后疫情時代虛擬現實技術在《汽車底盤構造與維修》實訓教學中的應用

段紅艷 王建鋒

鄭州職業技術學院 河南省鄭州市 450000

1 引言

在后疫情時代，疫情時有爆發，高校教育工作的正常開展面臨重大挑戰，為保證“停課不停學”，并確保教學質量，教育部印發《關于疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》（下稱《指導意見》），很多高校積極響應政策，采取“線上+線下”混合教學的模式進行教學，取得了較好的教學效果。

《汽車底盤構造與維修》這門課程注重理論與實際操作相結合，上課多采用“理實一體化”的教學模式，使學生在學習汽車底盤各系統的理論知識的基礎上，再通過實訓課程對汽車各總成進行拆裝、分解及故障檢測。但是，線上教學模式不能滿足《汽車底盤構造與維修》課程的“理實一體化”，可將虛擬現實技術與線上教學模式相結合，實現“線上虛擬現實技術實訓”，既可以增強學生的主觀能動性，也可為之后線下實訓教學做好堅實的前期準備。在《指導意見》中提出9 項工作任務，第一條指出，面向全國高校免費開放全部優質在線課程和虛擬仿真實驗教學資源，第五條也明確指出，全天候開放國家虛擬仿真實驗教學項目共享平臺，免費提供2000 余門虛擬仿真實驗課程資源。這為將虛擬現實技術應用于“線上+線下”相結合的混合教育模式中起到保障作用。

2 后疫情時代虛擬現實技術在《汽車底盤構造與維修》教學的應用分析

2.1 虛擬現實技術內涵

虛擬現實技術融合了數字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術、傳感器技術等多個信息技術分支，利用三維圖形生成技術、多傳感交互技術以及高分辨率顯示技術，生成三維逼真的虛擬環境。虛擬現實技術具有較高的逼真性、交互性、沉浸性和構想性等特點，廣泛應用于科技開發、商業、醫療、軍事、教育等。虛擬現實技術在日前線下應用于《汽車底盤構造與維修》課程中，主要有以下三種方式：

（1）汽車底盤組成部件的認知。學生通過虛擬現實技術更直觀的看到汽車的各個組成部分，有助于理論知識的掌握。

（2）汽車底盤的拆裝。學生通過虛擬現實技術對汽車底盤進行拆裝，不受場地、設備及其他實驗資源的限制，并且可以重復拆裝。

（3）汽車虛擬駕駛。通過虛擬駕駛，學生切身體驗到汽車底盤工作時各個部件的配合情況。

2.2 虛擬現實技術結合“線上+線下”教學模式的應用優勢

后疫情時代下，“線上+線下”混合教學的模式，為理論類課程的正常教學提供了保障。然而《汽車底盤構造與維修》課程屬于實訓實踐類課程，線上教學模式不能進行實習實訓，這就給教學帶來了困難。基于虛擬現實的特點，將虛擬現實技術應用于線上教學，實現“線上實訓”的教學模式，使虛擬現實技術與《汽車底盤構造與維修》線上教學相結合，彌補線上教學實訓課程無法直觀汽車部件的實訓問題，為實訓類課程的正常教學提供了保障。

虛擬現實技術在《汽車底盤構造與維修》這門課程中，可以給學生展現出虛擬的汽車底盤的三維結構，學生可以觀看利用虛擬現實技術直觀汽車部件的爆炸圖及其工作過程，有助于學生對汽車部件及工作原理的理解。

虛擬現實技術主要在于輔助“線下+線上”的教學過程中難以完成的相關實訓實踐實驗部分，汽車制造與試驗技術專業有離合器拆裝、變速器拆裝、故障診斷等課程，教師可以利用虛擬現實軟件進行相關的課程講解，幫助學生直觀的了解實訓中部件的構成及工作原理，或者了解到實驗的基本原理、操作流程等。虛擬現實軟件可進行多次重復使用，學生可以進行重復學習，使學習過程富有成效。虛擬現實技術可以更好的應對后疫情時代網課對動手實踐實驗課的約束，保障特殊防控時期實驗實踐教學的正常教學進度。

3 后疫情時代虛擬現實技術在《汽車底盤構造與維修》教學中的應用

3.1 在汽車底盤組成部件、結構、工作原理中的應用

《汽車底盤構造與維修》的理論基礎是掌握汽車底盤的構造組成及其工作原理。后疫情時代采用線上線下相結合的教學模式，理論知識基礎可以利用課件來進行講解，為了更清楚的為學生展示其內部結構，可以結合虛擬現實技術進行教學。

比如，在講解底盤中自動變速器的工作原理時，因自動變速器結構復雜，其中包含液力變矩器、兩個到三個離合器、行星齒輪機構等，采用一般的文字、圖片、視頻等很難動態的展示自動變速器中換擋時各個部件的工作過程，學生很難理解，但是在課件中結合虛擬現實技術，模擬自動變速器的換擋過程，就可以很清晰的將自動變速器的各個組成部件的結構及其工作原理展示給學生，幫助學生理解。又因為，汽車制造與試驗技術專業男生偏多，好奇心強，對新興的虛擬現實技術非常感興趣，有效的提高了學生的積極性。理論課程中加入虛擬現實技術，可以增強學生對底盤的組成及構造的立體感與空間感。虛擬現實技術在理論中的應用操作也十分方便，學生可以通過掃描教材中想要了解的底盤結構對應的二維碼，來獲取更多的資源，包括知識點的文字描述與虛擬現實技術部件的呈現。

3.2 在汽車底盤拆裝中的應用

在后疫情時代下的線上教學過程中，學生不能在實訓室對汽車底盤進行拆裝，利用線上平臺使學生在虛擬現實技術中對汽車底盤部分進行虛擬拆裝實訓，保障正常的教學進度。通過虛擬現實技術構建汽車底盤拆裝的實訓場景，虛擬底盤拆裝場景包括所需的底盤、拆裝臺和工具車等，教師先利用虛擬現實技術進行底盤拆裝的教學，學生再在虛擬現實平臺上自行練習底盤的拆裝。

學生利用虛擬現實技術平臺自行練習拆裝時，可選擇虛擬場景。虛擬現實拆裝平臺界面展示了要拆裝的部件及拆裝工具箱，系統會向學生講解此項實驗拆裝的具體操作過程及工具車中各類工具的適用場景。拆裝工程中，每一個步驟都有工具選擇提示與拆裝步驟提示。學生可以根據界面提示選擇正確的工具，并進行拆裝，工具選擇錯誤或拆裝順序錯誤時，系統界面會進行提示，拆裝結束后系統會綜合學生選用工具是否合適、拆裝順序是否正確及拆裝完成度等方面進行評分。學生通過虛擬拆裝實訓，對拆裝工具及拆裝步驟都有了一定的認識，排除了不安全因素，并能夠正確選用工具，能夠進行正確順序的拆裝，養成良好的操作習慣，為之后學生進行線下實訓做好基礎。

4 提出后疫情時代虛擬現實技術應用于《汽車底盤構造與維修》教學中的改進措施

基于虛擬現實技術的優勢，國家多項政策的支持，各高校都積極將虛擬現實技術應用于教育教學中，并為實訓實踐課程創建了理論與實際相結合的學習平臺。盡管其具有很多優勢，但是，在后疫情時代，虛擬現實技術在《汽車底盤構造與維修》課程中的應用，仍存在一些問題，筆者通過分析后疫情時代虛擬現實技術應用于《汽車底盤構造與維修》教學中的問題，提出對應改進措施。

4.1 提高虛擬現實技術線上教學平臺穩定性

在后疫情時代，各大高校同時開展線上教學，大量實驗實踐課程轉為線上虛擬現實教學，網絡服務器不堪重負，容易發生延遲。利用虛擬現實教學平臺進行《汽車底盤構造與維修》課程的線上教學時，存在不穩定的情況。利用20 級汽車制造與試驗技術專業某班的《汽車底盤構造與維修》課程教學為例，對學生使用虛擬現實教學平臺的穩定性進行調研，參與此次課程的共有32 名同學，其中13 名同學在使用過程中出現不同程度的閃退、頁面打開困難等問題，2 名同學因系統不穩定原因不能進入系統。因此，利用虛擬現實平臺進行實訓教學，效率較低，影響教學質量。加大建設虛擬現實技術線上教學平臺穩定性的力度，方能提高線上課程教學效率。

4.2 兼容虛擬現實技術線上教學平臺與網課教學平臺

在后疫情時代，高校線上直播課程一般采用“釘釘課堂”直播的形式，此平臺可以分享窗口、插入PPT、播放視頻等，滿足傳統常規的直播網課教學，但是虛擬仿真技術平臺不能直接應用于直播教學過程中。經過調查發現，研究虛擬現實技術線上教學平臺的公司較多，各個公司自行研發應用程序，沒有統一的標準，不能與釘釘直播、騰訊會議等平臺相兼容，學生需要自行下載應用程序，在自己電腦上進行操作，然而，進行線上上課時，同時操作網課直播平臺與虛擬現實技術平臺，會容易出現卡頓的情況。針對此問題提出兩點改進措施：①對接虛擬仿真教學平臺與網課直播平臺，使兩者相兼容，提高線上教學的便利性；②虛擬仿真技術平臺公司研發網課直播教學平臺，教師可利用虛擬現實技術公司的教學平臺進行線上教學。

4.3 建立教師可以統一管理的后臺

線下利用虛擬現實技術實訓室上課時，教師可用教師機管理學生電腦，例如，教師可在教師端對汽車底盤設置故障，學生通過學生機端進行故障排除，教師可根據反饋了解到學生對知識的掌握情況，對故障排除的操作是否正確。線上教學時，虛擬現實技術平臺只能由學生自行操作練習，教師得不到學生端的學習時長、操作情況等反饋信息，不能在平臺上設置車輛故障，不能對學生端進行統一管理。以班級為單位，建立教師可以統一管理的虛擬仿真技術平臺，方便教師進行教學，并得到學生的學習反饋。

5 結語

在后疫情時代，面對疫情防控的突發性，《汽車底盤構造與維修》這類實訓實踐課程面臨線上實訓困難的問題，高職院校教師、相關企業及部門有必要積極研究虛擬現實技術在線上教學的有效應用，建立完備的線上實訓基礎設施，構建完善的線上虛擬實訓的教學策略，強化“線上+線下”的高效切換機制，將虛擬現實技術與課程教學有機融合，為實訓類課程的正常教學提供保障。