虚拟现实技术在新能源汽车技术专业实训教学中的应用与研究

石伟刚

摘 要：随着新能源汽车技术的快速发展，职业院校为培养符合企业岗位需求的技术技能型人才，学校在教学过程中，尤其是在实训课程教学过程中使用虚拟现实技术，可以将传统实训过程中不易展示、不易操作的教学难点及需要高频次操作、反复练习的教学重点以形象具体、身临其境的虚拟现实技术进行教学，既可以激发学生学习的积极性，提高实训课程的教学质量，又可以解决因新能源汽车更新换代而需不断扩充实训场地、更新实训设备的教学成本问题，此外学校根据实训课程教学需求与虚拟现实技术开发公司合作开发虚拟现实技术教学资源将进一步提升学校的教学质量、办学水平。

关键词：新能源汽车 虚拟现实技术 实训课程 教学改革

1 前言

随着我国制造业进入新的发展阶段，制造业从追求产量向质量的转变升级和产业结构的快速调整，对高技术高技能人才的需求更为迫切，培养技术技能人才的职业教育也越来越受到社会各界的重视。2019年1月国务院印发的《国家职业教育改革实施方案》提纲挈领地提出了职业教育的重要性和发展规划[1]。2021年4月教育部发布的《关于学习宣传贯彻习近平总书记重要指示和全国职业教育大会精神的通知》中强调要推动职业教育高质量发展，为全面建设社会主义现代化国家提供坚实的人才和技能支撑[2]。2021年10月中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于推动现代职业教育高质量发展的意见》提出到2035年，职业教育整体水平要达到世界前列，基本构建成技能型社会[3]。

近年来，职业院校的发展取得了长足的发展，但依然存在一些亟需解决问题，如教学内容跟不上行业的发展，培养的人才满足不了岗位需求；教学方式较为单一，不能积极调动学生学习的热情；教学设备陈旧、匮乏，满足不了教学、竞赛的需求。面对以上职业教育现状，教学的方式方法、教学的资源开发都需要进行调整改革，随着信息技术的不断发展，虚拟现实技术在职业院校的教学中的应用越来越广，也为职业教育提供了教学改革的方向。

2 虚拟现实技术与新能源汽车技术专业实训教学相结合的提出

虚拟现实技术运用在传统实训课程教学中是职业院校新能源汽车技术专业实现信息化教学的一项重要举措，一方面以期望实训课程实现线上与线下相结合的教学，转变传统的实训教学模式与观念，优化实训课程教学手段，提高实训课程教学效率及质量[4]；另一方面利用信息化教学设备能够升级扩容的特性以适应国内新能源汽车行业突飞猛进的发展形势以及新能源汽车产品快速更新换代的现状所需的教学资源及实训设备。新能源汽车故障诊断、新能源汽车动力电池技术等课程均是新能源汽车技术专业的核心课程，但是这些课程的实训教学普遍存在一些问题。

2.1 教学内容陈旧、教学方式单一

随着新能源汽车产业和新能源汽车相关技术的快速发展，高职院校现有的相关教材显得有些陈旧，教学内容已经满足不了新能源汽车产业岗位的需求。而且受传统教育文化的影响实训课程依然是以教师为中心，学生在学习完相应理论知识后进行实操训练时，按照教师的示范要领及操作步骤、注意事项等机械地完成相应操作，遇到复杂的实训项目时学生怕操作不当造成实训设备的损坏而放不开手脚，这种教学方法不利于培养学生独立思考、敢于创新的意识和能力。

2.2 学生学习积极性不高

由于传统实训室环境较差、实训设备陈旧，学生对实训课程动手操作的积极性有所减弱，此外由于实训教学任务只能在实训室开展，教师在开展实训课程的过程中让学生站成一排或围成一圈，这就无法保证让每一位学生都能看清实操的动作要领、听清实操的注意事项，学生遇到类似情况时就会懈怠下来，很难集中学习的注意力。教师示范完让学生练习时，由于学习不得要领而畏首畏尾，导致学生没有参与到实训教学过程中来，长此以往学生将会丧失学习的积极性。

2.3 实训场地与设备不足

新能源汽车技术专业实训课程、实训项目较多，随着新能源汽车车型的更新、技能大赛选用车型的换代，实训教学设备理应得到扩充，但是由于实训场地受限、实训设备安装布置有规范要求，而且有些实训项目如动力电池维护等都是涉及高压电安全隐患，此外随着新能源汽车产业的快速发展，选报新能源汽车技术专业的学生数量也有大幅增加，以上种种原因导致新能源汽车实训场地、设备不足[5]。

2.4 考核评价方式单一

目前，高职院校的实训课程依然是以行政班级为单位进行开展的，大部分班级人数都在40人以上，但由于实训教师人数较少，一般一门实训课程都是由一名教师负责指导。在这种大班实训教学过程中，由于实训时间、老师精力均有限，教师对学生是否掌握实训内容无法做到一一了解，也不可能让每个学生操作对其进行指导、考核，所以实训课程的考核还是主要以实训报告、实训心得的形式进行。

3 虚拟现实技术在新能源汽车技术专业相关实训教学中的应用

从2018年4月教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知至今，我国教育信息化已经取显著进展和成绩。一方面，教育信息化基础设施不断完善，从校园网到在线课程平台，再到数字化校园建设，我国的教育信息化基础设施已初具规模。另一方面，教育信息资源不断丰富，各级各类学校都建立了自己的网站和教学资源库，提供了大量的在线课程和学习资源。此外，近年来随着虚拟现实技术的快速发展与其特有的身临其境的视听觉等效果，其在教育领域的应用也越来越广泛，尤其在实训教学中的应用更为突出。

3.1 虚拟现实技术在新能源汽车技术专业课程实训教学中的优势

根据职业院校学生学情分析，学生动手能力较强，但是对理论知识的理解能力及空间想象能力普遍较差，教师在给学生讲授一些新能源汽车上不易进行实物展示的复杂零部件的形状结构、装配关系、某些机构的工作原理时，尽管教师备课时已经准备了丰富的教学素材如实物图、动图、动画等，但由于学生基础知识薄弱、学习习惯不良导致教学效果不佳。而把虚拟现实技术应用在实训教学中时，因其所特有的身临其境的体验效果，一方面可以激发学生学习的兴趣，促使学生能够集中注意力积极的参与到实训学习过程中来，显著改善教师教与学生学两张皮的教学现状，从而提高实训教学的质量与效果[6]。

另一方面教师能够全面掌握学生的学习情况，学生利用虚拟现实设备练习实训内容时，不仅可以提示学生详细的操作提示。而且还能够自动留存学生练习时的的实训记录、学生练习结束后进行模块化考核的记录，教师根据实训记录及考核记录的具体情况，对实训内容掌握较差的学生进行有针对性的指导，即可以缓解实训指导师资不足的现状，也有助于提高实训教学的质量。

3.2 虚拟现实技术在新能源汽车技术专业课程实训教学中解决的难题

按照传统模式开展新能源汽车相关实训时，由于实训场地、实训设备有限，只能以减少每个班级、每个实训项目的实训时间来确保所有班级都能开展全部的实训项目，但是实训项目时间不充足的话学生只能走马观花式的把实训任务做一遍，不能反复练习以加深、巩固实操的技巧，更不能掌握职业技能，这与职业院校培养高水平技术技能型人才的初衷不符。

将虚拟现实技术应用在实训课中时，学生先可以在虚拟现实设备上按照实训指令反复练习，待把实操过程练熟、实操过程注意事项烂熟于心时，再到实物设备、台架上进行实操。虚实结合的实训模式既可以解决传统实训场地、设备不足的问题，也可以避免由于学生对实训操作流程不熟而造成的实训设备的损坏、或失误操作带来的危险，尤其是动力电池维护等带高压危险的实训项目[7]。此外，在传统实训模式下学校都是购买新能源汽车整车和部分总成供学生实训用，可是新能源汽车更新换代速度较快，学校为了培养适应新能源汽车产业岗位需求的技能型人才也会跟随新能源汽车的换代而购买新车型并淘汰旧车型，这无疑将会增加学校的教学成本和教学资源的浪费[8]。而虚拟现实设备一般都有升级扩容的功能，利用这一功能可以做到跟随车型的换代而将实训资源进行更新，从而帮助学校降低实训课程开设成本。

4 虚拟现实技术教学资源的整合与开发

新能源汽车技术的快速发展，势必推动职业院校制订符合行业需求的人才培养方案、课程标准，同时在信息化教学的大环境下，制订的课程标准也要建立在信息化的基础上，所以在制订课程标准时将课程需求与虚拟现实技术结合起来，充分利用虚拟现实技术生动形象的特点，开发适应产业需求的虚拟现实教学资源，提高职业院校的教学质量[9]。

具体在开发虚拟现实教学资源时，首先，教师应深入新能源汽车企业进行详细调研，根据调研情况做出教学改革的需求分析；其次，依据教学需求在现有的教学资源基础上补充完善新增知识点、剔除落后过时的旧知识点，并结合课程实施方案设计把完善后的教学资源进行三维建模，这样便可将抽象的知识点具象化；然后，再将建好后的模型进行二次开发做成动画，使其具象化的特征进一步得到提升；最后，将制作好的动画等素材委托给虚拟现实技术开发公司对其进行虚拟交互与调试，达到教学需求的效果后进行VR发布。

新能源汽车技术专业核心课程的实训项目涉及到故障诊断、机械维护、强电、弱电等，将这些课程中的难点、重点及实训时需反复多次练习、操作危险系数高的知识点开发整合成虚拟现实技术教学资料，既可以将抽象难懂的知识形象化，提高学生学习的积极性、激发学生学习的兴趣，又可以降低实训教学中设备的折损，降低实训操作不当带来的危害。

随着虚拟现实技术的在职业院校教学中的不断普及和完善，虚拟现实技术教学资源的整合与开发将不再单独是虚拟现实技术相关开发公司的工作，更是职业院校结合自身教学需求所要进行教学改革的一种趋势。

5 结语

随着信息化教学程度的不断提高，在新能源汽车技术专业课程实训教学过程中采用虚拟现实技术已成为一种教学改革的潮流趋势，通过购买虚拟现实技术开发公司的成品可以满足当前常规的实训项目，但对于一些有针对性、有学校特色的实训项目是不能实现的，这就需要学校联合企业根据学校教学需求进行教学资料的整合开发、扩容升级。在新能源汽车技术专业课程实训教学中利用虚拟现实设备不仅可以激发学生学习的兴趣，改善实训教学效果，还可以缓解实训师资紧缺的问题，此外，还可以解决学校因新能源汽车技术的更新而购置新实训设备的高昂实训成本问题。

基金项目：甘肃机电职业技术学院2023年教改项目“虚拟现实技术在新能源汽车专业实训课程教学中的应用与研究”（GSJDJG2310）。

参考文献：

[1]国务院印发《国家职业教育改革实施方案》[EB/OL].http：//www.gov.cn/xinwen/2019-02/13/content_5365377.htm.

[2]教育部发布《关于学习宣传贯彻习近平总书记重要指示和全国职业教育大会精神的通知》[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A07/s7055/202104/t20210429_529235.html.

[3]中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于推动现代职业教育高质量发展的意见》[EB/OL].http：//https：//www.gov.cn/zhengce/2020-10/13/content_5551032.htm.

[4]夏长明，陈伙南，蒙劭洋.虚拟现实技术在新能源汽车类专业教学中的创新应用研究[J].农机使用与维修，2024（1）：145-147.

[5]王立波，程联社，陆健，等.虚拟现实技术在新能源汽车课程教学中的应用研究与实践[J].汽车教育，2023（09）：73-75.

[6]吴海洋.基于虚拟现实技术的“节能与新能源汽车技术”实训教学模式改革与实践[J].汽车维修与保养，2023（12）：82-84.

[7]王付凯，刘志超，董海涛.虚拟现实技术在新能源汽车教学中的应用[J].汽车维修技师，2022（05）：131-132.

[8]马洁.虚拟教学软件在职教院校汽车维修实践教学中的应用[J].汽车与驾驶维修：维修版，2017（5）：116-117.

[9]李子路，孙永科.虚拟现实技术在高职汽车专业实训教学中的应用[J].现代职业教育，2018（14）：203-204.