虚拟现实技术在汽修专业信息化教学中的应用

陈瑞燕

（江门市第一职业高级中学 529000）

虚拟现实技术简单来说，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，利用计算机生成一种多源信息融合的模拟环境的技术[1]。从某种意义上来说，它将改变人们的思维方式，是具有深远意义的新技术。而汽修专业是一门操作性和实践性很强的学科，如何利用虚拟现实的汽车维修技术来提高学生的学习效率，是每一位汽修专业教师重要的研究课题。

1 传统汽修教学的困境

1.1 教学方式枯燥

汽修专业的传统课堂中，通常以理论讲授和外加一些实训或者实习课程为主。教师单纯的把理论知识灌输给学生，其内容是比较枯燥乏味的，而且学生很容易分散注意力，导致学习兴趣不足和学习效率低下。另外，实训的讲授通常会受场地与设备等约束，导致课堂中讲授多、演示多、学生操作少，学生学习不到真正有用的知识，使课堂教学陷入困局。

1.2 教师专业素质不够

职业院校汽修专业教师的教学水平存在比较大的差距，大部分教师都会以传统的教材为蓝本进行知识的讲授，但却不能对教材和大纲进行深层次的讲解，导致学生对专业知识也只是一知半解。其中部分教师甚至没有接受过汽修专业的学习，对专业知识和理念掌握不牢固。有些教师虽然具有一定的专业理论知识，但是缺乏与汽车维修相关的工作经验，不能将自己的维修经验传授给学生，从而导致理论和实践脱节。

1.3 实训设备和场地受限

对于汽修专业的学生来说，最重要的就是动手操作能力，因此很多院校都会设立实训课，但就目前的情况来看，实训课的质量普遍不高。专业的实训课程要求学校投入大量的机器设备，这些设备仪器费用比较昂贵，而且随着科技的不断发展，导致实训仪器也需要不断地更新，所以学校在设备方面普遍比较落后。

由于汽修专业本身的特殊性，需要购买的设备仪器等体积都会较大，占用场地面积就相对较大，这些经费投入使学校方面压力也较大。所以教师往往会采用视频和图片等简单的多媒体形式辅助教学，在学生的实际动手操作方面就比较少。

1.4 汽修专业部分课程讲授局限性较大

许多教师会运用一些多媒体资源进行辅助教学，但是有些课程的知识是比较抽象或难以理解的。例如在汽车自动变速器的换挡液压控制过程、液力变矩器工作原理、电控发动机中电控系统的各传感器及执行器内部的工作原理等课程上，学生很难依靠视频与图片等真正理解和掌握。

2 虚拟现实技术在汽修专业信息化教学中的应用

2.1 在汽车维修专业理论授课中的应用

学习专业理论。虚拟现实技术通过建立模型，能够在课堂中把汽车发动机的工作原理及内部构造完整生动地展现给学生，建立与真实汽修情境一模一样的全景化工作模式，辅助学生学习理论知识[2]。

例如在学习自动变速器的工作过程时，由于这是一个动态和复杂的过程，所以仅依靠多媒体视频来展示，学生是很难明白其中工作原理的。此时，可以运用虚拟现实技术创建一个液力变矩器模型，学生可以通过模型观察到泵轮、导轮和涡轮三者之间的相互作用，体验其工作过程，通过增大扭矩，比较其前后的变化。除此之外，也可以运用到其他的复杂知识讲解中，使专业知识动起来，增加学生学习的积极性。

查漏补缺。利用虚拟现实技术授课时，可以将学生的操作过程进行追踪和记录，把真实情况反馈给教师。教师通过分析，给学生提供针对性的建议和指导，学生就能做到查漏补缺。虚拟现实技术在使用过程中不断对学生上课时的表现进行记录，从而督促学生在课堂中认真学习，提高学习效率。

2.2 在汽车维修专业驾驶培训中的应用

汽车维修专业也离不开学生的真实驾驶，驾驶可以使学生在维修时更有把握。虚拟现实技术给学生提供了真实的驾驶情境，节省了成本。除此之外，虚拟现实提供的驾驶环境，不需要考虑到时间和空间等条件限制。例如，在虚拟现实技术中有一项“模拟驾驶”技术，通过正确模拟汽车驾驶动作，获得实车驾驶感觉的仿真设备，使学生身临其境学习驾驶。

2.3 在汽车维修专业实训授课中的应用

模拟零部件装配。在汽修过程中，零件的装配是至关重要的。虚拟现实技术中的虚拟装配是通过运用3D技术对零部件进行仿真分析，从而发现零部件之间装配关系是否存在问题的技术。在虚拟装配的过程中，学生可以对机械产品进行真实的操作，最终达成有效的装配方案。

汽车综合故障诊断中的应用。利用虚拟现实技术对汽车故障进行情境模拟，从而进行故障诊断教学。例如在讲授“汽车变速器故障诊断排除”这个专业知识点时，通过三维动画技术体现车辆各系统和零部件的工作原理，并让学生通过鼠标来控制检测仪器的拆卸、安装和检测，完成汽车故障诊断操作的全过程，在实践中掌握故障诊断全过程的技术要领。同时，对汽车的故障深入探究并寻找系统中的其他信息进行深入学习，配合虚拟技术提供的实训，让学生真正自己解决问题。

汽车试验中的应用。在传统的汽车行业中，想要提高车辆操纵的稳定性，通常会采用实车试验和数值仿真的方法进行研究。但是传统的方法受到时间、技术人员、天气和场地等限制，还会出现许多不必要的纰漏。因此，虚拟现实技术中提供了“车辆安全模拟”的技术。这项技术在一个真实环境中，结合了车辆的参数化模型和虚拟试验环境，不仅有声音和触觉模型，使学生体验到汽车的振动、倾斜及噪声等一系列效果，还可以让学生及时发现问题，进行调整优化。

除此之外，虚拟现实技术在汽车道路试验、碰撞试验和一系列性能测试中，帮助学生通过给汽车模型改变试验参数的方式，分析出实验结果。同时学生还可以进行重复的操作与试验, 得出汽车在什么参数下能达到最佳的性能，减少汽车的损伤，达到优化配置的目的。

汽车维护保养中的应用。学生可以通过虚拟现实技术，选择任意一个汽车维护保养的虚拟操作情境，通过不断地练习和操作来积累数据，使虚拟现实技术根据这些数据进行时间和过程上的记录与分析，及时向学生进行结果反馈，给学生纠错，以此达到熟练操作的效果。此外，学生还可以通过查阅系统中的数据和视频等，加强自己不熟练的维护项目，帮助学生进行自我提高。

3 虚拟现实技术在汽修专业信息化教学应用中的不足之处

3.1 费用高昂

虚拟现实技术提供的虚拟设备可以取代需要大量经费的实训设备，但是完整的仿真系统本身也是非常昂贵的。有资金支持的学校宁愿选择去买设备也不愿意购买仿真系统，所以在汽修专业教学中投入使用虚拟现实技术的经济门槛太高，导致有些学校难以加入。

3.2 虚拟现实技术本身的局限性

虚拟现实技术提供给学生的真实模拟情境，虽然使学生多感官参与到汽修过程中。但是目前的虚拟现实技术还远远没有达到各种感觉与真实环境相同的程度，也就是说学生在模拟情境中操作时，不能完全复制真实的动作。所以现阶段的虚拟现实技术是无法完全替代现实技术的，在汽修专业的教学中只能发挥辅助作用。当然，随着科技进步，虚拟技术会更逼真，与真实技术之间的差距也会变得越来越小。

4 结束语

综上所述，虚拟现实技术在汽修专业信息化教学中的优点非常突出，实用性很强，解决了传统课堂的许多问题。通过虚拟现实技术的运用，可以有效提高学生的积极性和实际操作能力。但同时，虚拟现实技术也有缺陷，学校不能完全摒弃传统教学模式，应该探索如何更好的把传统课堂与虚拟现实技术结合起来，在二者相辅相成中促进汽修专业的蓬勃发展。