基于VR/AR 技术的高职汽车专业课教学平台开发与实践研究

周定武

（湖南汽车工程职业学院，湖南株洲 412001）

随着计算机技术的快速发展，不断衍生出各种先进技术，为我国高职教育教学改革提供了更多可以利用的手段。特别是VR/AR 技术，将其运用于汽车专业课教学，能够进一步强化教学的直观性、全面性，不仅有利于促进学生专业技能的提升，也推动了“理实”教学模式的形成，这一技术与教育教学相结合，对于教师和学生的发展皆具有积极作用[1-3]。通过使用VR/AR 技术，能够将抽象的汽车专业知识变得更加直观、具象，其能将汽车的组成构件、组合形式等内容利用虚拟现实技术进行呈现，便于学生更好地理解和掌握相关课程知识。因此，在高职汽车专业课教学中，教师应积极引入VR/AR 技术，创建新型教学平台和模式，提高教学水平。

1 VR/AR技术发展背景与现状

在计算机技术快速发展背景下，VR/AR 技术得到了广泛的运用，其在高职汽车专业教学中也发挥着积极作用。VR/AR 技术衍生出来的教学产品十分丰富，且具有交互性、沉浸性等优势，基于VR/AR 技术开展课程教学，能够让学生在虚拟仿真环境中如身临其境般进行操作和实践[4-6]。加之5G 时代的到来，更是促进了VR/AR 技术在现代教育教学中应用的深度，这为我国高职汽车专业教学带来新的发展机遇。2020 年，在线教育发展进入新阶段，5G 技术促进了在线教育的发展，在信息化技术的加持下创新了教育理念、教学模式，这对于构建新型教育体系发挥了重要作用。基于此，未来高职教育需要科技引领，需要利用科技手段对课堂教学进行创新，需要对计算机技术进一步探索和开发，以更好地满足学生的学习需求。目前，在高职汽车专业课程教学中，VR/AR 技术正在发挥重要作用，在此基础上构建智能化教育环境已是教育发展的趋势，可以为学生打造自主学习及体验学习的新型学习模式。

2 VR/AR技术的概念及特征

VR（Virtual Reality）技术，就是虚拟现实技术，其中包含了增强现实（AR）、沉浸式VR 等技术，其是将计算机3D 图形、仿真、传感等技术有效融合在多维信息空间中创建虚拟信息环境的一种技术。而AR（Augmented Reality）技术则是一种利用高速摄像机及快速处理技术而生成虚拟物体、场景或系统的技术，能够实现增强现实。运用此技术，能够为用户带来身临其境般的感受和体验，增强教学的沉浸感和交互感，相较于传统教学形式，其能进一步增强学生的学习体验感，从而能够激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效果。

VR/AR 技术主要有以下三个特征：（1）交互性，即用户在虚拟环境中能借助键盘、鼠标等设备来操控事物的难易程度及得到反馈的自然程度；（2）想象性，是指用户在与虚拟环境互动过程中而获取感性及理性的认识，从而达到深化概念、激发想象及提高认知质量的效果；（3）沉浸性，即利用头盔、立体耳机等设备强化用户的体验，用户犹如在真实的场景之中，同时也能与虚拟环境进行交互。

3 VR/AR 技术在高职汽车专业教学中应用的探索性研究

将计算机技术与教育教学有机结合已是教育现代化发展的必然趋势。VR/AR 技术因具有交互性、沉浸性等优势，在高职汽车专业课中的应用受到认可，VR/AR 技术的应用不仅增强了教学体验性，也很好地弥补了传统教学受空间、时间限制的不足，为学生提供了自主学习和体验的新方式。

3.1 师生观念的改变

在传统的高职汽车专业授课中，多采取“理论+实操”模式，通常都是以讲授和演练的形式开展，学生学习自主性较低，且未将两者实现有机结合。而融合VR/AR 技术，能够为学生带来体验式学习环境，有助于促进其学习自主性的提升。新时期教学理念倡导“以学生为中心”，强调教师的引导作用，师生的观念均逐渐发生变化，教师认识到了学生发展自我探究意识的必要性。VR/AR 技术主要利用的是计算机网络技术，借此创建和实景相同或类似的虚拟场景，将其融入教学中则能转变师生以往的互动形式，调动学生的学习积极性[7-8]。

3.2 教学形式灵活多样

基于VR/AR 技术的教学，形式更加灵活多样，能大大提高教学效率及效果。伴随5G 技术的快速发展与更新迭代，VR/AR 教学资源变得越来越丰富，进一步推动了虚拟化教学形式的灵活多样，即学生可以不受时间及空间的限制，灵活开展对汽车专业知识与技能的学习和操作。

3.3 教学情景逼真

VR/AR 技术实际上就是结合实际场景及虚拟技术创建模拟环境，以此增强教学体验感，故在教学中得到广泛运用。对于高职汽车专业而言，VR/AR 技术能全面加工出汽车及其各种零部件，学生能够进行发动机拆装、检修等操作，同时系统还能结合教学内容进行针对性讲解[9-11]。

4 VR/AR技术在高职汽车专业教学中的应用

基于VR/AR 技术的高职汽车专业课增强了教学的实践性，有利于培养学生“理实”结合能力和创造能力。在此基础上，教师可结合教学内容开展针对性教学，这对于高职汽车专业课的教学改革和创新具有促进作用。

4.1 VR/AR 技术在汽车专业课教学中的应用

基于VR/AR 技术开展专业课教学，可利用计算机、仿真等技术实现对汽车各部位零部件及设备的创建，在此基础上，学生可借助相关设备进行模拟实操。在学习过程中，学生能全方位了解汽车每一处的构造及构件间的关联性。学生能一边观察一边听教师的讲解，既能加深对理论知识的理解，也能加深对汽车构造的认识，增强了学习的体验感和真实感，有助于激发学习兴趣，提高学习主观能动性。

4.2 VR 技术在汽车类专业实践教学中的应用

在高职汽车专业教学中，可将VR/AR 技术运用在驾驶实验、发动机拆装教学、汽车实验等实践教学。通过VR/AR 技术能够创建汽车驾驶的运行环境和操作的虚拟效果，让学生犹如身临其境，真实地看到驾驶过程中的车辆、建筑等事物，能有效锻炼学生的驾驶知识和驾驶技能。在汽车拆装教学中，学生能够根据VR/AR 技术创建的虚拟场景全方位观察整车、发动机及其各个部位的零部件，通过鼠标和键盘的操作能够灵活对汽车零部件进行模拟拆装，同时在计算机设备上还能完成对拆卸、组装过程及装配结果的分析，这样不仅能锻炼学生对汽车零部件的拆装能力、熟悉各个零部件构件之间的关系，还能提高教学指导效果和教学效率[12-14]。通过这种反复实验、对比，学生能更好地发现汽车零部件之间存在的装配问题，从而提高学生发现问题、解决问题的能力。

5 基于VR/AR技术的高职汽车专业课教学平台开发与实践

实训教学是高职汽车专业教学的关键环节，其可以结合VR/AR 技术优势及特性加强对学生实践能力的培养。基于VR/AR 技术的高职汽车专业教学不仅增强了教学交互性，并且还能进行反复分析与评价，有利于提高教学质量。本文以湖南汽车工程职业学院为例，其建立了基于VR/AR 技术的汽车专业虚拟实训平台，此平台涉及汽车检测与维修、汽车运用与维修等不同课程内容。同时，在此平台中还能根据课程需求导入不同的教学内容，在虚拟教学环境中完成相应的教学任务和目标。

5.1 兴趣为基，任务引领

在目前高职汽车专业课中，通常都会运用项目教学法和任务驱动法，将VR/AR 技术融入汽车专业教学，也属于一种任务驱动法，即以教学任务为驱动，并将任务贯穿在课前、课中及课后，以此让学生能够自主展开学习和探索。湖南汽车工程职业学院创建了“基于终端VR 汽车教育实训平台”，主要内容包含发动机检修、底盘检修与新能源汽车检修。以发动机部分为例，在教学中，教师会事先布置好三个阶段的学任务，学生只有完成上一阶段的任务才能进入下个学习阶段。在此过程中利用VR/AR 技术创建虚拟仿真环境，一是解决了受时间与空间限制的教学问题，二是能强化学生对汽车专业知识及结构的理解，更好地掌握汽车运动原理和装配方式。在任务驱动下，不仅能使学生产生浓厚的学习兴趣，还能有效激发他们的探究积极性，使其开展自主性学习，进而提高汽车专业教学的实际效果。

5.2 反复操作，技能强化

在传统的汽车专业课程教学中，教师会将汽车及零部件的损耗问题作为重点考量因素，但是在一般情况下，学校设备的更新速度满足不了教学需求，这就影响了最终的教学效果。而有了VR/AR 技术，能很好地解决这一问题，即学生能通过虚拟技术反复操作和训练，教师不用再考虑设备损耗问题，学生的技能也能得到有效的锻炼与提升。基于VR/AR 技术的汽车专业实训平台可利用虚拟技术进行汽车拆装、检修等内容的训练，既有助于完善教学设计，也能调动学生的学习积极性、自主性，同时在反复操作练习中，学生也能牢固掌握相关知识与技能，大幅度降低其不规范操作的概率，从而强化专业能力。

5.3 培养职业素养

对于高职教育而言，培养学生职业素养是重点任务之一，而在实训平台中学生的专业能力和职业素养均能得到锻炼和提升。在系统设计时，教师可将工作实际需求及能力要求纳入实训，比如可将“6S”管理融入实训中，这样能让学生在操作中形成良好的职业素养，为日后发展奠定基础。

6 结语

综上所述，在高职汽车专业课中融入VR/AR 技术已是现代教育的发展趋势，也是现代教学的有力手段，有利于实现理论与实践的融合。在教学中，教师可根据这一教学模式的优势及特性，设计针对性的教学内容和方式，建立全面的实训平台，不仅有利于激发学生的学习积极性，也能很好地培养他们的专业技能和职业素养。另外，利用虚拟现实技术开展教学，教师应注意与实际工作要求相结合，确保教学设计能够真正让学生达到实训效果，使学生的实践操作能力得到提升，为未来就业奠定基础。