MR技術在職業院校汽車維修專業實訓教學中的應用

曹蕊

[摘? ? ? ? ? ?要]? 結合職業院校汽車維修專業實訓教學的特點，基于MR技術的最新發展現狀，分析MR技術在汽車實訓教學中的應用場景及解決的實際問題。闡述MR實訓輔助系統的開發流程和系統架構，并詳細介紹系統在汽車實訓教學中的應用情況和效果。最后，總結并分析MR技術在汽車實訓教學應用推廣中存在的問題。

[關? ? 鍵? ?詞]? 職業院校;汽車維修專業;實訓教學;MR技術

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）48-0144-02

一、引言

隨著汽車工業的飛速發展，新技術應用日新月異，給汽車維修技能人才的發展帶來了無限機遇和巨大的挑戰。汽車運用與維修是以理論學習為基礎、實訓教學為核心的專業，學生主要的技能學習依靠實訓教學完成。作為汽車維修技能人才培養的主戰場，職業教育應結合自身特點，利用新技術和新方法不斷改進教學實踐，才能滿足日益提高的人才培養需求。

二、MR技術的發展現狀

隨著移動互聯網及5G等信息技術的發展，“互聯網+教育”成為傳統課堂教學改革的熱點。其中，具備體驗真實、交互直觀、情景再現等優點的虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術在建筑、化工等許多教育教學領域已得到了廣泛的應用[1]。但是，職業院校汽車運用與維修專業的實訓課程教學與真實環境緊密耦合，使用虛擬現實等技術教學時，學生需要花費大量時間將練習內容轉換為實際操作，導致這些技術應用場景受到一定限制。

近年來出現的混合現實（MR）技術在提升用戶體驗的同時，把虛擬化的資源現實化，將多種信息化資源融入實訓工作中，虛實結合，使模擬操作具有真實的動手效果。目前，MR技術已在部分汽車專業的職業教學中進行了探索[2]，其應用必將成為未來職業學校教學實踐發展的新方向。

三、MR技術在職業院校汽車實訓教學中的價值

MR實訓輔助系統的應用，將在以下幾個方面改善目前的職業院校汽車運用與維修專業實訓教學。

（一）保障實訓安全

無論是在生產還是在教學中，安全都是必須優先保證的前提。當前新能源汽車的故障診斷與維修已逐漸進入職業院校課堂教學中。新能源汽車中包含大量高壓元器件，對這些部件的操作人員需要有相關認證資質。借助MR技術，教師或學生在實訓車輛高壓元器件位置附近，按照虛擬信息的提示，對三維模擬器件進行仿真操作，在確保安全的前提下，最大限度地還原真實的實訓流程。此外，在實訓過程中，借助MR技術也可以發出實時安全操作提醒，強化學生的安全操作意識。例如，學生佩戴MR眼鏡進行車輛舉升操作時，眼前會實時發出警示：操作前，排除舉升機周圍和下方的障礙物;舉升到需要的高度時，必須進行保險鎖止等。

（二）提升教學效果

傳統實訓教學過程以教師示范、學生觀摩、輪流操作為主要手段，教學過程中能直觀看到教師操作的學生數量有限、學生輪流操作耗時長、教師指導覆蓋面窄，使學生學習效果受到影響。以汽車使用與維護課程中更換機油實訓為例，傳統的教學方式是學生分四組操作，教師就要示范操作四次，學生觀摩學習的效果也因所處位置不盡相同，學生輪流操作學習效率很低。借助MR技術進行實訓教學時，可以實時分享操作者第一視角，教師示范過程同步直播到大屏幕，全體學生可進行全方位無死角的觀摩學習，教師僅需示范操作一次，節省的時間可用于個別指導;學生輪流操作時，其他學生也能實時觀看并發現操作的同學存在的問題。

（三）節省教學經費

借助MR技術，可以從以下幾個方面節約實訓教學經費：首先，使用MR技術完成設備損耗較大的操作，如模擬汽車電路中插接器的插拔過程，可降低反復插拔對其壽命的影響;其次，利用MR技術中實時分享視角的特點，提高了實訓教學的效率，可減少教學車輛、設備的數量和場地需求，降低經費投入;最后，相比于硬件設備的升級，MR課件等軟件的升級和部署成本大大降低，有利于課程內容和設備的及時更新換代。

四、MR技術在職業院校汽車實訓教學中的應用

（一）MR實訓輔助系統簡介

MR實訓輔助系統是在我校汽車實訓中心原有設備功能基礎上，將符合教學要求的實訓任務按照標準規范的操作流程開發成具體、形象生動的視覺內容，幫助教師或引導學生使用MR眼鏡開展實訓任務。系統主要由MR交互功能、MR實訓資源和跨平臺三個模塊組成。

1.MR交互功能主要是用來實現教師、學生與實訓內容及設備的交互響應。

2.MR實訓資源從專業課程相關實訓任務出發，根據車輛維修手冊和專業教師確定的實訓任務清單及操作腳本進行圖像化設計編碼，形成特有的可供MR眼鏡和智能平板調用的MR實訓引導資源。

3.跨平臺模塊主要是解決實訓教學一對多的問題，讓系統不完全依賴于MR眼鏡，使教師和學生有更多的實訓教學組織方式。

（二）教學應用

最終開發形成的MR實訓輔助系統架構如圖1所示，其中在教學應用環節主要包括教師示范操作、學生分組練習和過程監測評價三個環節。

1.教師示范操作

示范環節中，教師佩戴MR眼鏡進行示范操作，使用移動支架將智能平板放置在操作位旁邊，智能平板通過教室投影機或液晶屏幕直播實訓任務內容，學生觀看大屏幕進行觀摩學習。教師可借助MR實訓輔助系統的錄播功能有效開展一對多的實訓教學，讓學生全方位、無死角查看實訓操作過程。

2.學生分組訓練

學生實踐環節，對班級學生進行分組，每組學生可佩戴MR眼鏡或使用智能平板引導學生在實車上進行規范操作練習。實訓任務中每一步的操作對象、工具、要領及注意事項將實時顯示在MR眼鏡或智能平板上，引導學生進行標準規范的實訓操作及協同互動。當學生使用MR眼鏡遇到問題時可以請教師遠程協助，此時教師可通過智能平板與學生MR眼鏡鏈接，進行遠程指導。

3.過程監測評價

MR實訓輔助系統可以從多個視角查看和記錄實訓過程監測和實時記錄實訓過程，為學生實訓成績的評定提供依據。同時，可使用系統附帶的數據收集和大數據分析工具深入研究學生技能學習特點，以準確獲取各個學生的學習效果，發現實訓教學中的問題，并以此來改進實訓教學的方式方法，從而更好地提高教學效果[3]。

五、結語

將MR技術應用在職業院校汽車專業實訓教學中，提供一種直觀形象、虛實結合以及高效的實訓教學實施模式，可以有效解決傳統汽車實訓教學過程中存在的相關問題，大大提升了教學效果和學生實訓學習效率。但MR技術大規模應用于汽車實訓教學還存在以下有待解決的問題：（1）現階段MR平臺中部分硬件成本比較高，同時軟硬件系統均處在快速升級改進過程中;（2）與MR等新興技術相匹配的學習任務和教學方法還相對滯后;（3）教師和學生對MR技術的熟悉程度較低，需要逐步適應。為了切實提高職業院校汽車專業學生的培養質量，使越來越多的學生從MR技術中獲益，MR技術在汽車專業實訓教學中的應用值得進一步研究和推廣。

參考文獻：

[1]董玉美.淺談虛擬現實技術在中職學校專業課教學中的應用[J].中國多媒體與網絡教學學報（中旬刊），2019（10）.

[2]賈會星，朱燁.MR技術應用于汽車實訓教學的思考[J].工業技術與職業教育，2020，18（3）.

[3]孔璽，孟祥增，徐振國，等.混合現實技術及其教育應用現狀與展望[J].現代遠距離教育，2019（3）.

◎編輯 鄭曉燕