虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車拆裝實訓(xùn)中的應(yīng)用

林梅彬

摘要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)在娛樂游戲中的應(yīng)用越來越廣泛，同樣也可以將此項技術(shù)利用在實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中。本文通過將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入汽車拆裝實訓(xùn)教學(xué)中，探討虛擬教學(xué)技術(shù)在提高實踐教學(xué)質(zhì)量方面的作用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；實訓(xùn)教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）08-0241-02

一、引言

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對娛樂交互生活的要求也越來越高，更多的人希望更真實地感知計算機(jī)模擬的虛擬事物，虛擬現(xiàn)實技術(shù)因此應(yīng)運(yùn)而生。虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面的內(nèi)容。模擬環(huán)境是由計算機(jī)生成的、實時動態(tài)的三維立體逼真圖像。它具有多感知性，除了一般計算機(jī)所具有的視覺感知外，還具有諸如運(yùn)動感知、視覺感知、觸覺感知等感知功能。除了多感知性，它還具備了存在感、交互性以及自主性等屬性。目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是在人與計算機(jī)交互的基礎(chǔ)上，操作者可以通過鍵盤、頭盔、鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套等工具與計算機(jī)間的交互，成為處在虛擬環(huán)境中的一員，較為真實地感知和操作虛擬世界中的各種對象，達(dá)到理解和掌握知識，為工作、學(xué)習(xí)、生活提供服務(wù)。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車拆裝實訓(xùn)教學(xué)中的優(yōu)勢

1.傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)的問題。①實訓(xùn)基地的更新滯后。首先要明確的是，高職院校與企業(yè)不同，企業(yè)由于研發(fā)水平的需要會不斷更新實驗設(shè)備與實驗平臺。高職院校雖然也不斷地投入資金到實訓(xùn)基地，但是這些資金還不能與新時期不斷更新的實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容相匹配，實訓(xùn)場地又有所限制，這就導(dǎo)致了實訓(xùn)基地的發(fā)展相對滯后。目前，實力不夠雄厚的高職院校往往實訓(xùn)基地的建設(shè)已經(jīng)大大落后一些知名的高職院校，且差距還在不斷拉大，這無法滿足現(xiàn)代的教學(xué)需求，嚴(yán)重影響了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。②實訓(xùn)教學(xué)過程中的問題。實訓(xùn)教學(xué)是高職院校培養(yǎng)中最注重的教學(xué)形式，目前我國各大高職院校的汽車拆裝實訓(xùn)教學(xué)以現(xiàn)場教學(xué)為主。在現(xiàn)場教學(xué)模式中，老師先做示范，然后學(xué)生動手實訓(xùn)，這在很大程度上提高了學(xué)生的實踐動手能力。但是對于不同品牌的汽車來說，由于汽車開發(fā)平臺不一樣，發(fā)動機(jī)類型不同，底盤動力總成也會有區(qū)別，這就導(dǎo)致了學(xué)生可能在有限的時間內(nèi)對一臺汽車的拆裝有基本了解，但是對于其他品牌汽車的拆裝無從下手。在傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)過程中，常常出現(xiàn)只有部分學(xué)生參與，其他學(xué)生旁觀等問題。出現(xiàn)這種情況的原因是一方面由于在實訓(xùn)教學(xué)中沒有提取學(xué)生的興趣，另一方面也因為場地、工具、設(shè)備等的限制。

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢。①教學(xué)內(nèi)容更新。傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)中的教學(xué)內(nèi)容固定，拓展較少，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入教學(xué)，可以根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和社會的需求改革實訓(xùn)的教學(xué)內(nèi)容。對于由于時間和空間的限制，實訓(xùn)設(shè)備的落后等原因?qū)е碌慕虒W(xué)內(nèi)容缺乏針對性，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬的實訓(xùn)環(huán)境可以很好地解決諸如此類的問題。實訓(xùn)教學(xué)作為高職院校非常重要的教學(xué)方式，尤其是對一些實踐性較強(qiáng)的學(xué)科，例如汽車專業(yè)、交通運(yùn)輸專業(yè)等，其實訓(xùn)內(nèi)容對于培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和解決問題的能力是至關(guān)重要的。大部分學(xué)生的實踐能力也是在實訓(xùn)中得到的。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以很好地適應(yīng)社會的發(fā)展，并根據(jù)社會的需要對實訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行更新，以適應(yīng)企業(yè)的需求。②提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種直接的信息傳遞方式，促進(jìn)了教學(xué)手段方式的變化，提供了直觀形象的視覺材料，同樣也提供了豐富的聽覺材料，營造了一種“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境氛圍。學(xué)生通過親臨其境的交互行為，在一定程度上提高了學(xué)習(xí)的興趣。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，尤其是對于復(fù)雜的汽車結(jié)構(gòu)，可以將其簡單并具體化，讓學(xué)生在不解體的情況下進(jìn)行學(xué)習(xí)，降低了學(xué)習(xí)難度，也從另一方面提高了學(xué)習(xí)興趣。③實訓(xùn)過程的安全性。由于實訓(xùn)過程中有時候也有一些不安全因素的存在，比如車門拆裝的時候，整個車門在最后一步拆卸的過程中，容易由于自重的問題，砸到手腳。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以避免此類情況的出現(xiàn)。在實訓(xùn)過程中，可以通過預(yù)先設(shè)置好的警報系統(tǒng)，在實訓(xùn)過程中出現(xiàn)違規(guī)操作規(guī)定的時候出現(xiàn)報警聲響，提醒學(xué)生注重操作安全，避免人身傷害事件的發(fā)生。同時，學(xué)生在操作的過程中，系統(tǒng)可以給予一定的警示，進(jìn)而逐步讓學(xué)生養(yǎng)成正確的拆解習(xí)慣。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車拆裝實訓(xùn)教學(xué)中的教學(xué)設(shè)計

汽車主要有發(fā)動機(jī)、底盤、車身及電器與電子設(shè)備組成，基于此，在教學(xué)過程中，將16人分為4個小組，每個小組選取1人作為主導(dǎo)，另外3人為輔助。這里以拆卸底盤為例，具體闡述其教學(xué)設(shè)計。

1.布置任務(wù)。將1—4組分別對應(yīng)傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)。學(xué)生通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，認(rèn)識各個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及工作原理，為拆裝實訓(xùn)打下基礎(chǔ)。

2.通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，展示汽車的拆卸工具，將拆裝工具箱設(shè)置于界面左邊，學(xué)生通過觸摸工具箱并打開，觀察與認(rèn)識工具，并進(jìn)行比較。每個工具都有對應(yīng)的說明以及注意事項，從而讓學(xué)生對拆裝的工具有個大致的認(rèn)識。

3.進(jìn)行實訓(xùn)前的安全教育。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，讓學(xué)生親臨其境觀摩易出現(xiàn)狀況的環(huán)節(jié)以及出現(xiàn)狀況后正確的應(yīng)急處理方式。

4.老師正確引導(dǎo)拆卸，以拆整體結(jié)構(gòu)為主線，在進(jìn)行拆卸過程中，對于不安全的操作，可以引入占據(jù)整個界面的紅色警報系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)不安全的操作時，進(jìn)行界面的紅色閃爍，意味著存在不安全操作，并進(jìn)行一定的扣分，同時沒有加分環(huán)節(jié)。最后，在拆卸過程結(jié)束后，進(jìn)行評分。

5.每組任務(wù)完成后，進(jìn)行更換拆卸任務(wù)，待每個組對每個系統(tǒng)都進(jìn)行過一次拆卸任務(wù)后，由虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進(jìn)行評分。

6.進(jìn)行現(xiàn)場的5S整頓，進(jìn)行整理與清掃。將工具一步步地移位至工具箱，確保工具對號入座，同樣系統(tǒng)也根據(jù)5S的整理情況進(jìn)行評分，并根據(jù)拆裝分?jǐn)?shù)進(jìn)行綜合的分?jǐn)?shù)評定。

7.由虛擬現(xiàn)實儀打印出最終的分?jǐn)?shù)并附上實訓(xùn)報告。實訓(xùn)結(jié)束后由學(xué)生進(jìn)行自我總結(jié)評價，指導(dǎo)老師給予建議。汽車組裝的任務(wù)也主要以上述思路進(jìn)行。這里需要注意的是，在拆裝實訓(xùn)過程中，一定要注意對拆裝順序的準(zhǔn)確設(shè)置。雖然在虛擬現(xiàn)實的環(huán)境下，學(xué)生在拆裝過程中的不安全因素可以排除，但是正確的拆裝順序是培養(yǎng)學(xué)生良好的操作習(xí)慣的必要條件。以發(fā)動機(jī)的拆解為例，嚴(yán)格遵守從上至下、從外至內(nèi)的拆裝順序，依次從氣缸蓋、氣缸墊、油底殼、機(jī)油濾清器、活塞連桿組、曲軸飛輪組進(jìn)行拆解。對于本末倒置的拆解順序一定要進(jìn)行程序控制，確保學(xué)生在遇到實物拆解的時候能夠按照虛擬現(xiàn)實模擬環(huán)境下的順序進(jìn)行拆解。

四、結(jié)語

目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)被看作是僅次于互聯(lián)網(wǎng)的改變世界未來的重要技術(shù)，盡管目前虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設(shè)備還比較昂貴，虛擬現(xiàn)實技術(shù)尚未普及。但是，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及設(shè)備成本的不斷降低，必將具有更加廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于拆裝實訓(xùn)中是高職院校的必然趨勢，它能夠很好地改善實訓(xùn)環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)過程，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人才，并將有助于解決不可視、不可摸等危險性場所的實驗等，同時也可以解決高校普遍存在的實訓(xùn)設(shè)備不足、型號落后、難以更新?lián)Q代跟上科技發(fā)展的困難。綜合運(yùn)用多媒體等技術(shù)，有利于進(jìn)一步開展“啟發(fā)式”教學(xué)模式，在教學(xué)演示的同時，將教學(xué)內(nèi)容以最直接的傳遞方式傳遞給學(xué)生，這將大大地提高教學(xué)質(zhì)量，更有利于實踐人才方面的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]苗壯，李凡長.基于虛擬現(xiàn)實的教育改革研究[J].黑龍江教育，2007，（1）.

[2]曾建超，俞志和.虛擬現(xiàn)實的技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1996

[3]鞏微.關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)的研究[J].遼寧大學(xué)學(xué)報，2002，（1）

[4]張建武，孔紅菊.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實踐實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].電化教育研究，2010，（1）