虚拟现实技术在汽车教学中的应用

杨颖　王浩

摘 要 虚拟现实又称为“灵境技术”、“虚拟环境”、“赛伯空间”等。它是指采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉等一体化的虚拟环境，用户借助计算机外用设备与虚拟世界中的事物进行交互，相互影响，从而使用户产生亲临真实环境的感受和体验。

关键词 虚拟 教学 应用

中图分类号：U463.03 文献标识码：A

1虚拟现实技术运用于教学领域的现实意义

如果说在上世纪虚拟现实技术基本上还是处于研究阶段，那么本世纪就是虚拟现实技术被广泛运用的世纪。随着计算机、信息、网络等相关技术的飞速发展，在一定程度上加快了虚拟现实技术的实际运用步伐，也使得该技术在教育教学领域发挥着越来越重要的作用。虚拟现实技术作为一种新兴的实用型技术正主导着教育领域的一场新的革命。

（1）虚拟现实技术开创了全新的学习场景——彻底打破了空间、时间的限制。利用虚拟现实技术，学生可以进入物体的内部进行观察，如学生可以进入虚拟的分子、原子、航天工作站等内部，观察物体内部的情况。

（2）虚拟现实技术提供了崭新的教学手段——即构建实物虚化、虚物实化的方法。通过虚拟现实、计算机、网络等技术的综合运用，可在课堂和实验室中展现在传统的教学模式中无法实现的教学过程。

（3）虚拟现实技术改变了传统的学习方式——开创了一个开放性的网上探索学习模式。

（4）虚拟现实技术丰富了课堂教学内容——展示出全方位、多角度的教学内容。

（5）虚拟现实技术节约了教学成本——开展虚拟实验，进行虚拟生产。

2虚拟现实技术在汽车专业教学中的优势

虚拟现实技术运用于汽车专业教学是该技术在教育领域的具体运用，时间不长，并且遇到的问题也不少，但并不能阻止人们对它的喜爱，无论是教育者还是受教育的一方，在对待虚拟现实技术的态度上都非常默契地保持了一致。

虚拟现实技术在汽车专业教学中有以下优势：

（1）弥补了教学条件的不足。在汽车专业教学中，由于实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足，在虚拟实验室里学生可以做各种各样的实验，并获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。虚拟现实技术进入教育领域将有助于解决高等院校设备不足、型号落后、难以及时更新换代的困难，必将带来教学环境的重大变革。

（2）激发学生的学习兴趣，有利于学生能力的培养。传统的教学手段在一般情况下很难激发学生的学习兴趣，因而影响课堂教学效果。虚拟现实是借助于计算机生成逼真的汽车零部件、发动机、整车实体，学习的内容不抽象，不枯燥，从而取得最佳的学习效果。虚拟的物体空间结构能培养学生的想象能力和动手能力，有助于培养具有创新意识和创新能力的人才。

（3）促进学生从感性认识上升到理性认识。虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境。比如在讲自动变速器油液流向时，以前即使有实物也不能看到油液的流向，现在可以通过虚拟现实技术，把油液流向形象地表现出来，学生在学习的过程当中可以直观的看到，学生的理解也就从感性认识上升到理性认识了。

3虚拟现实技术在汽车专业教学中的具体运用

（1）虚拟驾驶技术是虚拟现实技术在汽车驾驶训练中的具体运用。虚拟现实技术模拟汽车驾驶的运行环境和操作效果，模拟系统的图形部分是由计算机实时形成的，在视频上看到的道路、车辆、行人、建筑物和交通标志等均是随着驾驶过程的变化而不断实时变化的，如同驾驶真车一样，有身临其境的感觉。利用虚拟现实技术的经济性、安全性及逼真性等特点，对学生进行交通、驾驶知识的训练和驾驶技能的锻炼，以代替驾驶前期的实车驾驶训练，能有效减少学生的培训时间，降低驾驶初期的危险性，并快速提高学生的驾驶技能。

（2）虚拟汽车造型是虚拟现实技术在汽车构造教学中的具体运用。通过虚拟现实技术事先建立逼真的汽车模型，教师在讲授汽车构造时，学生可以方便地从各个角度观察汽车车身与发动机的结构，随时解剖任何他想要观察的部位，对零部件进行随意放大或缩小。理论知识与实践通过虚拟现实技术实现了一体化，将大大提高学习的效率。

（3）虚拟汽车故障是虚拟现实技术在汽车故障与维修课程中的具体运用。如在学习“起动机控制电路故障排除”这部分内容时，利用虚拟现实技术创建一个逼真的起动机及其控制电路，并设置故障点，学生可以根据三维电路查找故障，采用顺藤摸瓜的方式找到相对应的故障所在，然后对故障点进行虚拟处理，起动机恢复原有的性能。通过虚拟现实技术可以对所有部件的特定部位设置故障点，通过反复练习，学生可获得丰富的维修经验。由于虚拟的故障训练系统无任何危险，学生可以任意进行探索性操作，可提高学生的创造性。

（4）虚拟发动机装配是虚拟现实技术在发动机装配实践教学中的运用。在现场虚拟环境下，学生利用虚拟现实技术对发动机进行虚拟装配，计算机对装配的过程和装配结果进行指引、分析和评价。通过反复的虚拟装配训练，学生能够熟练的掌握发动机的装配流程，大大降低了教学成本，提高了学习效率。对装配工艺和装配过程进行反复试验、分析、比较，能够发现发动机装配中的问题，从而改进、优化装配方案。

（5）汽车虚拟试验系统是虚拟现实技术在汽车检测技术教学中的运用。把汽车模型导入到虚拟环境中，根据用户的输入控制命令，对汽车模型进行运动学、动力学分析，利用分析数据在虚拟场景中“虚拟再现汽车试验过程”，用户通过各种虚拟传感器感受并体验该车的性能，得出性能的评价，根据评价进行修改模型参数，该过程可不断重复，进行汽车参数的修改，直至汽车获得最优性能。