虛擬現實技術在新能源汽車技術專業實訓教學中的應用與研究

石偉剛

摘 要：隨著新能源汽車技術的快速發展，職業院校為培養符合企業崗位需求的技術技能型人才，學校在教學過程中，尤其是在實訓課程教學過程中使用虛擬現實技術，可以將傳統實訓過程中不易展示、不易操作的教學難點及需要高頻次操作、反復練習的教學重點以形象具體、身臨其境的虛擬現實技術進行教學，既可以激發學生學習的積極性，提高實訓課程的教學質量，又可以解決因新能源汽車更新換代而需不斷擴充實訓場地、更新實訓設備的教學成本問題，此外學校根據實訓課程教學需求與虛擬現實技術開發公司合作開發虛擬現實技術教學資源將進一步提升學校的教學質量、辦學水平。

關鍵詞：新能源汽車 虛擬現實技術 實訓課程 教學改革

1 前言

隨著我國制造業進入新的發展階段，制造業從追求產量向質量的轉變升級和產業結構的快速調整，對高技術高技能人才的需求更為迫切，培養技術技能人才的職業教育也越來越受到社會各界的重視。2019年1月國務院印發的《國家職業教育改革實施方案》提綱挈領地提出了職業教育的重要性和發展規劃[1]。2021年4月教育部發布的《關于學習宣傳貫徹習近平總書記重要指示和全國職業教育大會精神的通知》中強調要推動職業教育高質量發展，為全面建設社會主義現代化國家提供堅實的人才和技能支撐[2]。2021年10月中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于推動現代職業教育高質量發展的意見》提出到2035年，職業教育整體水平要達到世界前列，基本構建成技能型社會[3]。

近年來，職業院校的發展取得了長足的發展，但依然存在一些亟需解決問題，如教學內容跟不上行業的發展，培養的人才滿足不了崗位需求；教學方式較為單一，不能積極調動學生學習的熱情；教學設備陳舊、匱乏，滿足不了教學、競賽的需求。面對以上職業教育現狀，教學的方式方法、教學的資源開發都需要進行調整改革，隨著信息技術的不斷發展，虛擬現實技術在職業院校的教學中的應用越來越廣，也為職業教育提供了教學改革的方向。

2 虛擬現實技術與新能源汽車技術專業實訓教學相結合的提出

虛擬現實技術運用在傳統實訓課程教學中是職業院校新能源汽車技術專業實現信息化教學的一項重要舉措，一方面以期望實訓課程實現線上與線下相結合的教學，轉變傳統的實訓教學模式與觀念，優化實訓課程教學手段，提高實訓課程教學效率及質量[4]；另一方面利用信息化教學設備能夠升級擴容的特性以適應國內新能源汽車行業突飛猛進的發展形勢以及新能源汽車產品快速更新換代的現狀所需的教學資源及實訓設備。新能源汽車故障診斷、新能源汽車動力電池技術等課程均是新能源汽車技術專業的核心課程，但是這些課程的實訓教學普遍存在一些問題。

2.1 教學內容陳舊、教學方式單一

隨著新能源汽車產業和新能源汽車相關技術的快速發展，高職院校現有的相關教材顯得有些陳舊，教學內容已經滿足不了新能源汽車產業崗位的需求。而且受傳統教育文化的影響實訓課程依然是以教師為中心，學生在學習完相應理論知識后進行實操訓練時，按照教師的示范要領及操作步驟、注意事項等機械地完成相應操作，遇到復雜的實訓項目時學生怕操作不當造成實訓設備的損壞而放不開手腳，這種教學方法不利于培養學生獨立思考、敢于創新的意識和能力。

2.2 學生學習積極性不高

由于傳統實訓室環境較差、實訓設備陳舊，學生對實訓課程動手操作的積極性有所減弱，此外由于實訓教學任務只能在實訓室開展，教師在開展實訓課程的過程中讓學生站成一排或圍成一圈，這就無法保證讓每一位學生都能看清實操的動作要領、聽清實操的注意事項，學生遇到類似情況時就會懈怠下來，很難集中學習的注意力。教師示范完讓學生練習時，由于學習不得要領而畏首畏尾，導致學生沒有參與到實訓教學過程中來，長此以往學生將會喪失學習的積極性。

2.3 實訓場地與設備不足

新能源汽車技術專業實訓課程、實訓項目較多，隨著新能源汽車車型的更新、技能大賽選用車型的換代，實訓教學設備理應得到擴充，但是由于實訓場地受限、實訓設備安裝布置有規范要求，而且有些實訓項目如動力電池維護等都是涉及高壓電安全隱患，此外隨著新能源汽車產業的快速發展，選報新能源汽車技術專業的學生數量也有大幅增加，以上種種原因導致新能源汽車實訓場地、設備不足[5]。

2.4 考核評價方式單一

目前，高職院校的實訓課程依然是以行政班級為單位進行開展的，大部分班級人數都在40人以上，但由于實訓教師人數較少，一般一門實訓課程都是由一名教師負責指導。在這種大班實訓教學過程中，由于實訓時間、老師精力均有限，教師對學生是否掌握實訓內容無法做到一一了解，也不可能讓每個學生操作對其進行指導、考核，所以實訓課程的考核還是主要以實訓報告、實訓心得的形式進行。

3 虛擬現實技術在新能源汽車技術專業相關實訓教學中的應用

從2018年4月教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知至今，我國教育信息化已經取顯著進展和成績。一方面，教育信息化基礎設施不斷完善，從校園網到在線課程平臺，再到數字化校園建設，我國的教育信息化基礎設施已初具規模。另一方面，教育信息資源不斷豐富，各級各類學校都建立了自己的網站和教學資源庫，提供了大量的在線課程和學習資源。此外，近年來隨著虛擬現實技術的快速發展與其特有的身臨其境的視聽覺等效果，其在教育領域的應用也越來越廣泛，尤其在實訓教學中的應用更為突出。

3.1 虛擬現實技術在新能源汽車技術專業課程實訓教學中的優勢

根據職業院校學生學情分析，學生動手能力較強，但是對理論知識的理解能力及空間想象能力普遍較差，教師在給學生講授一些新能源汽車上不易進行實物展示的復雜零部件的形狀結構、裝配關系、某些機構的工作原理時，盡管教師備課時已經準備了豐富的教學素材如實物圖、動圖、動畫等，但由于學生基礎知識薄弱、學習習慣不良導致教學效果不佳。而把虛擬現實技術應用在實訓教學中時，因其所特有的身臨其境的體驗效果，一方面可以激發學生學習的興趣，促使學生能夠集中注意力積極的參與到實訓學習過程中來，顯著改善教師教與學生學兩張皮的教學現狀，從而提高實訓教學的質量與效果[6]。

另一方面教師能夠全面掌握學生的學習情況，學生利用虛擬現實設備練習實訓內容時，不僅可以提示學生詳細的操作提示。而且還能夠自動留存學生練習時的的實訓記錄、學生練習結束后進行模塊化考核的記錄，教師根據實訓記錄及考核記錄的具體情況，對實訓內容掌握較差的學生進行有針對性的指導，即可以緩解實訓指導師資不足的現狀，也有助于提高實訓教學的質量。

3.2 虛擬現實技術在新能源汽車技術專業課程實訓教學中解決的難題

按照傳統模式開展新能源汽車相關實訓時，由于實訓場地、實訓設備有限，只能以減少每個班級、每個實訓項目的實訓時間來確保所有班級都能開展全部的實訓項目，但是實訓項目時間不充足的話學生只能走馬觀花式的把實訓任務做一遍，不能反復練習以加深、鞏固實操的技巧，更不能掌握職業技能，這與職業院校培養高水平技術技能型人才的初衷不符。

將虛擬現實技術應用在實訓課中時，學生先可以在虛擬現實設備上按照實訓指令反復練習，待把實操過程練熟、實操過程注意事項爛熟于心時，再到實物設備、臺架上進行實操。虛實結合的實訓模式既可以解決傳統實訓場地、設備不足的問題，也可以避免由于學生對實訓操作流程不熟而造成的實訓設備的損壞、或失誤操作帶來的危險，尤其是動力電池維護等帶高壓危險的實訓項目[7]。此外，在傳統實訓模式下學校都是購買新能源汽車整車和部分總成供學生實訓用，可是新能源汽車更新換代速度較快，學校為了培養適應新能源汽車產業崗位需求的技能型人才也會跟隨新能源汽車的換代而購買新車型并淘汰舊車型，這無疑將會增加學校的教學成本和教學資源的浪費[8]。而虛擬現實設備一般都有升級擴容的功能，利用這一功能可以做到跟隨車型的換代而將實訓資源進行更新，從而幫助學校降低實訓課程開設成本。

4 虛擬現實技術教學資源的整合與開發

新能源汽車技術的快速發展，勢必推動職業院校制訂符合行業需求的人才培養方案、課程標準，同時在信息化教學的大環境下，制訂的課程標準也要建立在信息化的基礎上，所以在制訂課程標準時將課程需求與虛擬現實技術結合起來，充分利用虛擬現實技術生動形象的特點，開發適應產業需求的虛擬現實教學資源，提高職業院校的教學質量[9]。

具體在開發虛擬現實教學資源時，首先，教師應深入新能源汽車企業進行詳細調研，根據調研情況做出教學改革的需求分析；其次，依據教學需求在現有的教學資源基礎上補充完善新增知識點、剔除落后過時的舊知識點，并結合課程實施方案設計把完善后的教學資源進行三維建模，這樣便可將抽象的知識點具象化；然后，再將建好后的模型進行二次開發做成動畫，使其具象化的特征進一步得到提升；最后，將制作好的動畫等素材委托給虛擬現實技術開發公司對其進行虛擬交互與調試，達到教學需求的效果后進行VR發布。

新能源汽車技術專業核心課程的實訓項目涉及到故障診斷、機械維護、強電、弱電等，將這些課程中的難點、重點及實訓時需反復多次練習、操作危險系數高的知識點開發整合成虛擬現實技術教學資料，既可以將抽象難懂的知識形象化，提高學生學習的積極性、激發學生學習的興趣，又可以降低實訓教學中設備的折損，降低實訓操作不當帶來的危害。

隨著虛擬現實技術的在職業院校教學中的不斷普及和完善，虛擬現實技術教學資源的整合與開發將不再單獨是虛擬現實技術相關開發公司的工作，更是職業院校結合自身教學需求所要進行教學改革的一種趨勢。

5 結語

隨著信息化教學程度的不斷提高，在新能源汽車技術專業課程實訓教學過程中采用虛擬現實技術已成為一種教學改革的潮流趨勢，通過購買虛擬現實技術開發公司的成品可以滿足當前常規的實訓項目，但對于一些有針對性、有學校特色的實訓項目是不能實現的，這就需要學校聯合企業根據學校教學需求進行教學資料的整合開發、擴容升級。在新能源汽車技術專業課程實訓教學中利用虛擬現實設備不僅可以激發學生學習的興趣，改善實訓教學效果，還可以緩解實訓師資緊缺的問題，此外，還可以解決學校因新能源汽車技術的更新而購置新實訓設備的高昂實訓成本問題。

基金項目：甘肅機電職業技術學院2023年教改項目“虛擬現實技術在新能源汽車專業實訓課程教學中的應用與研究”（GSJDJG2310）。

參考文獻：

[1]國務院印發《國家職業教育改革實施方案》[EB/OL].http：//www.gov.cn/xinwen/2019-02/13/content_5365377.htm.

[2]教育部發布《關于學習宣傳貫徹習近平總書記重要指示和全國職業教育大會精神的通知》[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A07/s7055/202104/t20210429_529235.html.

[3]中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于推動現代職業教育高質量發展的意見》[EB/OL].http：//https：//www.gov.cn/zhengce/2020-10/13/content_5551032.htm.

[4]夏長明，陳伙南，蒙劭洋.虛擬現實技術在新能源汽車類專業教學中的創新應用研究[J].農機使用與維修，2024（1）：145-147.

[5]王立波，程聯社，陸健，等.虛擬現實技術在新能源汽車課程教學中的應用研究與實踐[J].汽車教育，2023（09）：73-75.

[6]吳海洋.基于虛擬現實技術的“節能與新能源汽車技術”實訓教學模式改革與實踐[J].汽車維修與保養，2023（12）：82-84.

[7]王付凱，劉志超，董海濤.虛擬現實技術在新能源汽車教學中的應用[J].汽車維修技師，2022（05）：131-132.

[8]馬潔.虛擬教學軟件在職教院校汽車維修實踐教學中的應用[J].汽車與駕駛維修：維修版，2017（5）：116-117.

[9]李子路，孫永科.虛擬現實技術在高職汽車專業實訓教學中的應用[J].現代職業教育，2018（14）：203-204.