虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新能源汽車技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用與研究

石偉剛

摘 要：隨著新能源汽車技術(shù)的快速發(fā)展，職業(yè)院校為培養(yǎng)符合企業(yè)崗位需求的技術(shù)技能型人才，學(xué)校在教學(xué)過程中，尤其是在實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)過程中使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)過程中不易展示、不易操作的教學(xué)難點(diǎn)及需要高頻次操作、反復(fù)練習(xí)的教學(xué)重點(diǎn)以形象具體、身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，既可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)質(zhì)量，又可以解決因新能源汽車更新?lián)Q代而需不斷擴(kuò)充實(shí)訓(xùn)場地、更新實(shí)訓(xùn)設(shè)備的教學(xué)成本問題，此外學(xué)校根據(jù)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)需求與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)公司合作開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)資源將進(jìn)一步提升學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量、辦學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：新能源汽車 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 實(shí)訓(xùn)課程 教學(xué)改革

1 前言

隨著我國制造業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展階段，制造業(yè)從追求產(chǎn)量向質(zhì)量的轉(zhuǎn)變升級和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的快速調(diào)整，對高技術(shù)高技能人才的需求更為迫切，培養(yǎng)技術(shù)技能人才的職業(yè)教育也越來越受到社會各界的重視。2019年1月國務(wù)院印發(fā)的《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》提綱挈領(lǐng)地提出了職業(yè)教育的重要性和發(fā)展規(guī)劃[1]。2021年4月教育部發(fā)布的《關(guān)于學(xué)習(xí)宣傳貫徹習(xí)近平總書記重要指示和全國職業(yè)教育大會精神的通知》中強(qiáng)調(diào)要推動(dòng)職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展，為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家提供堅(jiān)實(shí)的人才和技能支撐[2]。2021年10月中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于推動(dòng)現(xiàn)代職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的意見》提出到2035年，職業(yè)教育整體水平要達(dá)到世界前列，基本構(gòu)建成技能型社會[3]。

近年來，職業(yè)院校的發(fā)展取得了長足的發(fā)展，但依然存在一些亟需解決問題，如教學(xué)內(nèi)容跟不上行業(yè)的發(fā)展，培養(yǎng)的人才滿足不了崗位需求；教學(xué)方式較為單一，不能積極調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情；教學(xué)設(shè)備陳舊、匱乏，滿足不了教學(xué)、競賽的需求。面對以上職業(yè)教育現(xiàn)狀，教學(xué)的方式方法、教學(xué)的資源開發(fā)都需要進(jìn)行調(diào)整改革，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)院校的教學(xué)中的應(yīng)用越來越廣，也為職業(yè)教育提供了教學(xué)改革的方向。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與新能源汽車技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合的提出

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中是職業(yè)院校新能源汽車技術(shù)專業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化教學(xué)的一項(xiàng)重要舉措，一方面以期望實(shí)訓(xùn)課程實(shí)現(xiàn)線上與線下相結(jié)合的教學(xué)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式與觀念，優(yōu)化實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)手段，提高實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)效率及質(zhì)量[4]；另一方面利用信息化教學(xué)設(shè)備能夠升級擴(kuò)容的特性以適應(yīng)國內(nèi)新能源汽車行業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展形勢以及新能源汽車產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的現(xiàn)狀所需的教學(xué)資源及實(shí)訓(xùn)設(shè)備。新能源汽車故障診斷、新能源汽車動(dòng)力電池技術(shù)等課程均是新能源汽車技術(shù)專業(yè)的核心課程，但是這些課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)普遍存在一些問題。

2.1 教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)方式單一

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)和新能源汽車相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，高職院?，F(xiàn)有的相關(guān)教材顯得有些陳舊，教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)滿足不了新能源汽車產(chǎn)業(yè)崗位的需求。而且受傳統(tǒng)教育文化的影響實(shí)訓(xùn)課程依然是以教師為中心，學(xué)生在學(xué)習(xí)完相應(yīng)理論知識后進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練時(shí)，按照教師的示范要領(lǐng)及操作步驟、注意事項(xiàng)等機(jī)械地完成相應(yīng)操作，遇到復(fù)雜的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目時(shí)學(xué)生怕操作不當(dāng)造成實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損壞而放不開手腳，這種教學(xué)方法不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、敢于創(chuàng)新的意識和能力。

2.2 學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高

由于傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室環(huán)境較差、實(shí)訓(xùn)設(shè)備陳舊，學(xué)生對實(shí)訓(xùn)課程動(dòng)手操作的積極性有所減弱，此外由于實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)只能在實(shí)訓(xùn)室開展，教師在開展實(shí)訓(xùn)課程的過程中讓學(xué)生站成一排或圍成一圈，這就無法保證讓每一位學(xué)生都能看清實(shí)操的動(dòng)作要領(lǐng)、聽清實(shí)操的注意事項(xiàng)，學(xué)生遇到類似情況時(shí)就會懈怠下來，很難集中學(xué)習(xí)的注意力。教師示范完讓學(xué)生練習(xí)時(shí)，由于學(xué)習(xí)不得要領(lǐng)而畏首畏尾，導(dǎo)致學(xué)生沒有參與到實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中來，長此以往學(xué)生將會喪失學(xué)習(xí)的積極性。

2.3 實(shí)訓(xùn)場地與設(shè)備不足

新能源汽車技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目較多，隨著新能源汽車車型的更新、技能大賽選用車型的換代，實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備理應(yīng)得到擴(kuò)充，但是由于實(shí)訓(xùn)場地受限、實(shí)訓(xùn)設(shè)備安裝布置有規(guī)范要求，而且有些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目如動(dòng)力電池維護(hù)等都是涉及高壓電安全隱患，此外隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，選報(bào)新能源汽車技術(shù)專業(yè)的學(xué)生數(shù)量也有大幅增加，以上種種原因?qū)е滦履茉雌噷?shí)訓(xùn)場地、設(shè)備不足[5]。

2.4 考核評價(jià)方式單一

目前，高職院校的實(shí)訓(xùn)課程依然是以行政班級為單位進(jìn)行開展的，大部分班級人數(shù)都在40人以上，但由于實(shí)訓(xùn)教師人數(shù)較少，一般一門實(shí)訓(xùn)課程都是由一名教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)。在這種大班實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，由于實(shí)訓(xùn)時(shí)間、老師精力均有限，教師對學(xué)生是否掌握實(shí)訓(xùn)內(nèi)容無法做到一一了解，也不可能讓每個(gè)學(xué)生操作對其進(jìn)行指導(dǎo)、考核，所以實(shí)訓(xùn)課程的考核還是主要以實(shí)訓(xùn)報(bào)告、實(shí)訓(xùn)心得的形式進(jìn)行。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新能源汽車技術(shù)專業(yè)相關(guān)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

從2018年4月教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》的通知至今，我國教育信息化已經(jīng)取顯著進(jìn)展和成績。一方面，教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，從校園網(wǎng)到在線課程平臺，再到數(shù)字化校園建設(shè)，我國的教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施已初具規(guī)模。另一方面，教育信息資源不斷豐富，各級各類學(xué)校都建立了自己的網(wǎng)站和教學(xué)資源庫，提供了大量的在線課程和學(xué)習(xí)資源。此外，近年來隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展與其特有的身臨其境的視聽覺等效果，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，尤其在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用更為突出。

3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新能源汽車技術(shù)專業(yè)課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的優(yōu)勢

根據(jù)職業(yè)院校學(xué)生學(xué)情分析，學(xué)生動(dòng)手能力較強(qiáng)，但是對理論知識的理解能力及空間想象能力普遍較差，教師在給學(xué)生講授一些新能源汽車上不易進(jìn)行實(shí)物展示的復(fù)雜零部件的形狀結(jié)構(gòu)、裝配關(guān)系、某些機(jī)構(gòu)的工作原理時(shí)，盡管教師備課時(shí)已經(jīng)準(zhǔn)備了豐富的教學(xué)素材如實(shí)物圖、動(dòng)圖、動(dòng)畫等，但由于學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱、學(xué)習(xí)習(xí)慣不良導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。而把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中時(shí)，因其所特有的身臨其境的體驗(yàn)效果，一方面可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，促使學(xué)生能夠集中注意力積極的參與到實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)過程中來，顯著改善教師教與學(xué)生學(xué)兩張皮的教學(xué)現(xiàn)狀，從而提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的質(zhì)量與效果[6]。

另一方面教師能夠全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，學(xué)生利用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備練習(xí)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容時(shí)，不僅可以提示學(xué)生詳細(xì)的操作提示。而且還能夠自動(dòng)留存學(xué)生練習(xí)時(shí)的的實(shí)訓(xùn)記錄、學(xué)生練習(xí)結(jié)束后進(jìn)行模塊化考核的記錄，教師根據(jù)實(shí)訓(xùn)記錄及考核記錄的具體情況，對實(shí)訓(xùn)內(nèi)容掌握較差的學(xué)生進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)，即可以緩解實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)師資不足的現(xiàn)狀，也有助于提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的質(zhì)量。

3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新能源汽車技術(shù)專業(yè)課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)中解決的難題

按照傳統(tǒng)模式開展新能源汽車相關(guān)實(shí)訓(xùn)時(shí)，由于實(shí)訓(xùn)場地、實(shí)訓(xùn)設(shè)備有限，只能以減少每個(gè)班級、每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)時(shí)間來確保所有班級都能開展全部的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，但是實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目時(shí)間不充足的話學(xué)生只能走馬觀花式的把實(shí)訓(xùn)任務(wù)做一遍，不能反復(fù)練習(xí)以加深、鞏固實(shí)操的技巧，更不能掌握職業(yè)技能，這與職業(yè)院校培養(yǎng)高水平技術(shù)技能型人才的初衷不符。

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在實(shí)訓(xùn)課中時(shí)，學(xué)生先可以在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備上按照實(shí)訓(xùn)指令反復(fù)練習(xí)，待把實(shí)操過程練熟、實(shí)操過程注意事項(xiàng)爛熟于心時(shí)，再到實(shí)物設(shè)備、臺架上進(jìn)行實(shí)操。虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)模式既可以解決傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)場地、設(shè)備不足的問題，也可以避免由于學(xué)生對實(shí)訓(xùn)操作流程不熟而造成的實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損壞、或失誤操作帶來的危險(xiǎn)，尤其是動(dòng)力電池維護(hù)等帶高壓危險(xiǎn)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目[7]。此外，在傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)模式下學(xué)校都是購買新能源汽車整車和部分總成供學(xué)生實(shí)訓(xùn)用，可是新能源汽車更新?lián)Q代速度較快，學(xué)校為了培養(yǎng)適應(yīng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)崗位需求的技能型人才也會跟隨新能源汽車的換代而購買新車型并淘汰舊車型，這無疑將會增加學(xué)校的教學(xué)成本和教學(xué)資源的浪費(fèi)[8]。而虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備一般都有升級擴(kuò)容的功能，利用這一功能可以做到跟隨車型的換代而將實(shí)訓(xùn)資源進(jìn)行更新，從而幫助學(xué)校降低實(shí)訓(xùn)課程開設(shè)成本。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)資源的整合與開發(fā)

新能源汽車技術(shù)的快速發(fā)展，勢必推動(dòng)職業(yè)院校制訂符合行業(yè)需求的人才培養(yǎng)方案、課程標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在信息化教學(xué)的大環(huán)境下，制訂的課程標(biāo)準(zhǔn)也要建立在信息化的基礎(chǔ)上，所以在制訂課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將課程需求與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合起來，充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生動(dòng)形象的特點(diǎn)，開發(fā)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源，提高職業(yè)院校的教學(xué)質(zhì)量[9]。

具體在開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源時(shí)，首先，教師應(yīng)深入新能源汽車企業(yè)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，根據(jù)調(diào)研情況做出教學(xué)改革的需求分析；其次，依據(jù)教學(xué)需求在現(xiàn)有的教學(xué)資源基礎(chǔ)上補(bǔ)充完善新增知識點(diǎn)、剔除落后過時(shí)的舊知識點(diǎn)，并結(jié)合課程實(shí)施方案設(shè)計(jì)把完善后的教學(xué)資源進(jìn)行三維建模，這樣便可將抽象的知識點(diǎn)具象化；然后，再將建好后的模型進(jìn)行二次開發(fā)做成動(dòng)畫，使其具象化的特征進(jìn)一步得到提升；最后，將制作好的動(dòng)畫等素材委托給虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)公司對其進(jìn)行虛擬交互與調(diào)試，達(dá)到教學(xué)需求的效果后進(jìn)行VR發(fā)布。

新能源汽車技術(shù)專業(yè)核心課程的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目涉及到故障診斷、機(jī)械維護(hù)、強(qiáng)電、弱電等，將這些課程中的難點(diǎn)、重點(diǎn)及實(shí)訓(xùn)時(shí)需反復(fù)多次練習(xí)、操作危險(xiǎn)系數(shù)高的知識點(diǎn)開發(fā)整合成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)資料，既可以將抽象難懂的知識形象化，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，又可以降低實(shí)訓(xùn)教學(xué)中設(shè)備的折損，降低實(shí)訓(xùn)操作不當(dāng)帶來的危害。

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的在職業(yè)院校教學(xué)中的不斷普及和完善，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)資源的整合與開發(fā)將不再單獨(dú)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)開發(fā)公司的工作，更是職業(yè)院校結(jié)合自身教學(xué)需求所要進(jìn)行教學(xué)改革的一種趨勢。

5 結(jié)語

隨著信息化教學(xué)程度的不斷提高，在新能源汽車技術(shù)專業(yè)課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已成為一種教學(xué)改革的潮流趨勢，通過購買虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)公司的成品可以滿足當(dāng)前常規(guī)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，但對于一些有針對性、有學(xué)校特色的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目是不能實(shí)現(xiàn)的，這就需要學(xué)校聯(lián)合企業(yè)根據(jù)學(xué)校教學(xué)需求進(jìn)行教學(xué)資料的整合開發(fā)、擴(kuò)容升級。在新能源汽車技術(shù)專業(yè)課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)中利用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，改善實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果，還可以緩解實(shí)訓(xùn)師資緊缺的問題，此外，還可以解決學(xué)校因新能源汽車技術(shù)的更新而購置新實(shí)訓(xùn)設(shè)備的高昂實(shí)訓(xùn)成本問題。

基金項(xiàng)目：甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院2023年教改項(xiàng)目“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新能源汽車專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中的應(yīng)用與研究”（GSJDJG2310）。

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