李亞莉

摘?要：傳統(tǒng)高職汽車類教學(xué)存在教學(xué)成本高、安全隱患多、演示效果不佳等問題，制約著汽車職業(yè)教育的快速發(fā)展。將VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在汽車類專業(yè)教學(xué)中，能夠提升教學(xué)效果。對 VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，闡述汽車類專業(yè)教學(xué)中 VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù);汽車類專業(yè);教學(xué)

汽車是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備，它的技術(shù)是由計(jì)算機(jī)、機(jī)械、材料、電氣、液壓、信號等多個(gè)學(xué)科技術(shù)組合而成，所以說，多學(xué)科技術(shù)的綜合構(gòu)成了汽車專業(yè)。在傳統(tǒng)的汽車專業(yè)教學(xué)中，教師往往更加重視學(xué)生的理論知識學(xué)習(xí)，而對于學(xué)生實(shí)踐技能的訓(xùn)練沒有給予足夠的關(guān)注。在當(dāng)今的職業(yè)教育中，企業(yè)和學(xué)校更加重視學(xué)生的實(shí)踐技能，更加關(guān)注學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。但目前各職業(yè)院校的實(shí)訓(xùn)條件，由于資金等各方面的原因，還不能完全滿足這種教學(xué)改革的需要，亟待一種破解這個(gè)難題的辦法，VR技術(shù)是一個(gè)很好的選擇。

1?汽車專業(yè)教學(xué)面臨的問題

在當(dāng)前一些職業(yè)院校中，進(jìn)行汽車專業(yè)教學(xué)時(shí)面臨的一些問題：

（1）材料成本居高，影響實(shí)訓(xùn)深入開展。汽車維修類課程的實(shí)訓(xùn)，一般都是在真實(shí)車輛上進(jìn)行，各種不同種類型號的車輛，都有自己的專用維修配套設(shè)備，設(shè)備繁多、價(jià)格昂貴，且多為專用設(shè)備。受經(jīng)費(fèi)限制，一般院校都無法達(dá)到人手一套。而且專用設(shè)備一旦損壞，維修費(fèi)用很高。而實(shí)踐技能的提高，離不開大量的實(shí)踐訓(xùn)練。許多零部件經(jīng)多次拆裝，容易造成損壞;同時(shí)，實(shí)踐操作中，還涉及大量消耗材料，如：燃油、濾芯、機(jī)油、冷卻液等，這些都成為了制約加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的痛點(diǎn)。

（2）安全風(fēng)險(xiǎn)大，制約技能訓(xùn)練開展。正如前面所說，汽車是一臺機(jī)械設(shè)備、是一臺電氣設(shè)備、是一臺機(jī)電一體化設(shè)備。而無論機(jī)械、還是電氣都具有高安全風(fēng)險(xiǎn)因素。學(xué)生在接觸車輛設(shè)備的初期，缺乏感性認(rèn)識，在心理上就會有懼怕感，容易發(fā)慌，就會影響操作的準(zhǔn)確性，從而可能發(fā)生損壞設(shè)備和車輛及安全問題。其結(jié)果不僅可能造成車輛、設(shè)備損壞和人身的傷害，產(chǎn)生車輛、設(shè)備的維修費(fèi)用，更重要的是這種錯(cuò)誤操作的后果，對學(xué)生和老師產(chǎn)生心理陰影，使其在今后遇到同類操作時(shí)產(chǎn)生懼怕心理，影響后期的學(xué)習(xí)，從而使許多技能訓(xùn)練受制于安全考慮，停止于一般水平。

（3）示范難展現(xiàn)，造成教學(xué)效果不佳。實(shí)踐技能的學(xué)習(xí)，一般都是遵從于講解、示范、模仿、訓(xùn)練這樣的規(guī)律。在這個(gè)過程中，老師的示范是重要的一環(huán)，示范中學(xué)生能否看得見、看得清、看得準(zhǔn)，對學(xué)生能否正確模仿和最終掌握操作要領(lǐng)十分重要。而許多操作，受設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響，操作細(xì)節(jié)難以展現(xiàn);受學(xué)生人數(shù)和場地的影響，前面學(xué)生能看清、后面學(xué)生才看到。這樣一項(xiàng)操作，學(xué)生模仿時(shí)就可能錯(cuò)了，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，最后練就的就會是一個(gè)錯(cuò)誤的操作技能。同樣道理，在學(xué)習(xí)設(shè)備結(jié)構(gòu)原理時(shí)，也會產(chǎn)生同樣的問題。

2?VR技術(shù)在汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

實(shí)踐教學(xué)對汽車類專業(yè)而言格外重要，要改變前述教學(xué)中的諸多問題，就需要找到一種方法、手段，能夠化解這些問題，使教學(xué)效果得到提升。把VR技術(shù)引入到汽車專業(yè)的教學(xué)中，是解決這些問題的一個(gè)很好的途徑。

目前，國內(nèi)外許多學(xué)校都在開展將VR技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的探索。將 VR 技術(shù)融入到汽車類專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，可以從如下幾方面入手：

2.1?運(yùn)用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬操作

VR 虛擬仿真系統(tǒng)，能夠?yàn)閷W(xué)生在虛擬的工作環(huán)境中進(jìn)行類似真實(shí)的操作。例如在汽車故障診斷實(shí)訓(xùn)中，教師可在系統(tǒng)中設(shè)置虛擬故障，學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)展現(xiàn)的虛擬現(xiàn)象分析故障原因，通過系統(tǒng)所提供的維修手冊查找可能的故障點(diǎn)，利用系統(tǒng)提供的工具進(jìn)行仿真診斷，系統(tǒng)會顯示相應(yīng)的工具數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)，學(xué)生可根據(jù)這些數(shù)據(jù)來判斷故障點(diǎn)，并通過系統(tǒng)中的庫存?zhèn)浼M(jìn)行維修。學(xué)生在虛擬環(huán)境中不僅可以進(jìn)行真實(shí)操作，還可以對一些細(xì)小部分進(jìn)行放大或者縮小，并可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和透視等操作，方便學(xué)生對一些零部件的深入了解和學(xué)習(xí)。

VR 技術(shù)的應(yīng)用，對于提高學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化操作和6S等職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成，都具有很好的作用。借助VR技術(shù)輔助教學(xué)時(shí)，一般在程序的操作中都設(shè)計(jì)了自動(dòng)糾錯(cuò)的功能，當(dāng)學(xué)生沒有按照正確的操作程序進(jìn)行某項(xiàng)操作時(shí)，系統(tǒng)都會給予相應(yīng)的提示，要求學(xué)生重作或指出操作中的錯(cuò)誤，這種提示可以及時(shí)糾正學(xué)生操作的錯(cuò)誤和操作不規(guī)范的地方，使學(xué)生養(yǎng)成正確的操作習(xí)慣和良好的職業(yè)素養(yǎng)。

2.2?運(yùn)用VR技術(shù)虛擬實(shí)訓(xùn)工廠

運(yùn)用VR的三維景象和互動(dòng)技術(shù)，可以構(gòu)成虛擬的實(shí)訓(xùn)工廠場景，廠區(qū)的生產(chǎn)設(shè)備、車輛、工具等等都能夠完整呈現(xiàn)，師生只要輕點(diǎn)鼠標(biāo)就能進(jìn)行相應(yīng)的生產(chǎn)操作。在這個(gè)過程中，即可以讓師生完成對某一臺設(shè)備的具體操作，小到一個(gè)螺絲、大到整臺汽車，操作的每一步都可以栩栩如生。也可以是對整個(gè)生產(chǎn)工廠宏觀操控，比如在汽車組裝線上完成汽車的組裝，讓學(xué)生掌握整個(gè)汽車的裝配流程和崗位工作重點(diǎn)。這樣，不僅可為學(xué)校節(jié)約大筆實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方面的經(jīng)費(fèi)，同時(shí)，還使這部分的教學(xué)更加安全、高效，甚至能夠達(dá)到一些真實(shí)工廠都不容易達(dá)到的深入與精細(xì)程度。

2.3?運(yùn)用虛擬技術(shù)進(jìn)行過程考核

隨著行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)的開展，過程考核在汽車專業(yè)中被普遍使用。但是過程考核也讓教師的工作難度加大，尤其在班級人數(shù)較多，而且是分組進(jìn)行的過程中，進(jìn)行這項(xiàng)工作難度更大。采用VR技術(shù)進(jìn)行教學(xué)的過程中，許多操作都可以實(shí)現(xiàn)過程的記錄和操作對錯(cuò)的智能判斷，比如：一些操作進(jìn)行了幾次、錯(cuò)誤發(fā)生了幾次，都發(fā)生的是怎樣的錯(cuò)誤操作，都可以記錄下來，這就為老師觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)提供了方便。老師既可以考核學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，也可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和需要教學(xué)中改進(jìn)的問題。為更好地進(jìn)行過程考核提供了有力的輔助，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高。

3?VR技術(shù)在汽車類專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用的創(chuàng)新

3.1?打破了空間、時(shí)間限制，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)

在進(jìn)行汽車總成等部件的工作原理教學(xué)中，通過VR技術(shù)可以將師生帶入汽車內(nèi)部，將汽車部件的結(jié)構(gòu)和工作過程直觀地展示給學(xué)生，使學(xué)生了解其運(yùn)行原理。在汽車零部件拆裝和故障診斷的教學(xué)中，學(xué)生可以根據(jù)自身學(xué)習(xí)的需要，靈活、自由地選擇進(jìn)行哪部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)的虛擬，然后對虛擬車輛進(jìn)行拆卸裝配和故障現(xiàn)象進(jìn)行觀察，查找故障點(diǎn)并處理故障，構(gòu)建起開放自主的教學(xué)與生產(chǎn)學(xué)習(xí)情境。

3.2?節(jié)約了教育成本

虛擬仿真在硬件建設(shè)上，僅需要配備一般的計(jì)算機(jī)設(shè)備，再配以相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件就可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。在應(yīng)對車輛的升級、更新上，都可以通過軟件更改和資源的填充來完成，不用購置大量的新設(shè)備。在進(jìn)行汽車更換機(jī)油等操作時(shí)，進(jìn)行的是虛擬操作，不會產(chǎn)生廢油等污染和消耗。做到了節(jié)約教學(xué)成本，實(shí)現(xiàn)了低耗、高效、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展，是新時(shí)代職業(yè)教育綠色環(huán)保和諧發(fā)展的具體實(shí)踐。

3.3?為實(shí)訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)設(shè)安全環(huán)境

VR仿真教學(xué)是對虛擬的汽車進(jìn)行操作，當(dāng)發(fā)生誤操作時(shí)不會損壞汽車及設(shè)備，更不會傷害到人身。同時(shí)，在VR虛擬的工作環(huán)境中，對于學(xué)生的關(guān)鍵操作都配備了監(jiān)控程序，學(xué)生一旦在關(guān)鍵部位進(jìn)行錯(cuò)誤操作，系統(tǒng)就會偵測到相應(yīng)的危險(xiǎn)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)予以提示，同時(shí)中斷相應(yīng)的操作。即便系統(tǒng)設(shè)計(jì)中沒有考慮周全的地方，也因?yàn)椴皇菍?shí)體操作，也不能釀成危險(xiǎn)。這樣，由于對學(xué)生的操作安全有了保障，既保證了學(xué)生實(shí)習(xí)的安全，也促進(jìn)學(xué)生大膽實(shí)踐，并促進(jìn)規(guī)范操作習(xí)慣和良好職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成。

3.4?能夠記錄操作，方便過程化考核

行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)中，大家都普遍采用過程考核，但當(dāng)學(xué)生數(shù)量較多或分組較多時(shí)，進(jìn)行這樣的考核就給老師帶來了很大的困難。在VR仿真教學(xué)中，在提供虛擬真實(shí)的操作環(huán)境的同時(shí)，還可以將學(xué)生操作的過程進(jìn)行記錄，并結(jié)合操作過程，適時(shí)地提出一些問題讓學(xué)生在操作中進(jìn)行回答。這些都為教師對學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的考核提供了準(zhǔn)確詳實(shí)的記錄。對于一些客觀性的考核項(xiàng)目，可用VR系統(tǒng)自動(dòng)判斷給予評價(jià)，減輕教師的工作負(fù)擔(dān)。

VR技術(shù)可以解決汽車專業(yè)教學(xué)中實(shí)訓(xùn)場地、設(shè)備不足問題;生動(dòng)、真實(shí)的虛擬情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性;可大量重復(fù)訓(xùn)練和輔助糾錯(cuò)，使實(shí)踐能力得到顯著提高，操作、流程更加規(guī)范。隨著大家的不斷探索，VR 技術(shù)必將對汽車專業(yè)教學(xué)水平的提高發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張占龍，羅辭，何為.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述[J].計(jì)算機(jī)仿真，2005，22（3）：1-3.

[2] 劉建德.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用的潛力、進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J].開放教育研究，2016（4）： 25-31.