基于虛擬教學(xué)技術(shù)的中職汽修教學(xué)創(chuàng)新研究

趙海曼

摘? 要 當(dāng)前中職院校在師資力量、教學(xué)設(shè)備、企業(yè)銜接等客觀條件上存在相當(dāng)多困難，導(dǎo)致教師在汽修技能實(shí)訓(xùn)這一教學(xué)環(huán)節(jié)很難達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)。基于虛擬教學(xué)技術(shù)在中職汽修專業(yè)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用，改變傳統(tǒng)中職汽修教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，提升教師教學(xué)能力，同時(shí)促進(jìn)各地區(qū)教育資源公平分配。

關(guān)鍵詞 中職;汽修專業(yè);虛擬教學(xué)技術(shù);實(shí)訓(xùn)教學(xué);虛擬教學(xué)平臺(tái)

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

文章編號(hào)：1671-489X（2021）09-0049-03

0? 引言

筆者通過對(duì)我國(guó)職業(yè)教育的研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前中職汽修專業(yè)技能培訓(xùn)還是以單向灌輸式教學(xué)模式為主，教學(xué)模式單一，不能有效激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。尤其是對(duì)汽修專業(yè)十分重要的實(shí)訓(xùn)階段，部分院校師資力量有限，教學(xué)平臺(tái)陳舊，優(yōu)質(zhì)的信息化教育資源無法得到高效利用和公平分配。而虛擬教學(xué)技術(shù)作為一種重要的信息技術(shù)教學(xué)手段，在中職汽修專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用愈加廣泛，隨著VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)的逐步成熟，沉浸式新型教學(xué)模式大大降低了新技術(shù)的學(xué)習(xí)難度，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，具有很大的應(yīng)用潛力。

1? 虛擬教學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)

1.1? 沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)

通過虛擬教學(xué)平臺(tái)對(duì)汽修設(shè)備、車輛設(shè)備進(jìn)行高精度模擬，可對(duì)汽修常用工具和數(shù)據(jù)庫中有的汽車進(jìn)行多角度的靜態(tài)觀察和動(dòng)態(tài)組裝（包括組裝過程中需要的工具）。通過運(yùn)用虛擬教學(xué)技術(shù)，學(xué)生能夠通過親自上手操作各個(gè)設(shè)備、車輛，從而更加全面地了解實(shí)際汽修過程中所使用的各種儀器設(shè)備的構(gòu)造、拆裝和操作方式。通過使用HTC VIVE等虛擬現(xiàn)實(shí)套件，使學(xué)生完全沉浸于虛擬的3D汽修學(xué)習(xí)環(huán)境中，不僅學(xué)習(xí)真機(jī)實(shí)訓(xùn)中的汽修知識(shí)，還可以學(xué)習(xí)各個(gè)零部件結(jié)構(gòu)、重要組件運(yùn)行原理。

1.2? 滿足學(xué)生的個(gè)性化需求

在日常教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，中職實(shí)訓(xùn)過程中普遍存在師資力量匱乏的問題，學(xué)生無法獲得有經(jīng)驗(yàn)教師的一對(duì)一的指導(dǎo);同時(shí)因?yàn)閷?shí)訓(xùn)設(shè)備短缺或陳舊，學(xué)生很難獲得高效的實(shí)訓(xùn)練習(xí)。而虛擬教學(xué)技術(shù)在解決教師匱乏這一難題的同時(shí)，可以讓每個(gè)學(xué)生根據(jù)自己學(xué)習(xí)的不同程度進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容的定制，滿足個(gè)性化需求。

1.3? 避免實(shí)訓(xùn)危險(xiǎn)

在汽修專業(yè)實(shí)訓(xùn)過程中因使用設(shè)備較多，電路較復(fù)雜，各種設(shè)備和電的混合使用存在一定的危險(xiǎn)性。而中職院校學(xué)生年齡較小，且處于初學(xué)階段，風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)不足，容易因錯(cuò)誤操作引發(fā)危險(xiǎn)。虛擬教學(xué)技術(shù)通過模擬手段，可以彌補(bǔ)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的弊端，避免實(shí)訓(xùn)中的危險(xiǎn)。

1.4? 節(jié)省費(fèi)用，提高效率

汽修專業(yè)實(shí)訓(xùn)需要多種設(shè)備和車輛，并且每年都需要根據(jù)汽修技術(shù)的更新進(jìn)行實(shí)訓(xùn)設(shè)備的更新，這一工作給中職院校帶來較大的設(shè)備資金壓力。而虛擬教學(xué)技術(shù)和設(shè)備價(jià)格相對(duì)低廉，每年的更新和維護(hù)費(fèi)用也較低，同時(shí)可以通過多系統(tǒng)多模塊相結(jié)合的方式來擴(kuò)展教學(xué)模塊，根據(jù)教學(xué)需求增加設(shè)備、車輛的虛擬拓展模塊，緊隨市場(chǎng)各種技術(shù)最新發(fā)展需求。同時(shí)，虛擬教學(xué)軟件可以重復(fù)使用，從而節(jié)約大筆的實(shí)訓(xùn)費(fèi)用支出。

1.5? 突破教學(xué)的時(shí)空限制

虛擬教學(xué)技術(shù)通過“互聯(lián)網(wǎng)+”的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)在線學(xué)習(xí)，教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)都不會(huì)再受時(shí)間、空間的限制，除了使用VR設(shè)備進(jìn)行人人、人機(jī)互動(dòng)以外，還可以通過移動(dòng)端進(jìn)行隨時(shí)隨地的操作學(xué)習(xí)。與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備操作相比，虛擬教學(xué)技術(shù)還建立了可進(jìn)行信息共享的交互界面，豐富了教師的教學(xué)手段，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)效率，降低了對(duì)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損耗。

2? 虛擬教學(xué)技術(shù)在新能源汽車維修上的應(yīng)用實(shí)踐

目前，傳統(tǒng)汽車行業(yè)因面臨能源和環(huán)境問題而遇到發(fā)展瓶頸，而通過大力發(fā)展新能源汽車是解決這一問題并優(yōu)化汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要舉措。為了適應(yīng)汽車行業(yè)發(fā)展需求，讓中職汽修專業(yè)學(xué)生進(jìn)入社會(huì)時(shí)具有更強(qiáng)的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，各中職院校汽修專業(yè)也開始開設(shè)新能源汽車技術(shù)等課程。然而在教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)新能源車輛電路復(fù)雜、電壓高、新技術(shù)應(yīng)用多、故障實(shí)例少、教學(xué)資料匱乏，導(dǎo)致出現(xiàn)汽修實(shí)訓(xùn)教學(xué)“三高”情況，即知識(shí)難度高、實(shí)訓(xùn)危險(xiǎn)性高、硬件成本高，限制了電動(dòng)汽車汽修教學(xué)培訓(xùn)的高效開展。隨著虛擬教學(xué)技術(shù)日益成熟并應(yīng)用于中職院校汽修專業(yè)教學(xué)之中，這一教學(xué)難題也必將得到解決。

2.1? 虛擬教學(xué)技術(shù)應(yīng)用于汽修專業(yè)理論教學(xué)

在汽修專業(yè)理論教學(xué)過程中，可通過虛擬教學(xué)技術(shù)建立車輛關(guān)鍵部件的模型，并可以在課堂上建立全景化教學(xué)模式，將車輛工作原理及各部分內(nèi)部構(gòu)造通過動(dòng)畫的形式生動(dòng)地展現(xiàn)給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，輔助學(xué)生理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，大大提高課堂教學(xué)效率。如在教學(xué)混合動(dòng)力新能源電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)工作原理時(shí)，由于有串聯(lián)式、并聯(lián)式、混合式等多種動(dòng)力模式，且動(dòng)力系統(tǒng)相比傳統(tǒng)燃油車輛更加復(fù)雜，僅依靠簡(jiǎn)單的多媒體展示，學(xué)生無法深刻理解其工作原理。通過應(yīng)用虛擬教學(xué)技術(shù)，學(xué)生可以觀察發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)在實(shí)際工作中的動(dòng)力變化，當(dāng)汽車爬坡時(shí)，電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力;當(dāng)車速達(dá)到目標(biāo)速度時(shí)，汽車變?yōu)榭堪l(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。通過為學(xué)生展示不同種類動(dòng)力模式的工作原理，深入淺出地為學(xué)生展示新能源汽車的理論知識(shí)，提高教學(xué)效率。

2.2? 虛擬教學(xué)技術(shù)應(yīng)用于汽修專業(yè)駕駛培訓(xùn)

想要成為一名合格的汽修技術(shù)人員，就必須了解車輛的零部件功能及運(yùn)行情況，而通過試車能夠幫助技術(shù)人員更快確診汽車問題所在，因此，學(xué)生在汽修專業(yè)學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)汽車駕駛技術(shù)是有必要的。然而中職院校學(xué)生部分還未成年，不能進(jìn)行駕照學(xué)習(xí)，而虛擬教學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)使學(xué)生可以通過虛擬駕駛進(jìn)行汽車駕駛技術(shù)的提前學(xué)習(xí)，為畢業(yè)后的駕照學(xué)習(xí)做好充分的準(zhǔn)備。同時(shí)，虛擬駕駛學(xué)習(xí)過程十分有趣，且不受時(shí)間和空間等條件的限制，節(jié)省了學(xué)習(xí)成本，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3? 虛擬教學(xué)技術(shù)應(yīng)用于新能源汽車實(shí)訓(xùn)

隨著新能源汽車的普及，汽車電氣化程度的增加，新能源汽車的電路故障排除已經(jīng)成為汽修教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)汽修電路排障存在危險(xiǎn)性高、實(shí)車易損壞、教學(xué)內(nèi)容更新較快的特點(diǎn)，限制了汽修電路排障教學(xué)開展。而虛擬教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用能夠真實(shí)模擬所有的新能源車輛電路故障，同時(shí)為學(xué)生提供多種排障工具，如虛擬故障診斷儀、虛擬萬用表、虛擬信號(hào)模擬檢測(cè)儀等，讓他們通過這些虛擬設(shè)備進(jìn)行不同車輛的電路故障排除模擬操作，實(shí)現(xiàn)電路故障的診斷、調(diào)試和排除。同時(shí)，可以實(shí)時(shí)更新最新電路故障實(shí)例，為學(xué)生掌握不同車輛電路原理、排除電路故障打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

如在日常教學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容是新能源純電車輛高電壓電路故障診斷，通過虛擬教學(xué)手段進(jìn)行車輛高電壓電器部件（含快/慢充電口、高壓電控系統(tǒng)PDU、動(dòng)力電池包）結(jié)構(gòu)模擬展示，學(xué)生可以對(duì)車輛各部分的運(yùn)行情況、電流電壓等實(shí)時(shí)情況進(jìn)行直接觀察。虛擬教學(xué)系統(tǒng)通過對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的判斷，提出詳細(xì)的解決方案，學(xué)生可以根據(jù)提示選擇合適的工具、零件對(duì)電路系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和維修，而選擇不同的工具和零件會(huì)出現(xiàn)不同的操作演示和參數(shù)設(shè)置，從而大大提高故障處理的能力。同時(shí)，教師可以在系統(tǒng)中進(jìn)行故障設(shè)置，模擬電路故障問題，進(jìn)一步豐富學(xué)生的實(shí)踐案例儲(chǔ)備。

3? 基于虛擬教學(xué)技術(shù)的中職汽修教學(xué)創(chuàng)新

通過近幾年的教學(xué)探索，發(fā)現(xiàn)虛擬教學(xué)技術(shù)十分適合中職汽修教學(xué)，但該技術(shù)受限于虛擬教學(xué)平臺(tái)不夠完善、技術(shù)與教學(xué)結(jié)合不夠緊密，師資隊(duì)伍數(shù)量不足、質(zhì)量不高等問題，距離全面普及應(yīng)用尚有一段距離，需要進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和逐步推進(jìn)。

3.1? 進(jìn)一步加強(qiáng)虛擬教學(xué)平臺(tái)的開發(fā)

想要使虛擬教學(xué)技術(shù)真正地運(yùn)用于中職教育中，在教學(xué)平臺(tái)的開發(fā)過程中就一定要以職業(yè)教育本質(zhì)規(guī)律為中心，以中職教育的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容為抓手，以新技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用為載體。一方面，中職院校汽修專業(yè)可以根據(jù)教學(xué)需求，通過項(xiàng)目申報(bào)等方式與有關(guān)科研院所或高科技企業(yè)聯(lián)合開發(fā)虛擬教學(xué)技術(shù)和平臺(tái)，以保證教學(xué)產(chǎn)品具有針對(duì)性;另一方面，企業(yè)也要發(fā)揮主觀能動(dòng)性，通過與中職院校合作，建立虛擬教學(xué)產(chǎn)品領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，然后基于該標(biāo)準(zhǔn)建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行虛擬教學(xué)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的可用性。

3.2? 進(jìn)一步推動(dòng)虛擬教學(xué)技術(shù)與教學(xué)資源的深度融合

教學(xué)內(nèi)容是中職汽修教學(xué)過程中的重要因素，也是汽修教學(xué)的理論基礎(chǔ)。由于虛擬教學(xué)技術(shù)剛剛興起不久，應(yīng)用于教育領(lǐng)域的時(shí)間尚短，教學(xué)內(nèi)容還比較匱乏，因此，中職院校教師要進(jìn)一步推動(dòng)虛擬教學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)資源的深度融合，通過技術(shù)手段整合當(dāng)前學(xué)習(xí)平臺(tái)龐大的教學(xué)資源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)院校之間教學(xué)上的聯(lián)動(dòng)，院校與企業(yè)的多媒體社會(huì)化交互，最終從根本上改變傳統(tǒng)的汽修教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的同步交互、實(shí)時(shí)共享，促進(jìn)教育資源的公平合理分配。

3.3? 進(jìn)一步推進(jìn)教師隊(duì)伍培養(yǎng)

先進(jìn)的虛擬教學(xué)技術(shù)想要得到更好的應(yīng)用，就必須建立一支理念先進(jìn)、高技能、高素質(zhì)的師資隊(duì)伍。院校一方面要加強(qiáng)相關(guān)人才的引進(jìn)工作，另一方面要根據(jù)自身?xiàng)l件，在現(xiàn)有師資隊(duì)伍中有計(jì)劃、有目的地選擇性培養(yǎng)一批虛擬教學(xué)技術(shù)專業(yè)人才。可通過與高科技企業(yè)和知名院校合作，選拔有基礎(chǔ)、肯鉆研的教師進(jìn)行虛擬教學(xué)技術(shù)與中職教育結(jié)合的理論與實(shí)踐研究，使之成為中職虛擬教學(xué)平臺(tái)創(chuàng)新的中堅(jiān)力量。同時(shí)，為了提高中職教師整體教育素養(yǎng)，進(jìn)行全面的虛擬教學(xué)技術(shù)的使用培訓(xùn)，最終形成集研究、開發(fā)、應(yīng)用于一體的高素質(zhì)教師隊(duì)伍。

4? 結(jié)語

職業(yè)教育的根本目的是面向就業(yè)，通過運(yùn)用虛擬教學(xué)技術(shù)可以挖掘?qū)W生潛力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力，從而有效增強(qiáng)汽修專業(yè)教師實(shí)訓(xùn)課教學(xué)效果，最終提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。近幾年國(guó)家對(duì)職業(yè)教育更加重視，職業(yè)院校在新型教學(xué)技術(shù)的投入上也不斷增大，師資水平不斷提高。同時(shí)，虛擬教學(xué)設(shè)備的軟硬件價(jià)格也在逐步下降，虛擬教學(xué)技術(shù)必將在中職教育中得到更加廣泛的應(yīng)用，也將成為推動(dòng)職業(yè)教育發(fā)展和創(chuàng)新的重要手段。■

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