基于VR虛擬模擬教學在高職院校發動機拆裝實訓教學應用中的研究

萬飛

摘 要：將VR虛擬模擬（簡稱“VR技術”）應用于汽車專業實訓教學是高職院校發展的必然趨勢。本文以VR技術在高職院校發動機拆裝實訓教學應用中的研究為核心，分三部分對發動機拆裝進行研究。首先，本文對VR技術在發動機拆裝實訓教學中的優勢進行論述。其次，本文對VR技術在發動機拆裝實訓教學中的教學方法進行了設計。最后，本文對VR技術在發動機拆裝實訓教學中的具體應用進行了研究。

關鍵詞：VR技術 虛擬模擬 發動機拆裝

Abstract：The application of VR virtual simulation （referred to as "VR technology"） in automotive professional training and teaching is an inevitable trend in the development of higher vocational colleges. This paper takes the VR technology in the engine disassembly and assembly training teaching application of higher vocational colleges as the core， and is divided into three parts to study the engine disassembly and assembly. First of all， this article discusses the advantages of VR technology in engine disassembly and assembly training teaching. Secondly， this article designs the teaching method of VR technology in engine disassembly and assembly training teaching. Finally， this article studies the specific application of VR technology in engine disassembly and assembly training teaching.

Key words：VR technology， virtual simulation， engine disassembly and assembly

1 VR虛擬模擬技術在汽車發動機拆裝實訓教學中的優勢

1.1 創新教學方法，提升學生學習興趣

通過VR虛擬模擬技術教學，其相當于將傳統的實訓工位及發動機臺架實物放置到VR課堂上，這樣就能讓專業實訓教學不再只是單純的部件認知。該技術不僅可以給學生提供專業的學習圖片、動畫以及視頻的呈現，學生能夠直接參與到模擬環境中。而且還可以建設虛擬的實訓車間場景，能夠為學生提供多方面的視覺體驗，學生能夠身臨其境進入實物周圍，對發動機實物進行全方位的拆裝和認知，操作更加豐富。而且在實訓過程中，如果學生感到乏味，平臺也可以提供游戲式的教學模式，從而提升學生的學習動力，激發學生的學習興趣。

1.2 提高學生學習效率，優化考核模式

學生在VR虛擬模擬場景中熟悉了汽車發動機的各零部件，以及拆卸的具體流程之后，再到真實發動機臺架實物上進行拆裝，有利于提升學生的學習效率。傳統的實訓教學考核方式是實驗工單，使用VR虛擬模擬仿真系統能夠對這種傳統考核方式進行優化，該平臺會對學生拆卸操作流程的精確度和工具的正確使用情況，以及拆卸的速度進行評定，系統地對學生的拆卸操作進行評分，結束后學生還可以查看自己的評分報告或打印出來，知道自己的拆卸流程錯誤操作以及其他扣分項，以便于下次拆裝。優化了考核方式，打破了傳統教師以實驗工單的方式對學生進行評分。

1.3 增加實訓教學深度與寬度

在對發動機進行拆裝時，其中存在一些危險性較高的操作，從而限制了學生的深入學習以及對知識的挖掘與探索。如果將VR虛擬模擬技術使用在該實驗中，不但可以降低實驗的安全性，避免一些不安全事項的發生，而且還可以增加實驗的深度，以便于學生對知識的深入挖掘。而且隨著汽車技術和先進設備的不斷更新，高職院校考慮到專業的建設與發展，需要不斷的購買新的實驗設備才能夠彌補技術上的不足。如果使用VR虛擬模擬技術就只需要對學生學習內容進行更新，與時俱進，進而讓學生在新內容新技術的背景下學習，學生才會學到新的知識和技能，繼而加強了汽車發動機實訓教學的寬度。

2 VR虛擬模擬技術在汽車發動機拆裝實訓教學中的教學設計

通過選取兩個汽車檢測與維修技術專業班級為例。每班選取10人，共20人進行教學。一班為第一組，共分為兩個小組，一個小組選一個負責人，每個小組另選3人作為輔助，對汽車發動機進行拆裝。

2.1 安全教育

實體拆裝的班級要注意工具的正確使用，場地安全和拆裝流程安全，避免發動機部件掉地砸到自己。使用VR設備拆裝的班級注意設備的使用安全，當進行虛擬拆裝時，周圍必須要有人輔助。

2.2 教學任務布置

一班用傳統的工位和工具對發動機進行實體拆裝，二班用VR設備進行虛擬模擬拆裝，最后用相同的標準進行考核評價，對比兩個班學生的知識掌握情況。

2.3 拆裝過程

在拆裝時，應嚴格遵守發動機拆裝流程及步驟，從上往下、從外到內的拆裝順序，依次從拆卸，切記不要違規操作。

2.4 工位清潔與整理

兩個小組要把自己的工具正確有序的放到工具箱的相應位置，而且要對自己的實訓工位和場地進行5S清潔和整理。

2.5 教師考核

系統會對第二小組的工具正確使用，拆裝流程規范，工位和場地的清潔進行評分，并根據拆裝的所有項目進行綜合的評價打分。第一小組的實訓操作內容通過上交實訓工單，由專業實訓指導教師進行評分。

2.6 小組對比考核

最后每個小組隨機選取5人進行對比考核，首先由實訓指導教師對發動機部件認知進行考核，其次再用VR虛擬模擬系統對發動機的拆裝進行考核，最后再用一套完整的實訓檢測題對發動機各部件的功能以及拆裝流程進行進行考核。

3 VR虛擬模擬技術在汽車發動機拆裝實訓教學中的具體應用

3.1 建立虛擬模擬實訓工位及車間

VR技術有著虛擬模擬的功能，能在系統里建設虛擬實訓車間場景。學生可在建立的實訓車間進行漫游，通過手柄上按鍵的操作可以調整自己在不同的位置不同的方位進行學習，通過頭盔和眼鏡學生可以看清發動機的每一個部件及其工作過程。學生也可對發動機進行虛擬模擬人機交互結構認知、自動拆裝以及手動拆裝過程進行教學。學生在拆裝過程中能夠使用手柄進行虛擬拆裝，通過頭盔能看到拆裝的發動機零部件。在整個拆裝過程中，學生可以把發動機及其所有零部件進行任意角度的旋轉拆裝，進而讓學生對汽車發動機零部件有了更加細致的了解。通過虛擬實訓車間和工位的建立，可以減少學校在實訓方面投入的經費，不用花更多的經費去建設真實性的實訓工位和教室，降低了實訓成本。學校也可以把用來建立實訓室的經費用在其它重要教學設備上。而且通過建立虛擬實訓車間和工位，讓學生的大腦和眼睛得到了直觀性的體驗。在班級人數較多的情況下，可以合理分組并多開幾臺VR設備，還能夠解決場地和工位不夠的局限性。

3.2 進行虛擬模擬拆裝

使用VR虛擬模擬技術對汽車發動機進行虛擬拆裝。而在拆裝過程中，學生可以通過手炳和頭盔裝置進行360°的位置旋轉以及可以調整人與虛擬發動機的距離，目的是方便認知和拆裝。用手柄激光指準零部件，它還會顯示零部件的名稱及作用，最后還可以把所有的零配件組裝起來變成一個完整的發動機，通過頭盔和眼鏡看清它的工作過程，具有整體、透明、展開三種功能狀態，通過手柄可選擇并切換，并可抓取部件進行任意角度觀看。從而讓學生對發動機零部件有了更深的認識，有效降低了教學設備受損和學生安全等問題，大大節省了實訓的教學成本。

3.3 進行虛擬模擬拆裝考核

實訓的最終目的是讓學生獲得更多的技能，而在這一過程中教學的考核機制就變得非常重要了。VR技術能夠對學生的拆裝流程進行監控，如果學生出現一些不規范的操作，系統就會進行智能警告和會做出一些相應的改善。還會對學生拆裝的規范度和錯誤操作進行記錄，之后會把拆裝過程中的所有數據進行打印，并最終自動分析評分。學生通過數據分析，能夠對自己的拆裝過程進行自我反思和總結，最后指導教師根據相應的數據對學生做出一些評價和提出一些建議，從而提高了學生的學習能力和實訓的教學質量。

4 結語

將VR虛擬模擬技術應用于汽車實訓教學是高職院校發展的必然趨勢，首先它能夠很好地完善實訓場地，優化教學過程，培養具有工匠精神的新技能人才。其次還可以幫助學生解決高風險實驗操作問題，同時也可以解決高職院校實訓設備不足以及設備落后等難題。綜合運用信息化平臺技術，有利于促進教師“啟發式”教學，在教學演示的同時，教師將教學內容以最直接的形式傳遞給學生，這將大大地提高教學質量，更有利于實踐人才方案的培養。

參考文獻：

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