基于VR的城軌車輛專業標準化混合教學研究

摘 要：信息化已經逐步成為高職學校提升教學質量、優化校園治理的內在要求，軌道交通行業正在經歷大規模信息化智能化改造，作為培養城市軌道交通專門人才的高職教育者，為了適應當今行業人才培養的需要，推動城市軌道交通專業數字化人才培養變革勢在必行。對于地鐵車輛設備本身來說，其構造復雜，價格昂貴，實際實訓會造成大量耗材，且存在一定安全隱患。以上問題在傳統的教學模式中很難解決，為此，基于VR技術以z-Space設備為平臺設計了仿真實訓軟件，采用線上線下、虛實結合的混合教學標準化模式，讓學生熟練掌握地鐵客室車門安裝這一復雜工藝。

關鍵詞：信息化，軌道交通，VR，混合教學，標準化

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.04.043

1 信息化為學校教學模式提出了新的要求與機遇

目前在許多高職學校當中，信息化教學已經十分普遍，通過信息化的應用，數據統計等工作更加快捷、方便，同時開展了更多程序化教學，能夠更好地服務于師生。在信息化模式下，高校教學模式在逐步地發生變化，因此，在課程設計時就要有所改變，這對教師的課程設計能力提出了新的要求[1]。標準化教學模式是一套比較成熟的教學方式，對于許多高職院校而言，采用標準化的教學模式，更容易被學生所接受，信息化普及為整個教學方式和教學模式的創新帶來了新的機遇。新的教學方式可以借助信息化基礎不斷地進行創新，同時，信息化技術也為標準化教學的教學模式創新搭建了很好的平臺[2]。

2 城市軌道車輛技術專業標準化教學模式構建——以地鐵客室車門課程設計為例

對于城市軌道車輛技術專業來說，所涉及的地鐵車輛本身構造復雜，設備價格昂貴，實訓環境中耗材消耗巨大，且學生盲目操作，存在極大安全隱患。以上問題在傳統的教學模式中很難解決，正因如此，利用信息化的教學手段完成標準化教學模式的創新，變得尤為關鍵。本文以地鐵客室車門教學單元為例，利用VR技術設計了線上線下、虛實結合的混合教學標準化模式，讓學生熟練運用“z-Space設備的客室車門安裝”這一仿真軟件，來掌握工藝流程及操作要領，達到及時糾正錯誤、疏漏的目的。

2.1 標準化的混合教學環境搭建

z-Space VR軟件能夠支持專業桌面式VR設備、裸眼3D等顯示設備，還原真實的模型。通過輸入筆的交互，可實現任意模型360°旋轉、平移、縮放等功能，具備爆炸、透視結構功能輔助學習功能；相比較頭盔的封閉特點，桌面式VR設備支持一人操作，多人旁觀的小組學習模式，可以互相分享學習的成果，也方便教師及時掌握學習效果；軟件采用unity3D專業引擎開發，搭建高效穩定開發框架，符合國際軟件行業質量標準CMMI過程管理體系規范，具有穩定、易用、可擴展以及虛擬仿真效果優秀的特點。將VR軟件的特點結合城市軌道交通車輛專業知識打造全新標準化實訓軟件。

2.2 城市軌道車輛技術專業標準化教學模式

2.2.1 教學分析

本課程設計案例的授課對象為城市軌道車輛應用技術專業大二學生。學生在大一夯實了專業基礎課，具備車門構造基礎知識和電鉗工基礎技能，能夠快速掌握信息化終端設備的使用，雖然學生比較抵觸抽象理論學習，但是對地鐵客室車門的安裝這類具體實操有極大興趣。

基于以上分析，根據人才培養方案與課程標準，結合地鐵檢修員的工作崗位要求，確定了教學目標和教學難點，采用線上線下、虛實結合的混合教學模式，利用網絡教學平臺、三維動畫、VR軟件、微課視頻等相應教學資源，把教學過程分為課前、課中、課后3個階段[3]。課前教師通過網絡教學平臺布置任務，學生通過自學完成課前小測，課中先利用VR實訓室進行學練，之后在實物客室車門實訓平臺進行安裝練習，課后通過第二課堂進行拓展學習。

2.2.2 教學實施

（1）課前自學

課前，教師發布任務，學生從網絡教學平臺下載本次課程的任務書和相關資料，進行自主學習。相關資料內容包括車門部件的動畫、安裝視頻等，利用多樣化資源提升學生學習興趣。資源著重引導學生復習前一節課程——客室車門的組成部件及其功能，初步了解本次課程車門的安裝順序。

學生學習完畢，在測試模塊進行測試，系統自動評分。教師通過匯總學生答題情況，發現大部分學生對前一節課程車門的部件功能都有了較好的掌握，對本節客室車門安裝流程與規范有了初步認識。教師根據課前學習的自測成績，將學生進行分組，使同學之間形成優勢互補，為課中學練打下基礎。

（2）課中學練

課中，引入實際生產過程，地鐵公司車輛工程師設置真實地鐵客室車門安裝調試任務，學生學習更有職業歸屬感，激發學習興趣，培養工匠精神。

首先教師引導同學復習前一節的內容，即客室車門的組成部件及功能，客室車門分為承載機構及組件，攜門架及組件，門扇及組件3個部分；每一組學生根據課前自學，結合客室車門安裝任務書討論客室車門的安裝流程，教師點評歸納正確的安裝流程。將本次課程分為3個任務，前兩者以VR軟件為載體，任務三是運用客室車門實訓平臺展開實操訓練。

課堂最后組織學生總結各個操作要點，并進行點評，糾正常見錯誤；組織學生分組展示和評價；通過云班課，快速了解學生整體的掌握情況和每個知識點的正確率；有針對性地進行講評和糾正[4]。按小組推選代表上臺總結任務實施過程中的操作要點、遇到的問題及解決方法；登錄云班課系統進行小組評價；聽講評，記住正確的操作規范。通過小組總結及云班課線上評價，檢驗學生知識和技能水平。

（3）課后比學

課后的教學拓展過程中，利用網絡教學平臺發布相關專家講座的視頻、車門生產企業的教學視頻和相關車門技術資料，引導學生鞏固所學知識，并且利用車門實訓平臺開展第二課堂技能競賽比拼，通過比賽激勵機制使學生牢固掌握技能，促進學生理論與實踐的有機結合[5]。

3 結 論

在新常態下，高職教學信息化逐步發展，越來越多的師生利用信息化拓展優質的教育平臺和教學資源。在教學過程中，要利用信息化技術，不斷地創新教學模式。本文構建的城市軌道車輛技術專業標準化教學模式主要有以下3點創新：（1）創新教學實訓標準化模式，主要利用三維實訓軟件和VR技術輔助教學，虛擬仿真實訓，給學生帶來更真實的標準化仿真實訓。（2）借助網絡教學平臺、云班課等信息化手段實現了線上線下虛實結合的標準化混合教學，拓展了學習緯度。（3）利用第二課堂鞏固學習效果，課內外與校內外融為一體。混合標準化教學解決了傳統教學的明顯短板，提升了教學效果。因此，在標準化教學模式下，學生和教師的綜合能力和素質都會逐步得到提升。總之，在新常態下，信息化的普遍發展對高校標準化教學模式的創新將會有質的幫助，對于學生的學習、教師的教學等工作都有積極意義。

參考文獻

[1]曹亞楠，潘志勇，康衛東.簡談信息化背景下高校標準化教學模式創新方向[J].大眾標準化，2020（21）：259-260.

[2]劉忠陽，李存紅.基于超星學習通的混合教學模式在教學中的應用研究——以焦作大學化工安全技術概論課程為例[J].焦作大學學報，2022，36（2）：129-132.

[3]朱行舟.基于新課標的中職語文活力課堂建構策略研究[J].教育觀察，2021，10（14）：132-134.

[4]汪小勇.城市數字化轉型給軌道交通帶來的機遇和挑戰[J].城市軌道交通研究，2021，24（4）：8+121.

[5]郭艷燕，婁蘭芳.基于ADDIE模式的UML軟件建模實驗課程混合式教學設計[J].計算機教育，2020（6）：54-58.

作者簡介

林昊，碩士研究生，副教授，研究方向為城市軌道交通。

（責任編輯：高鵬）