VR 技术在汽车喷涂课程的应用

周康震

江苏省连云港工贸高等职业技术学校 江苏省连云港市 222000

高职院校汽车实践类课程教学存在教学成本过高，安全隐患较多的问题，一部分职业院校实践设备较为落后，最终的演示效果不理想。汽车喷涂课程的重点教学内容是汽车车身的修复与涂装工作，在教学设计阶段将车身表面预处理、面漆喷涂、车身修正等众多内容整合到一起，为了满足学生的实践需求，需要改变传统的实训模式，将VR 技术在汽车喷涂课程中进行有效应用。本文主要分析了汽车教育领域常用的VR 技术类型，并对VR 技术在汽车喷涂专业教学中的应用进行了综合探讨，全面提高高职院校汽车喷涂教学质量，满足素质教育的根本需求，注重学生专业技能的培养。

1 汽车教育领域的VR 技术类型

虚拟现实技术简称VR 技术，是以计算机为核心在现代化领域得到广泛应用的新型信息技术，其主要功能有三维图形、多媒体技术、仿真模拟技术、通信技术、传感技术等。将多元化的技术成果整合到一起，通过计算机设备展现出逼真的虚拟世界，在教育领域的有效应用，能够根据教师设置的教学流程，让学生产生身临其境的操作感。学生在专业技能培训的同时，观察虚拟的汽车结构以及在喷涂模拟阶段物体的变化，通过真实的交互动作，感受虚拟世界带来的独特体验。

1.1 桌面式

桌面式VR 技术，是在移动终端平台下通过桌面显现出的虚拟技术，利用终端图形和显示器，将虚拟场景展现在学生面前，桌面式VR 技术属于基础类VR 技术，其设备采购成本较低，整体结构十分简单，在教育领域得到广泛应用。只需要在PC 平台进行软件安装，就可以自主完成VR 系统的启动，向学生展示汽车的3D 模型，并根据汽车喷涂课程的教育需求，为学生提供功能实践平台，学生只需要通过鼠标、键盘等基础硬件操作，就能够完成与虚拟场景之间的互动。

1.2 沉浸式

沉浸式VR 系统要求学生佩戴头盔显示器，或凭借封闭式VR 设备获得独特的感官体验，为学生创造一个虚拟化的实践空间，汽修专业的学生在喷涂学习和真实喷涂场景体验阶段，利用VR 技术进行沉浸式的实验操作。根据学生的表现重复进行车辆喷涂训练，在沉浸式的VR 技术模拟场景中掌握复杂的喷涂流程，新颖的教学空间能够让学生产生浓厚的实践兴趣，按照规范化的实践步骤进行喷涂操作，丰富学生的知识储备。

1.3 增强式

增强式VR 系统需要在真实的实践环境基础上，对虚拟对象进行叠加处理，让广大学生在体验真实世界的同时，观察叠加的虚拟对象，汽车专业的学生在增强式VR 系统体验阶段，需要佩戴VR 眼镜，将电脑与汽车自动化技术实践平台进行有效连接。从汽车喷涂的角度观察叠加色彩图像，划分重点实践区域，选择合适的喷涂工具，不断调整喷涂流程，增强式VR 系统对学生车辆喷涂过程进行引导，增强学生对实践操作流程的了解。

1.4 分布式

分布式VR 系统的应用优势就在于，可以通过网络将多个用户连接到一起共同体验虚拟世界，是线上课程不可多得的实践教学工具，教师能够利用课后时间通过网络观察学生的教学任务完成情况。分布式VR 系统在高职汽车喷涂过程中的应用，通过开展远程教育提供技术指导，将其与微课、慕课的线上教学模式进行有效结合。让不同地区、不同环境下的学生，都能够接受教师的实践技能指导，整合现有的教学资源，为学生带来新奇的实践体验。

2 汽车喷涂课程应用VR 技术的重要性

2.1 进一步落实项目教学法

汽车喷涂课程教学中涉及到的实践教学内容较多，通常采用项目教学法与任务驱动教学法相结合的教学方式，VR 技术的有效应用坚持以任务教学为驱动，观察学生的实践教学表现，并在恰当的时机提出实践任务，要求学生自主参与的实训练习中。在学校搭建VR 技术为基础的实训教学平台，将教学内容分为汽车维护、喷涂操作、注意事项三个辅导部分，分别设置不同的教学任务，采用闯关式训练方法，要求学生在完成任务后才能开启下一阶段任务。打破传统教学存在的时间与空间限制，利用虚拟环境中提供的视频、图片等信息，加强学生对喷涂技术的了解，激发学生的创新思维。

例如：在底漆、腻子施工的过程中，按照涂装要求将训练区域划分为车架喷涂、骨架喷涂、车身部件喷涂等，车架、骨架和一部分零件不需要进行腻子处理，只需要简单的清洁后，就能够完成喷涂作业。汽车外表面底漆、腻子施工，主要采用喷涂底漆或涂刷的方式做好金属表面的防腐和防锈工作，熟练的掌握腻子涂刮、打磨方法，分别模拟手工打磨和机械打磨技巧，让学生通过重复多次的训练，独立完成大平面的打磨工作。在完成第一道腻子工序后，要求学生进行填平低凹处训练，并按照要求进行第二层腻子打磨，以此为基础有序的开展第三层、第四层腻子打磨训练，直到学生充分掌握底漆腻子施工技巧。

2.2 反复操作强化学生的专业技能

在汽车喷涂课程教学开展的过程中，相关设备的使用和资源的消耗是重点教育内容，由于现代化设备更新换代速度较快，高校无法向学生不间断的提供新技术设备。VR技术的有效应用有效解决喷涂设施落后问题，虚拟化教学场景的创建可以适当的忽略设备数量和资源消耗，保证学生在汽车喷涂中的人身安全，通过反复多次的项目训练，提高实践操作熟练度。VR 技术与任务教学法进行有效结合，激发学生的参与积极性，降低学生在虚拟操作阶段的失误率，全面提高教学成效。

2.3 提高学生的职业意识

知识时代各行各业人才培养强调个人职业能力的提升，汽车喷涂对汽车领域的人才有着特殊技能要求，VR 技术在实践教学中的有效应用，需要注重学生创新创造能力的培养。只有具备较高的职业意识和职业能力，才能够在今后的岗位实践过程中融入各项专业技能，潜移默化提高个人职业素养，满足现代化汽车行业对高素质技能型人才的培养需求。VR 技术与实践教学内容相辅相成，虚拟场景的构建能够加强学生之间的通力合作，并在教师的指导下形成完整的任务链。

3 VR 技术在汽车喷涂课程的应用

3.1 VR 技术在理论教学中的应用

在汽车喷涂专业教学开展的过程中，为了提高学生的参与积极性，教师通常选择大量的图片和动画，对复杂的工艺流程进行多媒体演示，让学生能够了解汽车车身的整体结构以及喷涂所采用的各类设备。资金雄厚的高校会采购汽车设备，让学生仔细观察车身的主体构造，明确喷涂过程中的注意事项，由此可见，学生对喷涂课程中所提及到的理论知识内容了解不足，课堂讲解形式过于枯燥。VR 技术的有效应用，可以凭借计算机3D 图形技术和仿真模拟技术，将汽车喷涂专业所采用的各类设施进行详细介绍，学生只需要通过鼠标、键盘等计算机外设，或通过VR 设施进行虚拟设备操作，在喷涂模拟阶段观察汽车的整体结构和喷涂细节，最终得到的实践效果与现实环境下汽车喷涂效果一致。学生可以在观察实践中结合教师讲解的理论知识，对汽车喷涂流程有一个清晰认识，让学生获得真实的感官体验，提高实践教学成效。

3.2 VR 技术在实践教学中的应用

汽车喷涂课程中的实践知识有：汽车车身修复与涂装、表面预处理、底漆腻子施工、面漆喷涂、漆膜抛光等等。实践技能培养是汽车喷涂专业不可或缺的关键性教育手段，主要目的是增强学生的动手能力和理论知识应用能力，在实践过程中掌握喷涂的基本技巧。高职院校正不断增加实训课程的课时比重，VR 技术在汽车喷涂课程中的有效应用，能够弥补传统教学场地、设备的欠缺，激发学生的参与热情。VR 技术可以模拟汽车喷涂过程，在实验阶段为学生带来身临其境的操作体验，并与学生进行知识、技能交流，有效解决在培训阶段学生面临的各类操作风险。学生在喷涂阶段可以从多个角度观察汽车整体结构，通过计算机技术的有效应用，对喷涂过程和设备使用进行综合指导，学生通过反复训练，熟悉汽车喷涂各环节之间的内在联系。

例如：在涂装前车身表面预处理的过程中，作为汽车喷涂课程的重要环节，为了保证喷涂后的漆膜能够适应不同的物理环境，需要在仔细对比涂料性能和质量的同时，做好喷涂前金属表面的处理工作。清除裂纹、起泡的旧漆，汽车经过长时间的使用，会受到自然环境的影响，旧涂膜会出现龟裂、脱落等现象。在车身修理阶段可以通过拷补和气焊等方式对损伤部位进行修复，旧涂膜的清除程度根据喷涂质量要求，分别采取全部清除和部分清除的决策。通过VR 技术建立虚拟化实践场景，分别让学生体验手工清除法、火焰烧铲法、化学清除法、机械清除法、烧碱清除法等方式的呈现效果，在实训项目考察阶段要求学生根据喷涂要求和汽车车身的损坏情况，选择合适的喷涂技巧，全面提高学生的实践探究能力和技术分析能力。

3.3 仿真教学与模型演示

VR 技术在汽车喷涂课程中的有效应用，能够潜移默化的提升学生的自主创造能力和动手实践能力，教师可以根据实际教学情况，有针对性的安排教学内容，移动端仿真教学指的是学生利用电脑、iPad 安装教学软件，通过软件的交互功能在系统内部完成场景模拟。对重点教学内容进行模拟实训，结合图片、视频、声音等虚拟化教学资料，设计出移动端专用实践课件，借助计算机的便利性完成虚拟场景仿真。教学模型演示指的是利用VR教学系统中的模型板块，在教学阶段全方位的进行操作流程演示，明确个人在汽车喷涂操作阶段存在的不足之处，模型演示能够直观的分析多元化汽车喷涂的方式，引导学生更好地掌握汽车喷涂的技巧和规律，加深学生对专业技能的认识。

4 基于VR 技术的汽车喷涂实训平台

4.1 虚拟化的情景感知

虚拟现实技术是在现代化科技的基础上，充分运用传感测量科技系统、仿真模拟技术、多媒体技术、可视化技术、人工智能技术、图像处理技术建立虚拟化实践场景。为学生带来真实的实践体验。除此之外，利用识别设备了解学生在操作中获得的触觉感知、视觉感知等情况，运用先进的反馈技术明确汽车喷涂与学生主观感知之间的交互关系，为学生带来舒适的操作体验。VR 技术的有效应用需要构建良好的实践环境，让学生了解汽车喷涂的整个流程，在教师的引导下，有针对性的开展与汽车喷涂相关的实践任务，通过Web 技术环境对丰富的网络数据资源进行有效应用，保障学生获得丰富的实践体验，避免真实环境下受到的人为干扰，让学生在虚拟教学环境下进行合作探究，坚持以学生为主体开展多元化实践教学，并形成教师、学生、人机之间的多方位互动体系。

例如：在面漆喷涂教学开展的过程中，要求学生做好喷涂前的准备工作，对不需要喷涂的区域采用色彩覆盖的方式进行封闭处理，根据制造厂标记的汽车颜色和现有的面漆品种，征求车主的个人意愿，选择合适的面漆材料，并在稀释后进行漆料过滤。在虚拟操作阶段，由于车辆不同所选择的面漆种类不同，根据系统提示观察不同面漆形成的喷涂效果，尝试分别采用醇酸磁漆喷涂工艺、硝基磁漆喷涂工艺等手法完成教师设置的实践任务。按照喷涂均匀、光滑的施工要求，尝试采用进口涂料进行喷涂施工，不同的喷涂手法和喷涂材料能够展现出不同的成品效果，在虚拟场景下能够分别体验不同类型的喷涂技术，从中选择适合项目要求的喷涂方式。

4.2 多元化的系统功能

VR 技术在汽车喷涂课程中的有效应用，需要教师在教学流程设计阶段，充分了解虚拟现实技术平台所包含的多元化系统功能，了解汽车的整体结构和外在配置，在虚拟体验的过程中360°全方位展示汽车的面漆分布情况。教师在融合相关教学案例过程中，将有待修复的汽车模型立体化展现在学生面前，要求学生结合现有的知识储备，分析需要采用的喷涂手法，充分发挥出虚拟现实技术所具有的功能作用。将VR 科技与实践环境进行有效结合，为汽车喷涂服务提供基础保障，从不同的角度进行技能分析，在虚拟技术平台内部建立活动场所，主要负责对各项技术条件的模拟操作。向学生全方位展示汽车喷涂阶段所采用的各类工具，结合汽车喷涂的工艺流程体验关键性生产技术，结合实训教材和汽车喷涂的操作条件，采用合适的VR系统功能，建立仿真模拟实验室。利用仿真教学弥补传统实训教学经费不足、场地紧张等问题，降低汽车喷涂课程实训成本，改善当前的教学现状。VR 仿真系统要求学生在进入到互动界面后，通过旋转、透视等基础指令，深入了解汽车需要进行的喷涂区域，选择合适的设备工具，根据教师提出的喷涂要求，详细参考各项数据指标，制定出科学合理的喷涂方案，保证喷涂方案的科学性。

例如：教师在喷涂施工注意事项讲解的过程中，需要在模拟实践开展前标注好喷涂次序，保证漆膜的整体质量和最终的成品光泽，在车身喷涂阶段发动机盖、门的里层等区域喷涂作业十分困难。因此，要求学生先进行特殊区域的喷涂工作，教师在一旁进行实时指导，在喷涂门框时要求学生保持车门处于微微开启的状态，避免灰尘落入到外表漆面影响喷涂效果。在喷漆过程中喷涂顺序为“汽车顶部-车门-车体”，完成喷涂后进行清理工作，等到车身的漆面处于干燥状态时进行图案清理。清理过程中避免出现漆膜损伤，通过教师的实时指导、学生的实际操作，加深学生对各项喷涂注意事项的了解，避免在未来工作岗位上出现操作失误。

5 总结

VR 技术在汽车喷涂课程中的有效应用，能够全面提高课堂教学成效，促进教学方式改革，整合丰富的教学资源，搭建互动式实训平台。常见的VR 系统有桌面式、沉浸式、增强式、分布式四种类型，通过模型演示和移动端仿真教学，能够加强学生之间的互动合作，全面提高技能训练效果，增强学生的职业意识。VR 技术在汽车教育领域的有效应用，与实践教学要求相辅相成，能够在提高学生参与兴趣的同时，通过软件交互设计，在虚拟化环境中引导学生积累丰富的实训经验。