虛擬現實技術在汽車維修教學中的應用

關鍵詞：汽車維修教學；虛擬現實技術；中職教育；教學軟件系統；教學質量

0引言

隨著汽車技術的發展，汽車維修行業從業者需要具備更高的素質以及熟練的技術，而且家用汽車的大量普及，導致相關人才的需求日益增加。但是傳統的理論教學以及簡單的模擬性練習已經難以滿足專業教學對于技術以及實踐的要求，跟不上汽車行業的發展。因此，單純依賴傳統的教學方法，無法應對當前維修行業的需求。

在此大背景下，為了應對當前的挑戰，虛擬現實技術應運而生。該項應用的核心就是營造高度沉浸體驗，通過逼真的虛擬場景模擬，使學生能進行各種真實的場景的練習。通過具體的實踐以及操作技能，在虛擬環境中探索以及解決各種實際難題。主要目的是讓學生感受到接近真實的汽車維修模擬場景，以及為學生提供了一個比較安全且互動性強的學習以及操作環境。

本研究主要以某高職學院為實際案例。首先調查該院的汽車維修教學和實訓現狀，然后闡述相應的虛擬現實教學替代方案，并對這兩個方案進行對比。找到虛擬現實教學方案存在的不足并提出解決方法，促進虛擬現實技術在汽車維修教學中的應用。

1虛擬現實技術在新能源汽車維修教學中的意義

虛擬現實技術是計算機技術的杰出代表，它通過高級的三維圖像技術、傳感技術等，為用戶構建了一個既真實又虛幻的世界。用戶只需通過佩戴特殊的頭盔、手柄或其他交互設備，就能被“傳送”到這個虛擬空間中。在這里，一切似乎觸手可及，用戶可以與虛擬對象進行自然的交互，獲得極為真實的感官體驗。這種技術不僅打破了現實的界限，讓用戶隨時隨地探索未知的領域，還為教育、娛樂和設計等諸多行業帶來了新的發展契機。在新能源汽車維修教學領域，虛擬現實技術的應用正逐漸改變著傳統的教學方式，為學生提供全新的學習和體驗方式。

1.1強化實操能力，保障學習安全

在新能源汽車維修領域，實踐能力可以說至關重要。但是傳統的維修教學往往受到其設備、場地以及各種安全條例的限制，很難給學生比較充分實踐以及操作的機會。而虛擬現實技術則打破了這個障礙，其為學習者提供了一個比較安全穩定的學習場所。而且所有維修設備都是虛擬的物件，在這種環境中學生可以進行反復的練習，充分掌握相關技術。模擬環境能幫助學生提高操作能力，以及在安全的環境下進行新的探索，避免在操作中出現危險，以及物料損失。

1.2優化教學資源，提升教學效能

在傳統教學模式下，新能源汽車維修教學需要大量的實體車輛，明顯增加了教學成本，并且可能造成資源的浪費。虛擬現實技術的核心優點就是對于資源進行優化，并在此基礎上高效利用。此外，虛擬現實技術還支持多人進行在線學習，實現教學資源的最大化地利用，提升教學效能。

1.3創新教學模式，培養行業人才

將虛擬現實引入到新能源汽車維修教學中，不僅帶來全新的教學思路和方法，而且顛覆了以往以教師為中心的教學模式，讓學生可以通過實踐操作獲得相關的知識以及技能。虛擬現實技術打破了時空的界限，真正實現以學生為核心的教學理念。這種創新教學模式不僅提高了學生的積極性和主動性，而且更加關注實際的操作能力，有助于培養出更多具備實操能力和創新意識的新能源汽車維修人才。

2某中職院校汽車維修教學現狀分析

本文深入探索了某中職學校的汽車維修專業教學現狀。首先，設計一份調查問卷，其中一個包含了15道問題，每一道題目為3個選項，分別為“同意”“一般”和“不同意”。根據學生反饋的信息，將其換算成相應的得分，然后再進行數據分析以及評估。再利用SPSS對調查結果進行數據分析和可信度檢驗（表1）。最終調查結果表明，克朗巴赫系數為0.85，較接近1，說明問卷各項之間具有較高的內部一致性，表明問卷的可信度較好，結果較為可靠。

通過問卷調查結果可知，當前的汽車維修教學領域正在面臨一系列挑戰。其中最主要的是教學成本的增加，核心原因在于汽車技術和配置的升級換代，導致教學內容和相關實訓設備都需要升級。此外，實訓場地也可能存在限制。很多學校因為場地不足、經費不足以及地理位置不佳等原因，難以滿足汽車維修實訓的場地需求。同時，理論教學與實踐操作之間的脫節問題亦不容忽視，學生在課堂上雖然學習了大量理論知識，但往往缺乏相應的實操機會。而教學設施方面的不足或技術的落后也會影響教學質量，教學設置難以模擬維修場景，也會在一定程度上影響學習效果。

3汽車維修教學中虛擬教學軟件的設計

在虛擬現實系統中，汽車維修教學采用了“文字講解與視頻演示相結合”的教學模式。如圖1所示，該系統主要由汽車仿真操作菜單、人機交互模塊以及汽車故障檢測與診斷模塊構成。

學生通過HTCVive手柄與虛擬環境進行互動，可以進行例如操作虛擬工具、拆卸汽車零件以及執行維修等操作。本研究采用Unity引擎開發虛擬現實汽車維修教學系統，該軟件具備3D建模、場景設計、物理模擬、交互設計、視頻演示、Canvas畫布以及數據管理等多項功能。

4實踐與效果分析

4.1試驗設計

本章節旨在通過具體的教學實踐活動對虛擬現實教學軟件的可行性進行分析，設置兩個班級開展教學評估，試驗設計方案如圖2所示。

4.2教學案例設計

基于虛擬現實的汽車維修教學過程如表2所示，通過虛擬現實技術，學生可以在沉浸式的模擬環境中進行實踐，從而更好地將所學知識應用于實際維修工作中。

4.3教學實踐效果

（1）教學過程評價。不同班級教學過程評價指標、分值及結果如表3所示。試驗班級在虛擬考評、素質考評、知識掌握程度、效率與準確性、解決問題能力，以及反饋和自我改進方面均優于對照班級。這表明虛擬顯示技術的教學效果較好，學生的綜合素質和能力得分較高，專業技術方面的表現也更為出色。

（2）學習效果分析。學習效果分析結果如圖4所示，結果表明，有66%的學生對虛擬現實教學軟件非常滿意，而對照班級中僅有47%的學生對當前傳統的教學方法滿意。這表明虛擬現實教學軟件在學生中獲得了更高的滿意度和認可度，相對于傳統教學方法，學生更傾向于接受虛擬現實教學。但是，部分學生對虛擬現實技術不熟悉，需要更多時間來適應虛擬環境和手柄操作，導致初始階段的學習體驗不夠順暢，影響了學生的滿意度。

5結束語

為了探討虛擬現實技術在汽車維修教學領域的應用效果，本研究對比了試驗組與對照組的教學成效，并對學習效果進行評估，得出以下結論。

（1）虛擬現實技術在汽車維修教學中提供了更為沉浸、互動性更強的學習體驗，使學生能夠在虛擬環境中進行實操訓練和故障診斷，從而顯著提升學生的學習成效，激發了學習熱情。

（2）虛擬現實教學軟件對學生的學習成效和學習興趣產生了正面影響。試驗組中的多數學生對虛擬現實教學軟件表示出較高的滿意度，較好地滿足了學生的學習需求。