VR/AR 技术在机务维修课程教学中的应用探索与展望

闫翠萍 顾振华

（三亚航空旅游职业学院，海南 三亚 572000）

一、引言

随着我国经济与科技的快速发展和国际地位的凸显，民航运输业将会起到越来越重要的作用，然而任何行业的发展都离不开大量专业人才的支撑，而对于专业人才的培养根基则在于教育。由于飞机维修专业的特殊性以及相关科研教辅的匮乏性，当前多数大专院校机务维修课程教学中普遍存在着以下这些问题：学生学习的兴致不高，思想上面的认识不足，学习资源的大量匮乏，动手实际操作的能力较差。传统课堂教学俨然已经无法满足当今日益飞速发展的社会对于民航毕业生的高质量要求。2014 年国家职业教育大会中曾经提出职业教育应着力提高教育过程中的信息化水平，让信息化技术和设备在推动职业教育人才培养模式的提升上，发挥其不可替代的作用和地位[1]。随着世界信息化技术水平的不断提升，虚拟现实技术（VR）与增强现实技术（AR）被广泛应用在幼儿、中小学以及大学各个阶段理论与实训教学中，其对于传统的教学内容、教学方式、学生学习模式都带来了深远的变革[2]。

虚拟现实技术（英文名称：Virtual Reality，缩写为 VR）和增强现实技术（英文名称：Augmented Reality，缩写为 AR）起源于上世纪 60 年代。VR 技术利用计算机模拟出三维空间的虚拟世界，从感官上的模拟将体验者带入一个十分逼真的虚拟现实环境。AR 技术把计算机中生成的虚拟信息与现实世界相结合，实现平面二维事物的三维动态呈现，从而起到增强现实世界的效果[3]。如今VR/AR 技术在各大航空公司的机务维修培训中也已得到的广泛的应用。惠普公司2017 年已经开始借助VR 技术对工程师和维修人员进行发动机维修培训，惠普公司运用的培训模式是直观可视化培训模式，完胜传统培训模式，使得学员可以在沉浸式的环境当中，直接学习观摩发动机实际工作的全部过程，不仅降低了培训的难度，也降低了可实际操作的危险性，同时减轻了学员的学习压力，从而在根本上缩短了学员培训周期[4]。南航和中国电信近几年联合研发的“5G+AR 远程技术支持平台”，也在2021 年7 月份正式得到启用，从而开启了航空智能维修的新时代[5]。作为为各大航空公司运输专业维修人才的高职院校，其机务专业的教学却大多依旧延续着传统的教学方式，并未融入VR/AR 这样的高科技信息技术，从而进一步加剧了行业人才“培养与使用脱节”的问题。本文分析了传统教学中存在的一些弊端，在借鉴各大航空公司采用VR/AR 技术进行机务维修培训的基础之上，展望了VR/AR 技术在传统机务维修课程教学中的一些应用。

二、机务维修教学中存在的问题

（一）传统多媒体教学模式单调，抽象，师生互动性差

飞机维修的专业课程教学内容相对比较复杂，抽象，晦涩难懂。高职院校的学生普遍存在数学与物理理论基础较薄弱，学习积极性欠缺，自我约束性较差等问题，那么基于这些问题的存在，仅仅通过传统的多媒体教学，以图片和讲解的形式，难以调动学生们的积极性，不能够实现让学生在一个较好的情境中立体的吸收专业知识。理工科学习的前后逻辑性都比较强，如果课堂教学期间学生学习效果比较差，学生课下又疏于用功复习，继而会造成后续学习更加的困难，学生的学习意愿会强烈下降，那么会导致课堂参与度随之急剧下降，最终恶性循环，课堂教学质量和效果不堪一击，不能达到最初的教学目的。

（二）实践教学条件落后，教学内容难以深入

机务维修具有很强的职业特殊性，由于航空器材的价格都比较昂贵，而且技术更新的速度也比较快，受限于资金和场所条件，民航高职院校一般都不可能拥有成套的在役航空设备用以提供给实训教学，往往都是以退役的航空器材作为实训教学的设备，由此可知，教学设施的落后在一定程度上来讲是必然的。受实训设备条件的制约，实训教学内容也就不可能和行业实际工作保持一致，大部分的实训教学仅仅只限于认知教学，会给学生们造成一种试验很简单的感觉，从而无法在教学中调动学生对于试验的兴趣，加之学生的理论基础知识匮乏，更无法促进学生将理论和实际相结合的进行深入思考，导致学生学习只能浮潜于知识表面，无法系统掌握知识，这就很容易造就学生学完即忘记，毕业后也难以达到航空单位的用工标准[6]。

（三）课程考核形式单一，重理论，轻实操

目前飞机维修专业课程绝大部分的实训考核比例设置为在期末考核中占比20%左右，相比理论考核的40%来说，可以看出，实训考核并未被得到充分的重视。导致这一情况的根源主要在于根据现有的实训设备，难以设计出比较典型的实训考核项目，来综合考察学生的实际操作能力。现有的实训设备，在实训教学期间，难以满足每个人的需求，实训项目还需要分组进行。实验考核也是只能采取小组考核，多人为一组，这样就会导致动手能力强的学生总是抢先进行操作，而不积极或者动手能力相对比较弱的学生，总是能侥幸不参与实际操作，也可以跟着小组获取考核分数，这样的实操方式也就无法体现每个人的动手实操能力，而理论考核则可以轻松的区别出每位学生对于基础知识的学习效果，这也是实操考核不在期末考核占比较大的百分比的一个根本原因。

三、VR/AR 技术在机务维修理论教学与实践教学中的应用探索

现阶段传统的课堂教学，理论教学乏味，晦涩难懂，而实训教学又多限于认知，难以进行深度的拓展，难以贴近实际工作岗位的各项要求，从而导致了培养出来的学生很难满足航空企业日益发展的用人标准这样的问题。那么随着VR/AR 技术的出现，使得教学三维可视化，让原本枯燥的专业知识讲解，变得形象化，趣味化，简单化，学生在这样的教学方式中，可以深切的感受到信息化教学所带来的学习轻松的快乐感，从而带动了学生对于学习的积极性，对专业知识的提升起到了一定的作用。

（一）VR/AR 技术在基础理论课程教学中的应用

针对理论教学部分，以民航机电英语为例，传统的教学方式，一般由教师采用PPT 的方式逐个单词讲解，整句进行翻译。引入VR/AR 技术之后，教师就可以通过手机或者投屏的方式扫描，展开该专业单词在飞机具体位置的三维动态模型，学生们也就可以情境化的对应飞机部件进行记忆专业单词。作业也可以采用VR/AR 技术开发一些小游戏模式，通过游戏来增强专业英语学习的趣味性。对于专业课程的理论教学部分，比如发动机原理与结构、飞机结构基础等等课程，利用传统的教学方式学生们难以理解和消化，可以将枯燥的理论讲解采用VR/AR 技术，通过三维动态模型，直观的显示出整个的原理过程，并将其融入到相应的实践操作过程之中，使得高职学生对复杂的理论知识的学习变得情境可视化，原理简单化，理解轻松化。原理与实践配对化讲解，可以让学生对于专业知识的理解更加深入，为后续实践操作也打下了扎实的理论基础。

（二）VR/AR 技术在实训教学中的应用

针对实训教学部分，由于传统教学设备不足、落后或者试验具有一定危险性这样的一系列问题所在，导致实训教学难以深入的开展，那么就可以借助VR/AR 技术进行深入展开。比如飞机电瓶充放电操作，电瓶容量维护操作等等类似的试验，由于实训设备价格昂贵，投入输出性价比较低，操作时长过长，不适宜全程试验教学，都可以开发相对应的VR/AR 实训课程内容，代替实际实操训练，既可以节约一定的教学时间，也可以避免采购昂贵的教学实训设备。学校也可以和航空维修公司合作，共同开发出一些更贴合未来实际工作岗位需求的教学工作任务，比如绕机检查，发动机维修、部件维修等等。学生只有按照实际流程操作进行操作一遍，，将理论结合实际，才能真正的理解掌握课堂上所学的理论知识，将来走上工作岗位也能更快的胜任工作任务，从而从根本上缩短机务人员的培养周期长的问题[7][8]。

（三）VR/AR 技术在课程考核中的应用

传统的实践课程考核当中，大多选取实训课程中的一至多个典型的实训项目进行考核，将学生进行分组之后，每组代表抽签决定实训的任务。在允许的实践条件之下，各个小组在规定时间内同时或者分时段进行试验考核，最后由老师给小组集体计分数。这种方式由于受限于实训设备条件，难以让小组每个学生都能够动手操作一遍，从而无法调动学生对于实操的积极性，进而很难体现出来每个学生的实训水平，而学生在校时的实训水平则决定了毕业生的岗位能力。引进VR/AR 技术之后，学生的实践课程考核，可以通过VR/AR 技术开发出来一系列不同的典型工作任务，学生可以在系统里面随机抽考题，系统会自动根据学生实际操作情况进行各个环节的考评，从而在增强考核的公平性和趣味性的同时，可以让每个学生都能够进行独立的操作，由于考题的随机性，可以充分调动每位同学的积极性，切实提升学生的实训技能水平以及岗位能力。

四、结束语

随着全球教育信息化技术的迅猛发展，VR/AR 技术未来在机务维修课程教学中发挥的作用将不可估量。作为高校的一线教师，更应主动改革传统单调乏味的教学模式，在教学的过程中全力推动信息技术与教育教学的深度融合，为高职院校学生建立“沉浸式”的教育学习环境，让学生的理论学习和实训操作变得趣味化、简单化、全面化、可实际操作化，低风险化，从而为航空界培养输送更多具有实践性、应用型的专业技能型人才[9]。