虚拟现实技术融入汽车检测与维修专业课程教学的应用探索

刘丽丽　左继红

摘要：汽车检测与维修专业课程比较抽象，比如汽车结构原理比较难理解，学生学起来比较难。假如在日常教学中融入先进的虚拟现实技术使学生在虚拟的环境中观察、动手、完成检测，能使学生比较感兴趣，进而提高教学质量。

关键词：虚拟现实技术；汽车检测与维修专业；课程教学

我国是制造业大国，但是目前我国的制造业大而不强。当今中国需要大量的汽车制造人才，但是培养的学生不能很好地与企业接轨。由于汽车专业课程教学内容比较难理解，学生学起来感觉比较枯燥。本文以在汽车检测与维修专业课程教学中融入虚拟现实技术为例，探讨将虚拟现实技术融入职业教育，以培养优质生源。

一、虚拟现实技术应用研究

虚拟现实技术依靠计算机软件技术把图像、动画、声音、文字有机地融合在一个虚拟的环境中。该环境通过软件可以生成一个虚拟动态的三维逼真环境，并通过传感器感受人的动作、手势、眼睛等人体行为，使环境根据人体的各种行为发生变化。比如拧螺栓，学生可用手柄直接选择转动。由于手柄是一个传感器，可以直接使虚拟环境中的螺栓松动，学生可以通过所戴的头盔感受到声音动画，这种沉浸感、交互性和构想性是其他方法所无法达到的。而且学生在学习中思维比较活跃，可以提供不同的构想和方案，开拓了学习思路。

二、汽车检测与诊断技术专业课程现状分析

汽车检测与诊断技术专业课程较多而且比较抽象，主要课程有汽车构造、汽车检测与诊断技术、发动机构造与维修、汽车底盘构造与维修、汽车电器设备与维修、汽车故障诊断与排除、车身电子控制技术、汽车空调原理与维修、自动变速器原理与维修、电控发动机原理与维修等。学好这个专业不仅需要扎实的理论知识，而且需要较强的动手能力。我校教学分两大部分，分别为现场实习教学和理论教学，现场实习教学主要分为校内实习和校外实训。校内实习主要教授对汽车各个部件的认识，学生人数较多，实习汽车比较少，教学效果不好；校外实习主要是装配实习，主要锻炼学生的动手能力。理论教学中教师主要通过PPT、动画等方式授课，这种教学效果不是很理想。

三、虚拟现实技术融入汽车发动机构造与维修的初步应用

汽车发动机构造与维修是比较难学的课程，需运用虚拟现实技术展现三维CAD仿真发动机。发动机结构复杂，摩擦副较多，通过使用ADAMS软件和有限元分析软件对发动机柱塞、缸体点火系统进行零部件装配，学生在学习过程中可以感受到由于尺寸过大或过小对柱塞在缸体内运动引起的尺寸干涉和运动不顺畅，增强了对发动机装配构造的感性认识，不但学习了发动机的构造，而且学习了发动机的装配工艺，还在学习中感受到了乐趣。理论教学中由于内部零部件比较复杂，教师讲起来比较困难。而虚拟现实技术让学生掌握了学习的重难点，教师只需要组织好教学。

发动机的进气过程、压缩过程、工作过程、排气过程比较抽象、难理解，特别是点火工作过程系统比较多，虚拟现实技术可以通过软件对气体的流场作仿真模拟研究，模拟气体的流态、气门的开启。工作过程可以仿真气体在缸内燃烧的过程，可以通过油门的大小，控制气体的燃烧速度，利用FLUENT软件的后处理程序模拟分析吸气、排气的接通和断开时瞬态变化的流场分析，计算气体的压力分布、气体的流动速度分布、气体在缸体的噪音分布、缸体振动分布等。最后可以根据仿真的结果对发动机的零部件进行分析检测，从而判断是否是发动机的故障。学生在不同工况下进行声音振动比对，不但可以增强学习兴趣，而且了解了不同的声音显示不同的故障。振动分析可以增强真实感，让学生有身临其境的感觉。

四、虚拟现实技术的发展趋势

虚拟现实技术发展较快，最早出现在游戏中，如今在职业教育中不断推广，而且有加速发展的趋势。目前存在的不足主要体现在戴头盔不舒服、设备不方便携带等方面。虚拟现实技术以后会向轻量化、移动APP、方便携带方向发展。依托虚拟现实技术改变传统的教学方式，必将把学生教育和創新提高到一个更好的发展平台。

参考文献：

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[4]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2003.endprint