將VR技術(shù)融入汽車專業(yè)教學(xué)

張玉清

摘?要：傳統(tǒng)高職汽車類教學(xué)存在教學(xué)成本高、安全隱患多、演示效果不佳等問題，制約著汽車職業(yè)教育的快速發(fā)展。將VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在汽車類專業(yè)教學(xué)中，能夠提升教學(xué)效果。對 VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，進(jìn)而闡述汽車類專業(yè)教學(xué)中 VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù);汽車類專業(yè);教學(xué)

中圖分類號(hào)：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.02.047

VR技術(shù)的發(fā)展，使計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)從一般的圖形、圖像、聲音及超文本，轉(zhuǎn)變?yōu)橛蒝R呈現(xiàn)的三維場景、聲音、觸覺和運(yùn)動(dòng)感知，甚至是味覺、嗅覺等等。VR與傳統(tǒng)多媒體技術(shù)最大的區(qū)別就在于“身臨其境”，仿真效果非常好。而情境教學(xué)也正是基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的重要學(xué)習(xí)方式。汽車專業(yè)課程具有實(shí)踐性強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，把VR技術(shù)應(yīng)用到這些課程的教學(xué)中，能夠取得更好的教學(xué)效果。

1?VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

1.1?多感知性

人類具有多種感知，目前VR技術(shù)已經(jīng)具備了視覺、聽覺、觸覺、運(yùn)動(dòng)和力、味、嗅等的感知能力。這種豐富的感知，能夠在技術(shù)應(yīng)用中獲得較多的信息，能夠測得較多的信號(hào)、數(shù)據(jù)，為后端決策提供基礎(chǔ)。

1.2?交互性

在VR構(gòu)筑的虛擬世界中，人們可以像在現(xiàn)實(shí)中一樣，通過觸碰、操作使用一些具體物品，就可以感受到所接觸的物品的重量、形狀、彈性、運(yùn)動(dòng)、顏色等，這些存在于人們與物品之間的互動(dòng)信息。

1.3?思維構(gòu)想性

這是指人處于VR虛擬世界，將所想的物品、所做的事情展現(xiàn)在虛擬世界里，想象著這樣做，或者是那樣做，分別能達(dá)到什么樣的效果，甚至在虛擬世界中還可以把在現(xiàn)實(shí)世界不可能存在的事和物都呈現(xiàn)出來。

2?VR技術(shù)在汽車專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用方式

VR技術(shù)在汽車專業(yè)的教學(xué)應(yīng)用中，在教學(xué)形式上可以分為：觀察教學(xué)和互動(dòng)教學(xué)。在從教學(xué)組織上可以分為：體驗(yàn)館和實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

2.1?體驗(yàn)館

主要以對現(xiàn)象的觀察、體驗(yàn)為主，解決了觀察難、有危險(xiǎn)等情況下的教學(xué)。主要是設(shè)備原理、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等方面的知識(shí)的探索和學(xué)習(xí)。比如在如下一些課程的教學(xué)中使用VR教學(xué)。

（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理。當(dāng)講解發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)速高、溫度高、機(jī)體不能透視，對于發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理的理解，只能是靠學(xué)生的想象能力來學(xué)習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理。即便是有二維動(dòng)畫，但其效果是遠(yuǎn)不如VR效果的。另外，在對活塞、噴油器等一些部件的微觀部位工作原理的講解中，也可以充分發(fā)揮VR的優(yōu)勢。例如對活塞環(huán)密封、刮油作用的演示，都能達(dá)到非常好的效果。如果用傳統(tǒng)的方法就不能很好的演示這樣的問題。

（2）汽車底盤。汽車底盤部分是汽車運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，許多工作都是在運(yùn)動(dòng)中顯現(xiàn)出來的，比如：ABS的工作、ESP的工作。教學(xué)中，如果在運(yùn)動(dòng)中去觀察這些部件的工作，幾乎是不可能的。用一般的方法，學(xué)生體驗(yàn)效果也不好。而用VR技術(shù)來虛擬這些部件的工作，其真實(shí)感十分好，效果非常逼真。

另外，在汽車的改裝設(shè)計(jì)、汽車涂裝等課程中使用VR技術(shù)，也可以取得很好的效果。汽車的改裝將是未來汽車消費(fèi)的一大熱點(diǎn)，用VR技術(shù)展示給客戶改裝的設(shè)計(jì)效果，通過虛擬現(xiàn)實(shí)仿真模擬實(shí)景圖像，驗(yàn)證車身內(nèi)外飾的外觀效果是否與設(shè)計(jì)意圖相吻合，就可以直觀地觀察設(shè)計(jì)效果、評價(jià)改裝設(shè)計(jì)是否達(dá)到目標(biāo)。

2.2?實(shí)驗(yàn)臺(tái)

主要針對需要反復(fù)訓(xùn)練、需要交互性、材料費(fèi)用比較高的場景教學(xué)，可以提供更真實(shí)、更細(xì)節(jié)的臨場體驗(yàn)。在這種形式下，VR資源一般不適合課堂內(nèi)全體學(xué)生同時(shí)使用。

（1）模擬駕駛。基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的汽車駕駛模擬器，能夠完全模擬汽車剎車、加速、轉(zhuǎn)彎等駕駛動(dòng)作，使操作者獲得實(shí)車駕駛感覺。通過模擬駕駛，學(xué)生在登上實(shí)車進(jìn)行駕駛時(shí)，就能很快掌握操作要領(lǐng)。這其中，不論是操作的安全性，還是燃料的消耗費(fèi)用等都得到更加合理的控制。同時(shí)也方便了教師的巡回指導(dǎo)。

（2）虛擬裝配。使用VR技術(shù)可以讓學(xué)生對虛擬現(xiàn)實(shí)中的各種物體進(jìn)行操作。對于汽車零部件的裝配課程，如發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝等，可以在虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)上，運(yùn)用虛擬外部設(shè)備，在虛擬現(xiàn)實(shí)的裝配環(huán)境中，通過人機(jī)交互，用操作手柄完成各種操作，實(shí)現(xiàn)對各類零部件的系列化操作，完成裝配。在這種裝配環(huán)境中，解決了學(xué)生在學(xué)習(xí)中造成零部件、工具意外破損的問題，同時(shí)操作的安全性有了保證。

通過多次仿真練習(xí)之后再進(jìn)行實(shí)體的拆裝，從而快速達(dá)到熟練裝配的目的。

VR技術(shù)對實(shí)驗(yàn)場景的模擬塑造，可以去掉一些無關(guān)或危險(xiǎn)的因素，操作者能夠身臨其境地“沉浸”在模擬環(huán)境中。學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程如同在游戲中完成任務(wù)，有一定趣味性;實(shí)驗(yàn)過程對現(xiàn)實(shí)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生影響，能夠獲得安全可逆的體驗(yàn);并且可以提供反復(fù)實(shí)踐操作，增加了學(xué)生動(dòng)手操作的訓(xùn)練時(shí)間，并能激發(fā)引導(dǎo)學(xué)生提出問題，深入學(xué)習(xí)。

3?VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車專業(yè)教學(xué)中的教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1?“任務(wù)引領(lǐng)式”的自主學(xué)習(xí)

結(jié)合現(xiàn)在任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，在教學(xué)中下達(dá)學(xué)習(xí)任務(wù)后，指導(dǎo)學(xué)生通過VR虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)軟件，根據(jù)任務(wù)需要進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。突破了傳統(tǒng)方式教學(xué)在空間和時(shí)間上的限制，就像把設(shè)備、實(shí)訓(xùn)臺(tái)搬到了面前。教學(xué)不再只是枯燥的知識(shí)講解，多媒體教學(xué)不再局限于圖片和視頻展示，學(xué)生通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可熟悉某個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，也可以是相似的案例實(shí)施過程，或進(jìn)行虛擬的裝配任務(wù)探索，為進(jìn)行實(shí)際操作和方案制定奠定基礎(chǔ)。

3.2?技能操作強(qiáng)化的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行汽車部件的拆裝類實(shí)訓(xùn)中，可以不用考慮設(shè)備數(shù)量、消耗、安全等方面的因素，放手讓學(xué)生進(jìn)行大量的強(qiáng)化訓(xùn)練。由于采用虛擬現(xiàn)實(shí)的訓(xùn)練課程能夠模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場景，加上許多情境在設(shè)計(jì)上融入一些類似于游戲的環(huán)節(jié)，增加了學(xué)生的多種感官刺激，可以激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。也解決了一部分學(xué)生不愿意參與動(dòng)手的問題，提高整個(gè)班級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。另外，學(xué)生在進(jìn)行真實(shí)的拆裝學(xué)習(xí)之前，先在虛擬拆裝軟件中進(jìn)行拆裝學(xué)習(xí)和練習(xí)，可以減少在真實(shí)的拆裝過程中產(chǎn)生錯(cuò)誤操作。學(xué)生在熟悉了拆裝過程后再進(jìn)行真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，可以有效地提高實(shí)驗(yàn)的效果和效率。

3.3?強(qiáng)化職業(yè)意識(shí)與職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成設(shè)計(jì)

汽車后市場崗位對學(xué)生良好的職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)意識(shí)具有更高的要求，在VR軟件的設(shè)計(jì)中，可以將行業(yè)企業(yè)對各崗位工作的職業(yè)規(guī)范、安全知識(shí)等融入到軟件的各項(xiàng)教學(xué)設(shè)計(jì)中。如：將工廠的“6S”管理（整理、整頓、清潔、清掃、安全、素養(yǎng)）融入到具體的工作任務(wù)實(shí)施步驟中，使學(xué)生在不知不覺的任務(wù)完成過程中就逐漸養(yǎng)成良好的職業(yè)習(xí)慣，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)意識(shí)和職業(yè)素養(yǎng)的目標(biāo)。

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