虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽修專業(yè)信息化教學(xué)中的應(yīng)用

陳瑞燕

（江門市第一職業(yè)高級(jí)中學(xué) 529000）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡單來說，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)生成一種多源信息融合的模擬環(huán)境的技術(shù)[1]。從某種意義上來說，它將改變?nèi)藗兊乃季S方式，是具有深遠(yuǎn)意義的新技術(shù)。而汽修專業(yè)是一門操作性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，如何利用虛擬現(xiàn)實(shí)的汽車維修技術(shù)來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，是每一位汽修專業(yè)教師重要的研究課題。

1 傳統(tǒng)汽修教學(xué)的困境

1.1 教學(xué)方式枯燥

汽修專業(yè)的傳統(tǒng)課堂中，通常以理論講授和外加一些實(shí)訓(xùn)或者實(shí)習(xí)課程為主。教師單純的把理論知識(shí)灌輸給學(xué)生，其內(nèi)容是比較枯燥乏味的，而且學(xué)生很容易分散注意力，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不足和學(xué)習(xí)效率低下。另外，實(shí)訓(xùn)的講授通常會(huì)受場(chǎng)地與設(shè)備等約束，導(dǎo)致課堂中講授多、演示多、學(xué)生操作少，學(xué)生學(xué)習(xí)不到真正有用的知識(shí)，使課堂教學(xué)陷入困局。

1.2 教師專業(yè)素質(zhì)不夠

職業(yè)院校汽修專業(yè)教師的教學(xué)水平存在比較大的差距，大部分教師都會(huì)以傳統(tǒng)的教材為藍(lán)本進(jìn)行知識(shí)的講授，但卻不能對(duì)教材和大綱進(jìn)行深層次的講解，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)也只是一知半解。其中部分教師甚至沒有接受過汽修專業(yè)的學(xué)習(xí)，對(duì)專業(yè)知識(shí)和理念掌握不牢固。有些教師雖然具有一定的專業(yè)理論知識(shí)，但是缺乏與汽車維修相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)，不能將自己的維修經(jīng)驗(yàn)傳授給學(xué)生，從而導(dǎo)致理論和實(shí)踐脫節(jié)。

1.3 實(shí)訓(xùn)設(shè)備和場(chǎng)地受限

對(duì)于汽修專業(yè)的學(xué)生來說，最重要的就是動(dòng)手操作能力，因此很多院校都會(huì)設(shè)立實(shí)訓(xùn)課，但就目前的情況來看，實(shí)訓(xùn)課的質(zhì)量普遍不高。專業(yè)的實(shí)訓(xùn)課程要求學(xué)校投入大量的機(jī)器設(shè)備，這些設(shè)備儀器費(fèi)用比較昂貴，而且隨著科技的不斷發(fā)展，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)儀器也需要不斷地更新，所以學(xué)校在設(shè)備方面普遍比較落后。

由于汽修專業(yè)本身的特殊性，需要購買的設(shè)備儀器等體積都會(huì)較大，占用場(chǎng)地面積就相對(duì)較大，這些經(jīng)費(fèi)投入使學(xué)校方面壓力也較大。所以教師往往會(huì)采用視頻和圖片等簡單的多媒體形式輔助教學(xué)，在學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作方面就比較少。

1.4 汽修專業(yè)部分課程講授局限性較大

許多教師會(huì)運(yùn)用一些多媒體資源進(jìn)行輔助教學(xué)，但是有些課程的知識(shí)是比較抽象或難以理解的。例如在汽車自動(dòng)變速器的換擋液壓控制過程、液力變矩器工作原理、電控發(fā)動(dòng)機(jī)中電控系統(tǒng)的各傳感器及執(zhí)行器內(nèi)部的工作原理等課程上，學(xué)生很難依靠視頻與圖片等真正理解和掌握。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽修專業(yè)信息化教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 在汽車維修專業(yè)理論授課中的應(yīng)用

學(xué)習(xí)專業(yè)理論。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過建立模型，能夠在課堂中把汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理及內(nèi)部構(gòu)造完整生動(dòng)地展現(xiàn)給學(xué)生，建立與真實(shí)汽修情境一模一樣的全景化工作模式，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)[2]。

例如在學(xué)習(xí)自動(dòng)變速器的工作過程時(shí)，由于這是一個(gè)動(dòng)態(tài)和復(fù)雜的過程，所以僅依靠多媒體視頻來展示，學(xué)生是很難明白其中工作原理的。此時(shí)，可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)液力變矩器模型，學(xué)生可以通過模型觀察到泵輪、導(dǎo)輪和渦輪三者之間的相互作用，體驗(yàn)其工作過程，通過增大扭矩，比較其前后的變化。除此之外，也可以運(yùn)用到其他的復(fù)雜知識(shí)講解中，使專業(yè)知識(shí)動(dòng)起來，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

查漏補(bǔ)缺。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)授課時(shí)，可以將學(xué)生的操作過程進(jìn)行追蹤和記錄，把真實(shí)情況反饋給教師。教師通過分析，給學(xué)生提供針對(duì)性的建議和指導(dǎo)，學(xué)生就能做到查漏補(bǔ)缺。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在使用過程中不斷對(duì)學(xué)生上課時(shí)的表現(xiàn)進(jìn)行記錄，從而督促學(xué)生在課堂中認(rèn)真學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。

2.2 在汽車維修專業(yè)駕駛培訓(xùn)中的應(yīng)用

汽車維修專業(yè)也離不開學(xué)生的真實(shí)駕駛，駕駛可以使學(xué)生在維修時(shí)更有把握。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給學(xué)生提供了真實(shí)的駕駛情境，節(jié)省了成本。除此之外，虛擬現(xiàn)實(shí)提供的駕駛環(huán)境，不需要考慮到時(shí)間和空間等條件限制。例如，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中有一項(xiàng)“模擬駕駛”技術(shù)，通過正確模擬汽車駕駛動(dòng)作，獲得實(shí)車駕駛感覺的仿真設(shè)備，使學(xué)生身臨其境學(xué)習(xí)駕駛。

2.3 在汽車維修專業(yè)實(shí)訓(xùn)授課中的應(yīng)用

模擬零部件裝配。在汽修過程中，零件的裝配是至關(guān)重要的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的虛擬裝配是通過運(yùn)用3D技術(shù)對(duì)零部件進(jìn)行仿真分析，從而發(fā)現(xiàn)零部件之間裝配關(guān)系是否存在問題的技術(shù)。在虛擬裝配的過程中，學(xué)生可以對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行真實(shí)的操作，最終達(dá)成有效的裝配方案。

汽車綜合故障診斷中的應(yīng)用。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)汽車故障進(jìn)行情境模擬，從而進(jìn)行故障診斷教學(xué)。例如在講授“汽車變速器故障診斷排除”這個(gè)專業(yè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，通過三維動(dòng)畫技術(shù)體現(xiàn)車輛各系統(tǒng)和零部件的工作原理，并讓學(xué)生通過鼠標(biāo)來控制檢測(cè)儀器的拆卸、安裝和檢測(cè)，完成汽車故障診斷操作的全過程，在實(shí)踐中掌握故障診斷全過程的技術(shù)要領(lǐng)。同時(shí)，對(duì)汽車的故障深入探究并尋找系統(tǒng)中的其他信息進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，配合虛擬技術(shù)提供的實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生真正自己解決問題。

汽車試驗(yàn)中的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的汽車行業(yè)中，想要提高車輛操縱的穩(wěn)定性，通常會(huì)采用實(shí)車試驗(yàn)和數(shù)值仿真的方法進(jìn)行研究。但是傳統(tǒng)的方法受到時(shí)間、技術(shù)人員、天氣和場(chǎng)地等限制，還會(huì)出現(xiàn)許多不必要的紕漏。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中提供了“車輛安全模擬”的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)在一個(gè)真實(shí)環(huán)境中，結(jié)合了車輛的參數(shù)化模型和虛擬試驗(yàn)環(huán)境，不僅有聲音和觸覺模型，使學(xué)生體驗(yàn)到汽車的振動(dòng)、傾斜及噪聲等一系列效果，還可以讓學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

除此之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車道路試驗(yàn)、碰撞試驗(yàn)和一系列性能測(cè)試中，幫助學(xué)生通過給汽車模型改變?cè)囼?yàn)參數(shù)的方式，分析出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)學(xué)生還可以進(jìn)行重復(fù)的操作與試驗(yàn), 得出汽車在什么參數(shù)下能達(dá)到最佳的性能，減少汽車的損傷，達(dá)到優(yōu)化配置的目的。

汽車維護(hù)保養(yǎng)中的應(yīng)用。學(xué)生可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，選擇任意一個(gè)汽車維護(hù)保養(yǎng)的虛擬操作情境，通過不斷地練習(xí)和操作來積累數(shù)據(jù)，使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間和過程上的記錄與分析，及時(shí)向?qū)W生進(jìn)行結(jié)果反饋，給學(xué)生糾錯(cuò)，以此達(dá)到熟練操作的效果。此外，學(xué)生還可以通過查閱系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和視頻等，加強(qiáng)自己不熟練的維護(hù)項(xiàng)目，幫助學(xué)生進(jìn)行自我提高。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽修專業(yè)信息化教學(xué)應(yīng)用中的不足之處

3.1 費(fèi)用高昂

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供的虛擬設(shè)備可以取代需要大量經(jīng)費(fèi)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，但是完整的仿真系統(tǒng)本身也是非常昂貴的。有資金支持的學(xué)校寧愿選擇去買設(shè)備也不愿意購買仿真系統(tǒng)，所以在汽修專業(yè)教學(xué)中投入使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)門檻太高，導(dǎo)致有些學(xué)校難以加入。

3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身的局限性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供給學(xué)生的真實(shí)模擬情境，雖然使學(xué)生多感官參與到汽修過程中。但是目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到各種感覺與真實(shí)環(huán)境相同的程度，也就是說學(xué)生在模擬情境中操作時(shí)，不能完全復(fù)制真實(shí)的動(dòng)作。所以現(xiàn)階段的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是無法完全替代現(xiàn)實(shí)技術(shù)的，在汽修專業(yè)的教學(xué)中只能發(fā)揮輔助作用。當(dāng)然，隨著科技進(jìn)步，虛擬技術(shù)會(huì)更逼真，與真實(shí)技術(shù)之間的差距也會(huì)變得越來越小。

4 結(jié)束語

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽修專業(yè)信息化教學(xué)中的優(yōu)點(diǎn)非常突出，實(shí)用性很強(qiáng)，解決了傳統(tǒng)課堂的許多問題。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，可以有效提高學(xué)生的積極性和實(shí)際操作能力。但同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也有缺陷，學(xué)校不能完全摒棄傳統(tǒng)教學(xué)模式，應(yīng)該探索如何更好的把傳統(tǒng)課堂與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合起來，在二者相輔相成中促進(jìn)汽修專業(yè)的蓬勃發(fā)展。