基于VR虚拟模拟教学在高职院校发动机拆装实训教学应用中的研究

万飞

摘 要：将VR虚拟模拟（简称“VR技术”）应用于汽车专业实训教学是高职院校发展的必然趋势。本文以VR技术在高职院校发动机拆装实训教学应用中的研究为核心，分三部分对发动机拆装进行研究。首先，本文对VR技术在发动机拆装实训教学中的优势进行论述。其次，本文对VR技术在发动机拆装实训教学中的教学方法进行了设计。最后，本文对VR技术在发动机拆装实训教学中的具体应用进行了研究。

关键词：VR技术 虚拟模拟 发动机拆装

Abstract：The application of VR virtual simulation （referred to as "VR technology"） in automotive professional training and teaching is an inevitable trend in the development of higher vocational colleges. This paper takes the VR technology in the engine disassembly and assembly training teaching application of higher vocational colleges as the core， and is divided into three parts to study the engine disassembly and assembly. First of all， this article discusses the advantages of VR technology in engine disassembly and assembly training teaching. Secondly， this article designs the teaching method of VR technology in engine disassembly and assembly training teaching. Finally， this article studies the specific application of VR technology in engine disassembly and assembly training teaching.

Key words：VR technology， virtual simulation， engine disassembly and assembly

1 VR虚拟模拟技术在汽车发动机拆装实训教学中的优势

1.1 创新教学方法，提升学生学习兴趣

通过VR虚拟模拟技术教学，其相当于将传统的实训工位及发动机台架实物放置到VR课堂上，这样就能让专业实训教学不再只是单纯的部件认知。该技术不仅可以给学生提供专业的学习图片、动画以及视频的呈现，学生能够直接参与到模拟环境中。而且还可以建设虚拟的实训车间场景，能够为学生提供多方面的视觉体验，学生能够身临其境进入实物周围，对发动机实物进行全方位的拆装和认知，操作更加丰富。而且在实训过程中，如果学生感到乏味，平台也可以提供游戏式的教学模式，从而提升学生的学习动力，激发学生的学习兴趣。

1.2 提高学生学习效率，优化考核模式

学生在VR虚拟模拟场景中熟悉了汽车发动机的各零部件，以及拆卸的具体流程之后，再到真实发动机台架实物上进行拆装，有利于提升学生的学习效率。传统的实训教学考核方式是实验工单，使用VR虚拟模拟仿真系统能够对这种传统考核方式进行优化，该平台会对学生拆卸操作流程的精确度和工具的正确使用情况，以及拆卸的速度进行评定，系统地对学生的拆卸操作进行评分，结束后学生还可以查看自己的评分报告或打印出来，知道自己的拆卸流程错误操作以及其他扣分项，以便于下次拆装。优化了考核方式，打破了传统教师以实验工单的方式对学生进行评分。

1.3 增加实训教学深度与宽度

在对发动机进行拆装时，其中存在一些危险性较高的操作，从而限制了学生的深入学习以及对知识的挖掘与探索。如果将VR虚拟模拟技术使用在该实验中，不但可以降低实验的安全性，避免一些不安全事项的发生，而且还可以增加实验的深度，以便于学生对知识的深入挖掘。而且随着汽车技术和先进设备的不断更新，高职院校考虑到专业的建设与发展，需要不断的购买新的实验设备才能够弥补技术上的不足。如果使用VR虚拟模拟技术就只需要对学生学习内容进行更新，与时俱进，进而让学生在新内容新技术的背景下学习，学生才会学到新的知识和技能，继而加强了汽车发动机实训教学的宽度。

2 VR虚拟模拟技术在汽车发动机拆装实训教学中的教学设计

通过选取两个汽车检测与维修技术专业班级为例。每班选取10人，共20人进行教学。一班为第一组，共分为两个小组，一个小组选一个负责人，每个小组另选3人作为辅助，对汽车发动机进行拆装。

2.1 安全教育

实体拆装的班级要注意工具的正确使用，场地安全和拆装流程安全，避免发动机部件掉地砸到自己。使用VR设备拆装的班级注意设备的使用安全，当进行虚拟拆装时，周围必须要有人辅助。

2.2 教学任务布置

一班用传统的工位和工具对发动机进行实体拆装，二班用VR设备进行虚拟模拟拆装，最后用相同的标准进行考核评价，对比两个班学生的知识掌握情况。

2.3 拆装过程

在拆装时，应严格遵守發动机拆装流程及步骤，从上往下、从外到内的拆装顺序，依次从拆卸，切记不要违规操作。

2.4 工位清洁与整理

两个小组要把自己的工具正确有序的放到工具箱的相应位置，而且要对自己的实训工位和场地进行5S清洁和整理。

2.5 教师考核

系统会对第二小组的工具正确使用，拆装流程规范，工位和场地的清洁进行评分，并根据拆装的所有项目进行综合的评价打分。第一小组的实训操作内容通过上交实训工单，由专业实训指导教师进行评分。

2.6 小组对比考核

最后每个小组随机选取5人进行对比考核，首先由实训指导教师对发动机部件认知进行考核，其次再用VR虚拟模拟系统对发动机的拆装进行考核，最后再用一套完整的实训检测题对发动机各部件的功能以及拆装流程进行进行考核。

3 VR虚拟模拟技术在汽车发动机拆装实训教学中的具体应用

3.1 建立虚拟模拟实训工位及车间

VR技术有着虚拟模拟的功能，能在系统里建设虚拟实训车间场景。学生可在建立的实训车间进行漫游，通过手柄上按键的操作可以调整自己在不同的位置不同的方位进行学习，通过头盔和眼镜学生可以看清发动机的每一个部件及其工作过程。学生也可对发动机进行虚拟模拟人机交互结构认知、自动拆装以及手动拆装过程进行教学。学生在拆装过程中能够使用手柄进行虚拟拆装，通过头盔能看到拆装的发动机零部件。在整个拆装过程中，学生可以把發动机及其所有零部件进行任意角度的旋转拆装，进而让学生对汽车发动机零部件有了更加细致的了解。通过虚拟实训车间和工位的建立，可以减少学校在实训方面投入的经费，不用花更多的经费去建设真实性的实训工位和教室，降低了实训成本。学校也可以把用来建立实训室的经费用在其它重要教学设备上。而且通过建立虚拟实训车间和工位，让学生的大脑和眼睛得到了直观性的体验。在班级人数较多的情况下，可以合理分组并多开几台VR设备，还能够解决场地和工位不够的局限性。

3.2 进行虚拟模拟拆装

使用VR虚拟模拟技术对汽车发动机进行虚拟拆装。而在拆装过程中，学生可以通过手炳和头盔装置进行360°的位置旋转以及可以调整人与虚拟发动机的距离，目的是方便认知和拆装。用手柄激光指准零部件，它还会显示零部件的名称及作用，最后还可以把所有的零配件组装起来变成一个完整的发动机，通过头盔和眼镜看清它的工作过程，具有整体、透明、展开三种功能状态，通过手柄可选择并切换，并可抓取部件进行任意角度观看。从而让学生对发动机零部件有了更深的认识，有效降低了教学设备受损和学生安全等问题，大大节省了实训的教学成本。

3.3 进行虚拟模拟拆装考核

实训的最终目的是让学生获得更多的技能，而在这一过程中教学的考核机制就变得非常重要了。VR技术能够对学生的拆装流程进行监控，如果学生出现一些不规范的操作，系统就会进行智能警告和会做出一些相应的改善。还会对学生拆装的规范度和错误操作进行记录，之后会把拆装过程中的所有数据进行打印，并最终自动分析评分。学生通过数据分析，能够对自己的拆装过程进行自我反思和总结，最后指导教师根据相应的数据对学生做出一些评价和提出一些建议，从而提高了学生的学习能力和实训的教学质量。

4 结语

将VR虚拟模拟技术应用于汽车实训教学是高职院校发展的必然趋势，首先它能够很好地完善实训场地，优化教学过程，培养具有工匠精神的新技能人才。其次还可以帮助学生解决高风险实验操作问题，同时也可以解决高职院校实训设备不足以及设备落后等难题。综合运用信息化平台技术，有利于促进教师“启发式”教学，在教学演示的同时，教师将教学内容以最直接的形式传递给学生，这将大大地提高教学质量，更有利于实践人才方案的培养。

参考文献：

[1]王鹤鹏. 基于VR技术的汽车拆装实训课教学改革探索[J].科技风，2016（19）：31-31.

[2]林海彬. 虚拟现实技术在汽车拆装实训中的应用[J]，2017.

[3]王长亮. VR虚拟现实技术在汽车专业实训教学中的应用[J]，2017.