虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車維修教學中的應用

關(guān)鍵詞：汽車維修教學；虛擬現(xiàn)實技術(shù)；中職教育；教學軟件系統(tǒng)；教學質(zhì)量

0引言

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

在此大背景下，為了應對當前的挑戰(zhàn)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(huán)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(huán)境。

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

1虛擬現(xiàn)實技術(shù)在新能源汽車維修教學中的意義

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是計算機技術(shù)的杰出代表，它通過高級的三維圖像技術(shù)、傳感技術(shù)等，為用戶構(gòu)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(shù)不僅打破了現(xiàn)實的界限，讓用戶隨時隨地探索未知的領(lǐng)域，還為教育、娛樂和設計等諸多行業(yè)帶來了新的發(fā)展契機。在新能源汽車維修教學領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用正逐漸改變著傳統(tǒng)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(lǐng)域，實踐能力可以說至關(guān)重要。但是傳統(tǒng)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(xiàn)實技術(shù)則打破了這個障礙，其為學習者提供了一個比較安全穩(wěn)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(huán)境中學生可以進行反復的練習，充分掌握相關(guān)技術(shù)。模擬環(huán)境能幫助學生提高操作能力，以及在安全的環(huán)境下進行新的探索，避免在操作中出現(xiàn)危險，以及物料損失。

1.2優(yōu)化教學資源，提升教學效能

在傳統(tǒng)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(xiàn)實技術(shù)的核心優(yōu)點就是對于資源進行優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上高效利用。此外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)還支持多人進行在線學習，實現(xiàn)教學資源的最大化地利用，提升教學效能。

1.3創(chuàng)新教學模式，培養(yǎng)行業(yè)人才

將虛擬現(xiàn)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(guān)的知識以及技能。虛擬現(xiàn)實技術(shù)打破了時空的界限，真正實現(xiàn)以學生為核心的教學理念。這種創(chuàng)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(guān)注實際的操作能力，有助于培養(yǎng)出更多具備實操能力和創(chuàng)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(xiàn)狀分析

本文深入探索了某中職學校的汽車維修專業(yè)教學現(xiàn)狀。首先，設計一份調(diào)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(jù)學生反饋的信息，將其換算成相應的得分，然后再進行數(shù)據(jù)分析以及評估。再利用SPSS對調(diào)查結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析和可信度檢驗（表1）。最終調(diào)查結(jié)果表明，克朗巴赫系數(shù)為0.85，較接近1，說明問卷各項之間具有較高的內(nèi)部一致性，表明問卷的可信度較好，結(jié)果較為可靠。

通過問卷調(diào)查結(jié)果可知，當前的汽車維修教學領(lǐng)域正在面臨一系列挑戰(zhàn)。其中最主要的是教學成本的增加，核心原因在于汽車技術(shù)和配置的升級換代，導致教學內(nèi)容和相關(guān)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(jīng)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(jié)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(shù)的落后也會影響教學質(zhì)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(xiàn)實系統(tǒng)中，汽車維修教學采用了“文字講解與視頻演示相結(jié)合”的教學模式。如圖1所示，該系統(tǒng)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(gòu)成。

學生通過HTCVive手柄與虛擬環(huán)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(zhí)行維修等操作。本研究采用Unity引擎開發(fā)虛擬現(xiàn)實汽車維修教學系統(tǒng)，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(shù)據(jù)管理等多項功能。

4實踐與效果分析

4.1試驗設計

本章節(jié)旨在通過具體的教學實踐活動對虛擬現(xiàn)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(xiàn)實的汽車維修教學過程如表2所示，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學生可以在沉浸式的模擬環(huán)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(jié)果如表3所示。試驗班級在虛擬考評、素質(zhì)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(yōu)于對照班級。這表明虛擬顯示技術(shù)的教學效果較好，學生的綜合素質(zhì)和能力得分較高，專業(yè)技術(shù)方面的表現(xiàn)也更為出色。

（2）學習效果分析。學習效果分析結(jié)果如圖4所示，結(jié)果表明，有66%的學生對虛擬現(xiàn)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(tǒng)的教學方法滿意。這表明虛擬現(xiàn)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(tǒng)教學方法，學生更傾向于接受虛擬現(xiàn)實教學。但是，部分學生對虛擬現(xiàn)實技術(shù)不熟悉，需要更多時間來適應虛擬環(huán)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(jié)束語

為了探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車維修教學領(lǐng)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(jié)論。

（1）虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(huán)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(fā)了學習熱情。

（2）虛擬現(xiàn)實教學軟件對學生的學習成效和學習興趣產(chǎn)生了正面影響。試驗組中的多數(shù)學生對虛擬現(xiàn)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。