或者自主設計的基于VR技術的虛擬仿真系統擴展了教學資源，不同于其他教學資源，利用VR技術建立的教學仿真資源不僅能夠展示結構、呈現原理，而且能夠進行交互式、沉浸式、多感知的汽車故障判斷和排除的虛擬實訓演練，讓學習者能夠身臨其境，在此過程中不僅能夠學習到相關的理論和技能知識，而且能夠節約實訓教學資源，降低教學成本，節省培訓時間。

（4）熟悉實訓操作流程，增強實訓動手能力。在新型實訓教學模式下，學生只有通過虛擬仿真實訓演練，熟悉了安全規程和操作步驟后，才能在實際設備上進行實訓演練，通過虛擬仿真實訓，不僅讓學生熟悉了實訓操作環境、實訓安全要求和實訓操作步驟，而且能增強學生動手實訓演練的信心和勇氣，在此模式下學生參與實訓的熱情被激發，實訓出錯的概率明顯下降，設備的損耗也得到降低，實訓成本下降，同時減輕了教師的教學負擔，增強學生的實訓動手能力。

4 結束語

在信息化技術飛速發展的今天，教育信息化水平和高校育人水平有著密不可分的關系，利用VR技術改造汽車相關專業的課堂教學，改變傳統的教學模式，能大大提升該專業的育人水平和教學質量，為國家培養更多的高素質技術技能型人才提供可靠的信息化技術保障。