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基于虚拟现实技术的汽车专业教学改革研究

2021-03-23 149 上传者：管理员

摘要：随着社会的进步，在汽车专业教学改革中，虚拟现实技术不断得到应用，使学生沉浸到虚拟教学环境中。通过对该技术的应用，可以解决汽车专业教学改革中的问题，激发学生学习兴趣，从而满足学生的学习要求，增强学生的创新素质，有效增强汽车专业的教学效果。

关键词：
信息化教学
教学改革
汽车专业
虚拟现实技术
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汽车专业教学体系具有复杂性及系统性强的特点，在传统的教学环境中，零部件的结构层面及工作原理难以得到真正有效的具象化教学。在实践教学中，很多学校的教学设备有限，不能实现使学生了解相关知识及实验现象的目标，这不利于提升学生的专业素质。为提高汽车专业学生的专业能力，需要健全虚拟现实技术体系，以降低实训成本，提高高校教学水平，增强学生的学习主观能动性，切实保障学生的主体地位[1]。

1、虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术又称VR技术，该技术能够实现对仿真技术的灵活应用，将学生带入虚拟视觉交错空间。VR技术是一种先进的人机交互技术，将传感技术与虚拟技术结合。VR技术的应用，实现了现实层面与虚拟教学层面的结合，能够营造虚拟教学情景，为使用者创造身临其境的感知空间。随着时代的发展，VR技术体系不断完善，应用层面不断得到优化，目前已经应用到军事、医疗、航空等领域。VR技术中的虚拟情景模拟技术，发挥了仿真的价值。

2、虚拟现实技术在汽车专业教学中的意义

通过对虚拟现实技术的应用，能够提高汽车专业教学效果，实现对教学设备的细化，通过三维展示，具象化展现汽车的故障成因、元件状况及整改步骤，使学生融入具体的情景中，帮助学生理解情景的转换过程。在这个过程中，提高了学生对汽车原理的理解，增强了学生的学习兴趣。

在传统的汽车专业教学环节中，实训设备的应用费用，以及对于实训场地的要求都比较高，学校难以构建适合学生的实训环境，这不利于提高学生的学习效果。同时，汽车专业课程体系比较复杂，涉及“数控汽车检修”“电器专修”“电控检修”等课程。在汽车零部件构造原理的讲解过程中，会遇到很多困难，如传统实物教学中，难以实现运动过程的具象化展示，往往不能提高学生的理论理解能力及应用能力。虚拟现实技术的应用，实现了汽车专业教学改革理论的发展。虚拟现实技术的应用，能够引导学生利用课余时间进行模拟性操作，从而解决实际问题，提高学生发现问题的能力。有利于为国家培养一系列汽车领域的专业型、技术型人才，有利于增强学生的专业素质及能力。提高了学校资源的利用水平，提高了学生的问题探究能力，解决了学生在学习过程中遇到的困难。

3、汽车专业教学中的问题

3.1汽车故障教学的复杂性

(1)教学模式落后。

汽车专业教学过程中，学生需要根据专业问题，选择相关的故障案例，就汽车故障问题展开研究及分析。这种教学模式有一定的优势，但也存在劣势。如汽车故障问题具备随机性强的特点，不同的汽车故障有不同的故障成因，易受教学环境的限制，学生无法深入理解实际的汽车故障知识，不利于解决汽车故障问题[2]。

(2)教学内容与实际故障不相符。

传统教学以教师为主导，以此展开系统性教学。往往存在教师的教学内容与实际汽车故障不相符的现象，不能保障教学内容与实践内容的有效结合，这不利于学生对教学内容的理解，容易出现教学隐患，难以提高教学质量。

3.2实训教学中的问题

传统教学中存在实训教学方式不灵活的现象。传统实训教学中，受成本影响，汽车故障教学设备笨重，教学效果不佳。汽车故障教学内容比较复杂，在汽车专业知识教学中，故障教学的能耗比较大，一系列不规范的操作，会加重设备的损耗，不利于体现实验课程的实践及引导意义，难以提高学生的专业能力。

4、汽车专业教学改革方案

4.1虚拟现实技术的应用原则

虚拟现实技术有着较强的直观性、创新性、交互性和自主性，在汽车专业教学中应用虚拟现实技术，能够给予学生充分体验的机会，帮助学生解决疑难问题，培养学生的创新精神，使学生在自主探究中不断提高自身能力。教师要善于引导学生质疑及反思。学生在学习过程中，会遇到各种各样的问题。为了提高学生的专业水平，首先要提高学生对相关知识的理解能力，培养学生的自学习惯。其次在教学实践中，要培养学生良好的探索精神，引导学生利用虚拟现实技术展开自主学习。

如在发动机的拆解过程中，利用虚拟现实技术可重现零部件的拆装过程，引导学生展开拼装实践，然后利用虚拟现实技术判断效果，引导学生进行反复操作，培养学生良好的自学能力，提高学生的自我检测意识，充分发挥学生的主体学习作用，促进对汽车检修知识及维修专业知识的学习。在这个环节中，开阔学生的知识视野，提高学生的汽车检测与维修能力。

4.2实验教学方案

在实验教学中，首先要完善教学体系，充分发挥虚拟现实技术的优势。引导学生利用CAD技术，做好三维知识的理论整合工作。教师需要就汽车故障问题展开教学研究，引导学生利用虚拟现实技术解决现实问题，提高学生对汽车专业知识的理解[3]。

在汽车专业问题的解决过程中，通过对虚拟现实技术的应用，进行发动机运作原理的模拟，提高学生对发动机点火系统及相关系统的认识。教师在教学实践中，灵活应用Fluent软件，使学生充分了解发动机的工作原理，了解气体的分布状态，提升学生专业核心素质。如教师就发动机的故障状态展开研究，引导学生识别相应的故障声音，了解故障的种类，以提高教学效率。教师引导学生在具体教学情境中展开学习，可实现教学体系的整合及优化[4]。

在实训教学中实现虚拟现实技术与计算机技术的结合，实现人机交互，提高学生对相关故障的认知，突破传统教学策略的局限性，以提高学生的汽车专业知识应用能力。笔者汲取国内外成熟的虚拟现实技术教学经验，将麦克风、投影设备、计算机设备、头盔显示器等进行结合，实现虚拟现实技术与计算机技术的结合，如图1所示。

图1虚拟现实技术与计算机技术的结合

利用虚拟现实技术教学时，学生要系统性地了解汽车专业体系各部分知识构成；做好拆装模拟工作，积极做好自主性的模拟实验，提高对专业知识的理解及应用能力。虚拟现实技术的应用，有利于学生理解汽车专业设备的拆卸过程及组装过程，指导学生进行拆装操作。在虚拟现实技术的应用中，需要做好理论模拟工作，积极展开理论模拟实验，帮助学生理解汽车专业故障问题，实现直观性学习，充分理解汽车功能与汽车故障的联系，提高学生的操作能力[5]。

还要做好设备模拟工作，利用虚拟现实技术就所使用的设备进行模拟，如汽车专业系统中的压力表、示波器等。使学生在实训过程中，了解汽车的故障问题，为汽车专业维修提供相应的技术支持。在模拟过程中，教师就操作中的问题提示学生进行分析，使学生了解解决汽车故障问题的方法。将VR模拟空间与实际空间相结合，使学生在专业空间中进行模拟操作，做好汽车设备的故障检测，真正提高汽车专业的教学效果。

4.3优化教学反馈

在汽车专业的教学改革中，笔者就实际的实验操作状况进行拓展，就汽车专业问题及故障问题展开研究，让学生理解汽车专业知识中各项参数的标准及意义，从而增强学生的知识应用能力、创新能力及主观能动性，增强学生对汽车故障问题的自主探究能力，同时做好教学反馈工作。在实际教学中，有些教学问题涉及具体的技术、故障及虚拟应用等层面，需要教师与学生形成良好的互动关系，教师要为学生创造良好的互动及学习环境；还要遵循因材施教的原则，根据学生的知识掌握状况、基础状况等，及时了解学生的需求、学习困难，因地制宜地将虚拟现实技术与传统教学技术相结合，以提升学生的综合能力[6]。

5、结语

在汽车专业知识教学实践中，虚拟现实技术的应用扮演着重要的角色。通过虚拟现实技术与教学手段的结合，学生的专业知识应用能力及动手操作能力都得到了有效提升。同时，教师在教学过程中应不断提升自身的专业教学素质，合理控制教学难度，不仅要与学生形成良好的互动，也要做好虚拟现实设备的后期维护工作，健全汽车专业体系，为社会培养高素质复合型汽车制造及维修人才。

参考文献：

[1]马光,基于虚拟现实技术的汽车专业教学改革研究[J].成才之路,2019(21):45-48.

[2]韩广伟.建构主义视角下虚拟现实技术在汽车专业教学实践中的应用[J].机械制造与自动化,2008(4):34-37.

[3]李士明,何海龙.虚拟现实技术在发动机拆装教学中的应用[J].汽车与驾驶维修(维修版),2018(11):27-31.

[4]张昊.虚拟现实技术在汽车设计中的应用[J].时代汽车,2018(10):78-81.

[5]刘利胜,李虹.虚拟现实技术在电动汽车中的应用[J].汽车维修,2017(9):91-96.

[6]牛华.虚拟现实技术在“汽车构造拆装实习”课程上应用的探索[J].智能城市,2016(7):67-69.

李春青,姜峰.基于虚拟现实技术的汽车专业教学改革研究[J].工业和信息化教育,2021(03):82-84+94.