基于虚拟教学技术的中职汽修教学创新研究

赵海曼

摘  要 当前中职院校在师资力量、教学设备、企业衔接等客观条件上存在相当多困难，导致教师在汽修技能实训这一教学环节很难达到培养目标。基于虚拟教学技术在中职汽修专业教学中的创新应用，改变传统中职汽修教学，提高学生学习效率，提升教师教学能力，同时促进各地区教育资源公平分配。

关键词 中职;汽修专业;虚拟教学技术;实训教学;虚拟教学平台

中图分类号：G712    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）09-0049-03

0  引言

笔者通过对我国职业教育的研究，发现当前中职汽修专业技能培训还是以单向灌输式教学模式为主，教学模式单一，不能有效激发学生自主学习能力。尤其是对汽修专业十分重要的实训阶段，部分院校师资力量有限，教学平台陈旧，优质的信息化教育资源无法得到高效利用和公平分配。而虚拟教学技术作为一种重要的信息技术教学手段，在中职汽修专业教学中的应用愈加广泛，随着VR（Virtual Reality，虚拟现实）技术的逐步成熟，沉浸式新型教学模式大大降低了新技术的学习难度，也激发了学生的学习兴趣，具有很大的应用潜力。

1  虚拟教学技术的特点

1.1  沉浸式学习体验

通过虚拟教学平台对汽修设备、车辆设备进行高精度模拟，可对汽修常用工具和数据库中有的汽车进行多角度的静态观察和动态组装（包括组装过程中需要的工具）。通过运用虚拟教学技术，学生能够通过亲自上手操作各个设备、车辆，从而更加全面地了解实际汽修过程中所使用的各种仪器设备的构造、拆装和操作方式。通过使用HTC VIVE等虚拟现实套件，使学生完全沉浸于虚拟的3D汽修学习环境中，不仅学习真机实训中的汽修知识，还可以学习各个零部件结构、重要组件运行原理。

1.2  满足学生的个性化需求

在日常教学中发现，中职实训过程中普遍存在师资力量匮乏的问题，学生无法获得有经验教师的一对一的指导;同时因为实训设备短缺或陈旧，学生很难获得高效的实训练习。而虚拟教学技术在解决教师匮乏这一难题的同时，可以让每个学生根据自己学习的不同程度进行学习内容的定制，满足个性化需求。

1.3  避免实训危险

在汽修专业实训过程中因使用设备较多，电路较复杂，各种设备和电的混合使用存在一定的危险性。而中职院校学生年龄较小，且处于初学阶段，风险意识不足，容易因错误操作引发危险。虚拟教学技术通过模拟手段，可以弥补实训教学的弊端，避免实训中的危险。

1.4  节省费用，提高效率

汽修专业实训需要多种设备和车辆，并且每年都需要根据汽修技术的更新进行实训设备的更新，这一工作给中职院校带来较大的设备资金压力。而虚拟教学技术和设备价格相对低廉，每年的更新和维护费用也较低，同时可以通过多系统多模块相结合的方式来扩展教学模块，根据教学需求增加设备、车辆的虚拟拓展模块，紧随市场各种技术最新发展需求。同时，虚拟教学软件可以重复使用，从而节约大笔的实训费用支出。

1.5  突破教学的时空限制

虚拟教学技术通过“互联网+”的应用，可以实现多人同时在线学习，教师教学和学生学习都不会再受时间、空间的限制，除了使用VR设备进行人人、人机互动以外，还可以通过移动端进行随时随地的操作学习。与传统实训仪器设备操作相比，虚拟教学技术还建立了可进行信息共享的交互界面，丰富了教师的教学手段，也激发了学生的学习兴趣，提高了教学效率，降低了对实训设备的损耗。

2  虚拟教学技术在新能源汽车维修上的应用实践

目前，传统汽车行业因面临能源和环境问题而遇到发展瓶颈，而通过大力发展新能源汽车是解决这一问题并优化汽车产业结构的重要举措。为了适应汽车行业发展需求，让中职汽修专业学生进入社会时具有更强的行业竞争力，各中职院校汽修专业也开始开设新能源汽车技术等课程。然而在教学过程中，笔者发现新能源车辆电路复杂、电压高、新技术应用多、故障实例少、教学资料匮乏，导致出现汽修实训教学“三高”情况，即知识难度高、实训危险性高、硬件成本高，限制了电动汽车汽修教学培训的高效开展。随着虚拟教学技术日益成熟并应用于中职院校汽修专业教学之中，这一教学难题也必将得到解决。

2.1  虚拟教学技术应用于汽修专业理论教学

在汽修专业理论教学过程中，可通过虚拟教学技术建立车辆关键部件的模型，并可以在课堂上建立全景化教学模式，将车辆工作原理及各部分内部构造通过动画的形式生动地展现给学生，激发学生学习兴趣，辅助学生理论知识的学习，大大提高课堂教学效率。如在教学混合动力新能源电动汽车的动力系统工作原理时，由于有串联式、并联式、混合式等多种动力模式，且动力系统相比传统燃油车辆更加复杂，仅依靠简单的多媒体展示，学生无法深刻理解其工作原理。通过应用虚拟教学技术，学生可以观察发动机、电动机、发电机在实际工作中的动力变化，当汽车爬坡时，电动机和发动机同时向传动机构提供动力;当车速达到目标速度时，汽车变为靠发动机提供动力。通过为学生展示不同种类动力模式的工作原理，深入浅出地为学生展示新能源汽车的理论知识，提高教学效率。

2.2  虚拟教学技术应用于汽修专业驾驶培训

想要成為一名合格的汽修技术人员，就必须了解车辆的零部件功能及运行情况，而通过试车能够帮助技术人员更快确诊汽车问题所在，因此，学生在汽修专业学习过程中学习汽车驾驶技术是有必要的。然而中职院校学生部分还未成年，不能进行驾照学习，而虚拟教学技术的出现使学生可以通过虚拟驾驶进行汽车驾驶技术的提前学习，为毕业后的驾照学习做好充分的准备。同时，虚拟驾驶学习过程十分有趣，且不受时间和空间等条件的限制，节省了学习成本，也激发了学生的学习兴趣。

2.3  虚拟教学技术应用于新能源汽车实训

随着新能源汽车的普及，汽车电气化程度的增加，新能源汽车的电路故障排除已经成为汽修教学的重点和难点。传统汽修电路排障存在危险性高、实车易损坏、教学内容更新较快的特点，限制了汽修电路排障教学开展。而虚拟教学技术的应用能够真实模拟所有的新能源车辆电路故障，同时为学生提供多种排障工具，如虚拟故障诊断仪、虚拟万用表、虚拟信号模拟检测仪等，让他们通过这些虚拟设备进行不同车辆的电路故障排除模拟操作，实现电路故障的诊断、调试和排除。同时，可以实时更新最新电路故障实例，为学生掌握不同车辆电路原理、排除电路故障打下坚实的基础。

如在日常教学中的一个重点内容是新能源纯电车辆高电压电路故障诊断，通过虚拟教学手段进行车辆高电压电器部件（含快/慢充电口、高压电控系统PDU、动力电池包）结构模拟展示，学生可以对车辆各部分的运行情况、电流电压等实时情况进行直接观察。虚拟教学系统通过对各项参数的判断，提出详细的解决方案，学生可以根据提示选择合适的工具、零件对电路系统进行检测和维修，而选择不同的工具和零件会出现不同的操作演示和参数设置，从而大大提高故障处理的能力。同时，教师可以在系统中进行故障设置，模拟电路故障问题，进一步丰富学生的实践案例储备。

3  基于虚拟教学技术的中职汽修教学创新

通过近几年的教学探索，发现虚拟教学技术十分适合中职汽修教学，但该技术受限于虚拟教学平台不够完善、技术与教学结合不够紧密，师资队伍数量不足、质量不高等问题，距离全面普及应用尚有一段距离，需要进行长远规划和逐步推进。

3.1  进一步加强虚拟教学平台的开发

想要使虚拟教学技术真正地运用于中职教育中，在教学平台的开发过程中就一定要以职业教育本质规律为中心，以中职教育的教学目标和教学内容为抓手，以新技术在教学中的应用为载体。一方面，中职院校汽修专业可以根据教学需求，通过项目申报等方式与有关科研院所或高科技企业联合开发虚拟教学技术和平台，以保证教学产品具有针对性;另一方面，企业也要发挥主观能动性，通过与中职院校合作，建立虚拟教学产品领域的技术标准，然后基于该标准建立统一的标准化教学平台，进行虚拟教学技术的标准化生产，提高产品的可用性。

3.2  进一步推动虚拟教学技术与教学资源的深度融合

教学内容是中职汽修教学过程中的重要因素，也是汽修教学的理论基础。由于虚拟教学技术刚刚兴起不久，应用于教育领域的时间尚短，教学内容还比较匮乏，因此，中职院校教师要进一步推动虚拟教学技术与传统教学资源的深度融合，通过技术手段整合当前学习平台庞大的教学资源数据，实现院校之间教学上的联动，院校与企业的多媒体社会化交互，最终从根本上改变传统的汽修教学模式，实现学生学习的同步交互、实时共享，促进教育资源的公平合理分配。

3.3  进一步推进教师队伍培养

先进的虚拟教学技术想要得到更好的应用，就必须建立一支理念先进、高技能、高素质的师资队伍。院校一方面要加强相关人才的引进工作，另一方面要根据自身条件，在现有师资队伍中有计划、有目的地选择性培养一批虚拟教学技术专业人才。可通过与高科技企业和知名院校合作，选拔有基础、肯钻研的教师进行虚拟教学技术与中职教育结合的理论与实践研究，使之成为中职虚拟教学平台创新的中坚力量。同时，为了提高中职教师整体教育素养，进行全面的虚拟教学技术的使用培训，最终形成集研究、开发、应用于一体的高素质教师队伍。

4  结语

职业教育的根本目的是面向就业，通过运用虚拟教学技术可以挖掘学生潜力，激发学生创新能力，从而有效增强汽修专業教师实训课教学效果，最终提高学生的就业竞争力。近几年国家对职业教育更加重视，职业院校在新型教学技术的投入上也不断增大，师资水平不断提高。同时，虚拟教学设备的软硬件价格也在逐步下降，虚拟教学技术必将在中职教育中得到更加广泛的应用，也将成为推动职业教育发展和创新的重要手段。■

参考文献

[1]刘德建，刘晓琳，张琰，等.虚拟现实技术教育应用的潜力、进展与挑战[J].开放教育研究，2016（4）：25-31.

[2]]Burdea G C，Coiffet P. Virtual reality technology

[J].Presence Teleoperators & Virtual Environments，

2012（6）：663-664.

[3]边兴利.仿真教学在职业学校汽车实训课程中的实现[J].晋城职业技术学院学报，2012（3）：36-38.

[4]罗敏杰.中职汽修虚拟仿真实训教学研究[D].长春：吉林大学，2011.

[5]郭媛.信息化教学手段的应用举例[J].中国新通信，

2016（22）：132.