VR技術(shù)在汽車專業(yè)的教學(xué)探索

秦詠梅　周定武　胡鴻飛

摘? ?要：虛擬教學(xué)教室即是我們的手機(jī)、電腦或者ipad，學(xué)習(xí)環(huán)境不受時(shí)間和空間限制。隨著眼5G技術(shù)的日益普及，VR技術(shù)也得到更廣泛應(yīng)用，它不僅可以增加身臨其境的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，還在虛擬現(xiàn)實(shí)教育中發(fā)揮重要作用。VR教學(xué)產(chǎn)品種類非常豐富，常見的有VR眼鏡開展沉浸式虛擬課堂的教學(xué)方式、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)沙盤模型等情景化學(xué)習(xí)場(chǎng)景。VR具有交互性、想象性、沉浸性，它這些特性可以讓學(xué)生通過視覺、聽覺乃至觸覺進(jìn)行體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：虛擬教學(xué)? 教學(xué)探索? 汽車專業(yè)

中圖分類號(hào)：TP391? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）06（b）-00209-02

1? 研究背景

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)技術(shù)，是基于大數(shù)據(jù)的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)、實(shí)地、實(shí)景地進(jìn)行虛擬仿真轉(zhuǎn)換，讓使用者沉浸到虛擬環(huán)境中進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。VR技術(shù)是三維技術(shù)的重構(gòu)，可以進(jìn)行立體式體驗(yàn)，在三維中感知真實(shí)的操縱感。它擁有許多特點(diǎn)，如沉浸性、交互性、多感知性、構(gòu)想性、自主性;現(xiàn)有的VR技術(shù)在5G和大數(shù)據(jù)下發(fā)展下，越來(lái)越多的技術(shù)得以呈現(xiàn)，包括動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具、系統(tǒng)集成技術(shù)等。VR技術(shù)在醫(yī)療、工程、教學(xué)、軍事、航空航天等領(lǐng)域都有很大的應(yīng)用。

2? VR在教學(xué)中的應(yīng)用于探索性研究

未來(lái)是大數(shù)據(jù)時(shí)代，在線教育的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”會(huì)越來(lái)越得到更多應(yīng)用。VR教學(xué)因教學(xué)環(huán)境的開放性、實(shí)時(shí)性、互動(dòng)性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。學(xué)生可以不愛時(shí)間空間的影響進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，先自學(xué)、后教學(xué);先摸透，后熟練。虛擬的VR教學(xué)環(huán)境是大勢(shì)所趨，利用VR進(jìn)行教學(xué)時(shí)教學(xué)活動(dòng)有以下特點(diǎn)。

（1）師生觀念的改變。

傳統(tǒng)教學(xué)是“理論+實(shí)操”為主的課堂學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)自主性少。VR虛擬仿真教學(xué)是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建與實(shí)物相同的或者類似的虛擬場(chǎng)景，在虛擬中進(jìn)行一對(duì)一教學(xué)的一種創(chuàng)新教學(xué)模式。VR教學(xué)改變了傳統(tǒng)的師生互動(dòng)模式，在傳統(tǒng)的教學(xué)之中，教師的任務(wù)應(yīng)當(dāng)由學(xué)生來(lái)進(jìn)行承擔(dān)。而在虛擬的教學(xué)之中，學(xué)生更具有獨(dú)立性，更像是成人老師來(lái)完成相關(guān)任務(wù)。教師布置任務(wù)后，學(xué)生根據(jù)VR教材以及手機(jī)或者PC端的VR系統(tǒng)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，以及進(jìn)行自我測(cè)試，學(xué)生自學(xué)的主體地位得以呈現(xiàn)，以教師引導(dǎo)，學(xué)生自主進(jìn)行學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。

（2）教學(xué)形式靈活多樣性探索。

虛擬教學(xué)能夠通過學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生學(xué)習(xí)能力得以提高，并且教學(xué)形式多樣化、靈活化，大量教師和學(xué)生從虛擬教學(xué)中，能夠得到實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，能被學(xué)習(xí)者廣泛接受。虛擬教學(xué)中，隨著5G技術(shù)的不斷更新，VR教學(xué)系統(tǒng)資源會(huì)增加，舊知識(shí)不斷更新，學(xué)生能在各個(gè)地方學(xué)習(xí)到先進(jìn)的知識(shí)和操作技能，也為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展和更新提供了更為廣闊的途徑和空間。

（3）教學(xué)情景的逼真性探索方案。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)真實(shí)的場(chǎng)景模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)加式制作的，這樣能使學(xué)習(xí)者感知真實(shí)的操作環(huán)境。如圖1所示，把發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部件制作成VR系統(tǒng)中能夠操縱的數(shù)據(jù)，在虛擬實(shí)驗(yàn)上面，學(xué)生能夠進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸體拆裝，不懂的部分，在系統(tǒng)中還有專門的語(yǔ)音講解。

3? 虛擬教學(xué)模式

基于VR的虛擬教學(xué)的實(shí)踐性強(qiáng)，能夠提升學(xué)生的創(chuàng)造能力，以及動(dòng)手能力。教師可以根據(jù)教學(xué)安排以及不同的班級(jí)進(jìn)行針對(duì)性授課，具有很強(qiáng)的靈活性。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的不斷深入，當(dāng)前虛擬教學(xué)應(yīng)用廣泛，以大學(xué)及其教育機(jī)構(gòu)為例，包括以下幾種方法。

（1）移動(dòng)端仿真教學(xué)。在手機(jī)、電腦、IPAD等移動(dòng)端安裝手機(jī)軟件，通過軟件應(yīng)用實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。并對(duì)真實(shí)的場(chǎng)景在系統(tǒng)里面進(jìn)行模擬仿真，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)過程的模擬實(shí)訓(xùn)。制作成集合了視頻、圖片、聲音等多方面的移動(dòng)端課件和虛擬教學(xué)的資料，運(yùn)用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行虛擬教學(xué)，且學(xué)習(xí)的效率較高，可以進(jìn)行多次重復(fù)。

（2）模型演示教學(xué)。在VR教學(xué)系統(tǒng)里面的仿真模型，課前課中課后，學(xué)生都可以進(jìn)行全方位動(dòng)作演示，更能直觀地進(jìn)行學(xué)習(xí)，更能深入了解自己的不足。實(shí)物模型能夠比較直觀卻形象地揭示出事物的具體形式和運(yùn)動(dòng)方式。并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行描述，從而能夠更好地認(rèn)識(shí)其現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)律。通過模型演示教學(xué)后，再到實(shí)車上進(jìn)行操作，使知識(shí)印象更加深刻。

（3）概念掌握。以動(dòng)促教，以學(xué)促學(xué)，以學(xué)促教，在VR虛擬教室里面，可以更好地掌握汽車相關(guān)知識(shí)的概念和核心，通過立體交互體驗(yàn)，使學(xué)習(xí)更加得心應(yīng)手。

（4）互動(dòng)合作學(xué)習(xí)。虛擬情景應(yīng)用VR教學(xué)中，讓學(xué)生自主進(jìn)行探索和研究，并且在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行互動(dòng)合作學(xué)習(xí)。同時(shí)學(xué)生在教師的指導(dǎo)下選定一定的教學(xué)內(nèi)容，并傳遞該教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建完整的學(xué)習(xí)任務(wù)鏈。

（5）技能訓(xùn)練。打破時(shí)間和空間的限制，VR教學(xué)中對(duì)學(xué)生及其在學(xué)習(xí)過程中，利用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、汽車拆裝、汽車檢測(cè)等方面的探索學(xué)習(xí)。

4? 結(jié)語(yǔ)

VR教學(xué)在汽車專業(yè)教學(xué)中，占比會(huì)越來(lái)越大，也將改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，使學(xué)生通過虛擬教學(xué)系統(tǒng)完成相關(guān)任務(wù)，再通過教師實(shí)物講解完成后面的實(shí)操，大大增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效率， 在沉浸性和交互性學(xué)習(xí)中，推動(dòng)學(xué)生的技能訓(xùn)練汽車駕駛技能和電器維修技能等。

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基金項(xiàng)目：湖南省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年立項(xiàng)課題“基于移動(dòng)VR技術(shù)的汽車維修類課程教學(xué)資源建設(shè)研究與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：XJK18CZY042）。

作者簡(jiǎn)介：秦詠梅（1976，4—），女，漢族，湖南婁底人，本科，副教授，從事汽車專業(yè)教學(xué)與研究工作。