將VR技術融入汽車專業教學

張玉清

摘?要：傳統高職汽車類教學存在教學成本高、安全隱患多、演示效果不佳等問題，制約著汽車職業教育的快速發展。將VR 虛擬現實技術應用在汽車類專業教學中，能夠提升教學效果。對 VR 虛擬現實技術在汽車類專業教學中的應用進行分析，進而闡述汽車類專業教學中 VR 虛擬現實技術的使用。

關鍵詞：VR技術;汽車類專業;教學

中圖分類號：G712文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.02.047

VR技術的發展，使計算機多媒體技術從一般的圖形、圖像、聲音及超文本，轉變為由VR呈現的三維場景、聲音、觸覺和運動感知，甚至是味覺、嗅覺等等。VR與傳統多媒體技術最大的區別就在于“身臨其境”，仿真效果非常好。而情境教學也正是基于建構主義學習理論的重要學習方式。汽車專業課程具有實踐性強、運動性強等特點，把VR技術應用到這些課程的教學中，能夠取得更好的教學效果。

1?VR虛擬現實技術的特點

1.1?多感知性

人類具有多種感知，目前VR技術已經具備了視覺、聽覺、觸覺、運動和力、味、嗅等的感知能力。這種豐富的感知，能夠在技術應用中獲得較多的信息，能夠測得較多的信號、數據，為后端決策提供基礎。

1.2?交互性

在VR構筑的虛擬世界中，人們可以像在現實中一樣，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、運動、顏色等，這些存在于人們與物品之間的互動信息。

1.3?思維構想性

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

2?VR技術在汽車專業教學中的應用方式

VR技術在汽車專業的教學應用中，在教學形式上可以分為：觀察教學和互動教學。在從教學組織上可以分為：體驗館和實驗臺。

2.1?體驗館

主要以對現象的觀察、體驗為主，解決了觀察難、有危險等情況下的教學。主要是設備原理、運動機構等方面的知識的探索和學習。比如在如下一些課程的教學中使用VR教學。

（1）汽車發動機原理。當講解發動機工作原理時，由于發動機工作時轉速高、溫度高、機體不能透視，對于發動機工作原理的理解，只能是靠學生的想象能力來學習發動機的工作原理。即便是有二維動畫，但其效果是遠不如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，也可以充分發揮VR的優勢。例如對活塞環密封、刮油作用的演示，都能達到非常好的效果。如果用傳統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動的基礎，許多工作都是在運動中顯現出來的，比如：ABS的工作、ESP的工作。教學中，如果在運動中去觀察這些部件的工作，幾乎是不可能的。用一般的方法，學生體驗效果也不好。而用VR技術來虛擬這些部件的工作，其真實感十分好，效果非常逼真。

另外，在汽車的改裝設計、汽車涂裝等課程中使用VR技術，也可以取得很好的效果。汽車的改裝將是未來汽車消費的一大熱點，用VR技術展示給客戶改裝的設計效果，通過虛擬現實仿真模擬實景圖像，驗證車身內外飾的外觀效果是否與設計意圖相吻合，就可以直觀地觀察設計效果、評價改裝設計是否達到目標。

2.2?實驗臺

主要針對需要反復訓練、需要交互性、材料費用比較高的場景教學，可以提供更真實、更細節的臨場體驗。在這種形式下，VR資源一般不適合課堂內全體學生同時使用。

（1）模擬駕駛。基于虛擬現實技術的汽車駕駛模擬器，能夠完全模擬汽車剎車、加速、轉彎等駕駛動作，使操作者獲得實車駕駛感覺。通過模擬駕駛，學生在登上實車進行駕駛時，就能很快掌握操作要領。這其中，不論是操作的安全性，還是燃料的消耗費用等都得到更加合理的控制。同時也方便了教師的巡回指導。

（2）虛擬裝配。使用VR技術可以讓學生對虛擬現實中的各種物體進行操作。對于汽車零部件的裝配課程，如發動機拆裝等，可以在虛擬現實仿真平臺上，運用虛擬外部設備，在虛擬現實的裝配環境中，通過人機交互，用操作手柄完成各種操作，實現對各類零部件的系列化操作，完成裝配。在這種裝配環境中，解決了學生在學習中造成零部件、工具意外破損的問題，同時操作的安全性有了保證。

通過多次仿真練習之后再進行實體的拆裝，從而快速達到熟練裝配的目的。

VR技術對實驗場景的模擬塑造，可以去掉一些無關或危險的因素，操作者能夠身臨其境地“沉浸”在模擬環境中。學生實驗過程如同在游戲中完成任務，有一定趣味性;實驗過程對現實環境不會產生影響，能夠獲得安全可逆的體驗;并且可以提供反復實踐操作，增加了學生動手操作的訓練時間，并能激發引導學生提出問題，深入學習。

3?VR虛擬現實技術在汽車專業教學中的教學設計

3.1?“任務引領式”的自主學習

結合現在任務驅動的教學方法，在教學中下達學習任務后，指導學生通過VR虛擬現實教學軟件，根據任務需要進行自主學習。突破了傳統方式教學在空間和時間上的限制，就像把設備、實訓臺搬到了面前。教學不再只是枯燥的知識講解，多媒體教學不再局限于圖片和視頻展示，學生通過虛擬現實技術，可熟悉某個系統的結構和工作原理，也可以是相似的案例實施過程，或進行虛擬的裝配任務探索，為進行實際操作和方案制定奠定基礎。

3.2?技能操作強化的學習設計

在進行汽車部件的拆裝類實訓中，可以不用考慮設備數量、消耗、安全等方面的因素，放手讓學生進行大量的強化訓練。由于采用虛擬現實的訓練課程能夠模擬真實的實驗場景，加上許多情境在設計上融入一些類似于游戲的環節，增加了學生的多種感官刺激，可以激發學生強烈的學習欲望，提高學生的學習興趣。也解決了一部分學生不愿意參與動手的問題，提高整個班級學生的學習積極性。另外，學生在進行真實的拆裝學習之前，先在虛擬拆裝軟件中進行拆裝學習和練習，可以減少在真實的拆裝過程中產生錯誤操作。學生在熟悉了拆裝過程后再進行真實的實驗，可以有效地提高實驗的效果和效率。

3.3?強化職業意識與職業素養的養成設計

汽車后市場崗位對學生良好的職業素養和職業意識具有更高的要求，在VR軟件的設計中，可以將行業企業對各崗位工作的職業規范、安全知識等融入到軟件的各項教學設計中。如：將工廠的“6S”管理（整理、整頓、清潔、清掃、安全、素養）融入到具體的工作任務實施步驟中，使學生在不知不覺的任務完成過程中就逐漸養成良好的職業習慣，從而達到培養學生職業意識和職業素養的目標。

參考文獻：

[1] 陸穎雋. 虛擬現實技術在數字圖書館的應用研究[D].武漢：武漢大學，2013.

[2] 王曉萍. 基于GIS與VR技術的近代開埠城市空間形態研究框架構建[D].天津：天津大學，2012.

[3] 王春. 基于VR/GIS一體化城市微觀交通虛擬仿真系統的研究與應用[D].青島：中國海洋大學，2010.