将VR技术融入汽车专业教学

张玉清

摘 要：传统高职汽车类教学存在教学成本高、安全隐患多、演示效果不佳等问题，制约着汽车职业教育的快速发展。将VR 虚拟现实技术应用在汽车类专业教学中，能够提升教学效果。对 VR 虚拟现实技术在汽车类专业教学中的应用进行分析，进而阐述汽车类专业教学中 VR 虚拟现实技术的使用。

关键词：VR技术;汽车类专业;教学

中图分类号：G712文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.02.047

VR技术的发展，使计算机多媒体技术从一般的图形、图像、声音及超文本，转变为由VR呈现的三维场景、声音、触觉和运动感知，甚至是味觉、嗅觉等等。VR与传统多媒体技术最大的区别就在于“身临其境”，仿真效果非常好。而情境教学也正是基于建构主义学习理论的重要学习方式。汽车专业课程具有实践性强、运动性强等特点，把VR技术应用到这些课程的教学中，能够取得更好的教学效果。

1 VR虚拟现实技术的特点

1.1 多感知性

人类具有多种感知，目前VR技术已经具备了视觉、听觉、触觉、运动和力、味、嗅等的感知能力。这种丰富的感知，能够在技术应用中获得较多的信息，能够测得较多的信号、数据，为后端决策提供基础。

1.2 交互性

在VR构筑的虚拟世界中，人们可以像在现实中一样，通过触碰、操作使用一些具体物品，就可以感受到所接触的物品的重量、形状、弹性、运动、颜色等，这些存在于人们与物品之间的互动信息。

1.3 思维构想性

这是指人处于VR虚拟世界，将所想的物品、所做的事情展现在虚拟世界里，想象着这样做，或者是那样做，分别能达到什么样的效果，甚至在虚拟世界中还可以把在现实世界不可能存在的事和物都呈现出来。

2 VR技术在汽车专业教学中的应用方式

VR技术在汽车专业的教学应用中，在教学形式上可以分为：观察教学和互动教学。在从教学组织上可以分为：体验馆和实验台。

2.1 体验馆

主要以对现象的观察、体验为主，解决了观察难、有危险等情况下的教学。主要是设备原理、运动机构等方面的知识的探索和学习。比如在如下一些课程的教学中使用VR教学。

（1）汽车发动机原理。当讲解发动机工作原理时，由于发动机工作时转速高、温度高、机体不能透视，对于发动机工作原理的理解，只能是靠学生的想象能力来学习发动机的工作原理。即便是有二维动画，但其效果是远不如VR效果的。另外，在对活塞、喷油器等一些部件的微观部位工作原理的讲解中，也可以充分发挥VR的优势。例如对活塞环密封、刮油作用的演示，都能达到非常好的效果。如果用传统的方法就不能很好的演示这样的问题。

（2）汽车底盘。汽车底盘部分是汽车运动的基础，许多工作都是在運动中显现出来的，比如：ABS的工作、ESP的工作。教学中，如果在运动中去观察这些部件的工作，几乎是不可能的。用一般的方法，学生体验效果也不好。而用VR技术来虚拟这些部件的工作，其真实感十分好，效果非常逼真。

另外，在汽车的改装设计、汽车涂装等课程中使用VR技术，也可以取得很好的效果。汽车的改装将是未来汽车消费的一大热点，用VR技术展示给客户改装的设计效果，通过虚拟现实仿真模拟实景图像，验证车身内外饰的外观效果是否与设计意图相吻合，就可以直观地观察设计效果、评价改装设计是否达到目标。

2.2 实验台

主要针对需要反复训练、需要交互性、材料费用比较高的场景教学，可以提供更真实、更细节的临场体验。在这种形式下，VR资源一般不适合课堂内全体学生同时使用。

（1）模拟驾驶。基于虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器，能够完全模拟汽车刹车、加速、转弯等驾驶动作，使操作者获得实车驾驶感觉。通过模拟驾驶，学生在登上实车进行驾驶时，就能很快掌握操作要领。这其中，不论是操作的安全性，还是燃料的消耗费用等都得到更加合理的控制。同时也方便了教师的巡回指导。

（2）虚拟装配。使用VR技术可以让学生对虚拟现实中的各种物体进行操作。对于汽车零部件的装配课程，如发动机拆装等，可以在虚拟现实仿真平台上，运用虚拟外部设备，在虚拟现实的装配环境中，通过人机交互，用操作手柄完成各种操作，实现对各类零部件的系列化操作，完成装配。在这种装配环境中，解决了学生在学习中造成零部件、工具意外破损的问题，同时操作的安全性有了保证。

通过多次仿真练习之后再进行实体的拆装，从而快速达到熟练装配的目的。

VR技术对实验场景的模拟塑造，可以去掉一些无关或危险的因素，操作者能够身临其境地“沉浸”在模拟环境中。学生实验过程如同在游戏中完成任务，有一定趣味性;实验过程对现实环境不会产生影响，能够获得安全可逆的体验;并且可以提供反复实践操作，增加了学生动手操作的训练时间，并能激发引导学生提出问题，深入学习。

3 VR虚拟现实技术在汽车专业教学中的教学设计

3.1 “任务引领式”的自主学习

结合现在任务驱动的教学方法，在教学中下达学习任务后，指导学生通过VR虚拟现实教学软件，根据任务需要进行自主学习。突破了传统方式教学在空间和时间上的限制，就像把设备、实训台搬到了面前。教学不再只是枯燥的知识讲解，多媒体教学不再局限于图片和视频展示，学生通过虚拟现实技术，可熟悉某个系统的结构和工作原理，也可以是相似的案例实施过程，或进行虚拟的装配任务探索，为进行实际操作和方案制定奠定基础。

3.2 技能操作强化的学习设计

在进行汽车部件的拆装类实训中，可以不用考虑设备数量、消耗、安全等方面的因素，放手让学生进行大量的强化训练。由于采用虚拟现实的训练课程能够模拟真实的实验场景，加上许多情境在设计上融入一些类似于游戏的环节，增加了学生的多种感官刺激，可以激发学生强烈的学习欲望，提高学生的学习兴趣。也解决了一部分学生不愿意参与动手的问题，提高整个班级学生的学习积极性。另外，学生在进行真实的拆装学习之前，先在虚拟拆装软件中进行拆装学习和练习，可以减少在真实的拆装过程中产生错误操作。学生在熟悉了拆装过程后再进行真实的实验，可以有效地提高实验的效果和效率。

3.3 强化职业意识与职业素养的养成设计

汽车后市场岗位对学生良好的职业素养和职业意识具有更高的要求，在VR软件的设计中，可以将行业企业对各岗位工作的职业规范、安全知识等融入到软件的各项教学设计中。如：将工厂的“6S”管理（整理、整顿、清洁、清扫、安全、素养）融入到具体的工作任务实施步骤中，使学生在不知不觉的任务完成过程中就逐渐养成良好的职业习惯，从而达到培养学生职业意识和职业素养的目标。

参考文献：

[1] 陆颖隽. 虚拟现实技术在数字图书馆的应用研究[D].武汉：武汉大学，2013.

[2] 王晓萍. 基于GIS与VR技术的近代开埠城市空间形态研究框架构建[D].天津：天津大学，2012.

[3] 王春. 基于VR/GIS一体化城市微观交通虚拟仿真系统的研究与应用[D].青岛：中国海洋大学，2010.