VR 技术在汽修实训教学中的应用

潍坊工程职业学院 聂永涛

山东省青州第一中学 王 平，张 强

VR技术即虚拟现实技术，它将多媒体技术、人工智能、计算机仿真技术、传感器技术、计算机视觉和人的行为学研究等多项关键技术融为一体，以模拟方式为用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界，使体验者在计算机虚拟的三维空间内感知虚拟物体的多个物理特征，并能触发体验者的视觉、听觉、触觉、嗅觉等多种感知。

随着VR技术的不断成熟和完善，它在汽修专业教学中的应用也逐步普及。笔者在知网中以“虚拟现实/汽车/职业教育”为主题进行模糊检索，一共检索到58篇相关文献，说明虚拟现实技术在汽修专业教学中的应用研究总体呈现上升的趋势。笔者在实训教学过程中借助VR技术创建了新型的实训教学模式，希望能够加速VR技术与汽修实训教学的深度融合，改善实训教学的教学效果，提升技能型人才培养的质量。

1 汽修专业实训教学的现状

（1）汽车机械结构复杂，学生理解难度大。

（2）汽车实训设备陈旧，更新换代速度慢。

（3）汽车实训教师数量不足，实训过程中无法进行一对一指导。

（4）汽车专业教学模式单一，不利于学生掌握技能。

2 创建基于VR技术的新型汽修专业实训教学模式

上述汽修实训教学的现状严重制约了汽车维修高素质技能型人才的培养，笔者利用虚拟现实技术结合多年的实训教学经验探索并创建了“1个中心、2步递进、4个阶段和3方面融入”的新型实训教学模式，并取得了很好的实训教学效果。

（1）1个中心即以学生的技能培养为中心。在整个实训教学的过程中始终要围绕着这个中心组织教学，充分调动学生的主观能动性，克服畏难的心理，激发其实操的积极性，积极参与到整个实训教学的过程中，提高实训教学效果。

（2）2步递进即虚实递进和技能递进相结合。虚实递进是指首先利用虚拟仿真教学软件进行虚拟实训操作，通过虚拟实训操作，学生不但熟悉了实训操作步骤和注意事项，而且能提升实操的信心，虚拟实训操作合格后再进行汽车实车操作，可提升汽车实车操作的教学效果。技能递进是指在实训教学中，首先通过VR技术了解汽车的结构和零部件间的装配关系，再进行汽车零部件的拆装实训，最后进行车辆的保养和故障排除，在VR技术的辅助下，让学生掌握汽车维修的相关操作，逐步提升技能水平。

（3）4个阶段，即教师演示阶段、虚拟操作阶段、实装操作阶段和总结提升阶段。教师首先讲解汽车实训项目的操作要点和相关注意事项，接着进行实训操作演示。学生看完教师的实训演示后，利用虚拟仿真实训软件进行实训项目的虚拟仿真操作，虚拟仿真操作熟练后，进行汽车实装操作演练，最后针对实训过程中出现的问题对照实训软件进行查缺补漏，也就是总结提升阶段，最终熟练掌握汽车实训项目的操作技能。

（4）3方面融入，即将VR融入实训教学环境（图1）、融入实训教学环节（图2）、融入实训教学评价体系。VR技术创设与实训教学环境相似的虚拟空间，让学生在虚拟的环境里也能感受和实训演练相似的教学环境，提升学生实训演练的自信心，缓解因担心实装操作出现安全事故而不敢动手操作的畏难心理。VR融入实训教学环节，是利用VR技术的交互作用和计算机编程语言的逻辑控制能力，创建与实训教学环节一致的实训教学项目，保障虚拟操作与实训操作相一致，让虚拟实训操作更加真实。只要虚拟实训操作过关，学生自信心得到提升，实装动手操作的积极性得到提高，出错率就会明显下降，实装操作的教学效果也会明显提升。

图1 VR技术融入实训教学环境

图2 VR技术融入实训教学环节

学生利用实训软件进行虚拟操作，实训软件的数据库会自动记录下学生操作的情况和出现的错误的操作步骤，此时系统根据每个学生的操作给出一个虚拟操作合理的分数，此分数可以以合适的比例加入到实训教学评价体系中，给同学们在虚拟操作的同时增加一点的压力，确保高度重视虚拟实训操作，不走过场，并能进一步熟练实训项目的操作步骤和安全注意事项等实训教学内容，充分将VR融入实训教学评价体系。

3 VR技术在汽修实训教学中取得的教学效果

（1）改变教学模式，提高学生的学习兴趣。通过VR技术的应用，把原来以教师讲授为主、穿插提问的传统教学模式，转变为基于VR技术的新型实训教学模式。此模式不仅能够让学生积极参与到课堂的教学中，还能在课余时间进行预习和复习巩固，同时VR技术设计的游戏闯关元素和相关的激励措施能迎合大部分“00”后学生的心理，激发他们的学习兴趣，并在寓教于乐中熟练掌握汽车专业相关的理论和技能知识，降低专业课教师授课压力，提升教学效果。

（2）突破重点难点，提高课堂效率。枯燥的理论知识、看不见的工作原理、复杂的内部结构，这些汽车专业课堂上的重难点问题，在VR技术的帮助下变得迎刃而解。汽车理论知识、工作原理、内部结构都可以通过虚拟现实技术进行一一呈现，并且还能进行人机的实时交互，提升学生学习兴趣，同时授课教师不必地进行详细的讲解，课堂效率也得到了大大的提高。

（3）扩展教学资源，降低教学成本。引进或者自主设计的基于VR技术的虚拟仿真系统扩展了教学资源，不同于其他教学资源，利用VR技术建立的教学仿真资源不仅能够展示结构、呈现原理，而且能够进行交互式、沉浸式、多感知的汽车故障判断和排除的虚拟实训演练，让学习者能够身临其境，在此过程中不仅能够学习到相关的理论和技能知识，而且能够节约实训教学资源，降低教学成本，节省培训时间。

（4）熟悉实训操作流程，增强实训动手能力。在新型实训教学模式下，学生只有通过虚拟仿真实训演练，熟悉了安全规程和操作步骤后，才能在实际设备上进行实训演练，通过虚拟仿真实训，不仅让学生熟悉了实训操作环境、实训安全要求和实训操作步骤，而且能增强学生动手实训演练的信心和勇气，在此模式下学生参与实训的热情被激发，实训出错的概率明显下降，设备的损耗也得到降低，实训成本下降，同时减轻了教师的教学负担，增强学生的实训动手能力。

4 结束语

在信息化技术飞速发展的今天，教育信息化水平和高校育人水平有着密不可分的关系，利用VR技术改造汽车相关专业的课堂教学，改变传统的教学模式，能大大提升该专业的育人水平和教学质量，为国家培养更多的高素质技术技能型人才提供可靠的信息化技术保障。