MR技術(shù)在職業(yè)院校汽車維修專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

曹蕊

[摘? ? ? ? ? ?要]? 結(jié)合職業(yè)院校汽車維修專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的特點(diǎn)，基于MR技術(shù)的最新發(fā)展現(xiàn)狀，分析MR技術(shù)在汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用場(chǎng)景及解決的實(shí)際問題。闡述MR實(shí)訓(xùn)輔助系統(tǒng)的開發(fā)流程和系統(tǒng)架構(gòu)，并詳細(xì)介紹系統(tǒng)在汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用情況和效果。最后，總結(jié)并分析MR技術(shù)在汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用推廣中存在的問題。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 職業(yè)院校;汽車維修專業(yè);實(shí)訓(xùn)教學(xué);MR技術(shù)

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）48-0144-02

一、引言

隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，新技術(shù)應(yīng)用日新月異，給汽車維修技能人才的發(fā)展帶來(lái)了無(wú)限機(jī)遇和巨大的挑戰(zhàn)。汽車運(yùn)用與維修是以理論學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)為核心的專業(yè)，學(xué)生主要的技能學(xué)習(xí)依靠實(shí)訓(xùn)教學(xué)完成。作為汽車維修技能人才培養(yǎng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，職業(yè)教育應(yīng)結(jié)合自身特點(diǎn)，利用新技術(shù)和新方法不斷改進(jìn)教學(xué)實(shí)踐，才能滿足日益提高的人才培養(yǎng)需求。

二、MR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及5G等信息技術(shù)的發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”成為傳統(tǒng)課堂教學(xué)改革的熱點(diǎn)。其中，具備體驗(yàn)真實(shí)、交互直觀、情景再現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)的虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)在建筑、化工等許多教育教學(xué)領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用[1]。但是，職業(yè)院校汽車運(yùn)用與維修專業(yè)的實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)與真實(shí)環(huán)境緊密耦合，使用虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)教學(xué)時(shí)，學(xué)生需要花費(fèi)大量時(shí)間將練習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為實(shí)際操作，導(dǎo)致這些技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景受到一定限制。

近年來(lái)出現(xiàn)的混合現(xiàn)實(shí)（MR）技術(shù)在提升用戶體驗(yàn)的同時(shí)，把虛擬化的資源現(xiàn)實(shí)化，將多種信息化資源融入實(shí)訓(xùn)工作中，虛實(shí)結(jié)合，使模擬操作具有真實(shí)的動(dòng)手效果。目前，MR技術(shù)已在部分汽車專業(yè)的職業(yè)教學(xué)中進(jìn)行了探索[2]，其應(yīng)用必將成為未來(lái)職業(yè)學(xué)校教學(xué)實(shí)踐發(fā)展的新方向。

三、MR技術(shù)在職業(yè)院校汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的價(jià)值

MR實(shí)訓(xùn)輔助系統(tǒng)的應(yīng)用，將在以下幾個(gè)方面改善目前的職業(yè)院校汽車運(yùn)用與維修專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

（一）保障實(shí)訓(xùn)安全

無(wú)論是在生產(chǎn)還是在教學(xué)中，安全都是必須優(yōu)先保證的前提。當(dāng)前新能源汽車的故障診斷與維修已逐漸進(jìn)入職業(yè)院校課堂教學(xué)中。新能源汽車中包含大量高壓元器件，對(duì)這些部件的操作人員需要有相關(guān)認(rèn)證資質(zhì)。借助MR技術(shù)，教師或?qū)W生在實(shí)訓(xùn)車輛高壓元器件位置附近，按照虛擬信息的提示，對(duì)三維模擬器件進(jìn)行仿真操作，在確保安全的前提下，最大限度地還原真實(shí)的實(shí)訓(xùn)流程。此外，在實(shí)訓(xùn)過程中，借助MR技術(shù)也可以發(fā)出實(shí)時(shí)安全操作提醒，強(qiáng)化學(xué)生的安全操作意識(shí)。例如，學(xué)生佩戴MR眼鏡進(jìn)行車輛舉升操作時(shí)，眼前會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)出警示：操作前，排除舉升機(jī)周圍和下方的障礙物;舉升到需要的高度時(shí)，必須進(jìn)行保險(xiǎn)鎖止等。

（二）提升教學(xué)效果

傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程以教師示范、學(xué)生觀摩、輪流操作為主要手段，教學(xué)過程中能直觀看到教師操作的學(xué)生數(shù)量有限、學(xué)生輪流操作耗時(shí)長(zhǎng)、教師指導(dǎo)覆蓋面窄，使學(xué)生學(xué)習(xí)效果受到影響。以汽車使用與維護(hù)課程中更換機(jī)油實(shí)訓(xùn)為例，傳統(tǒng)的教學(xué)方式是學(xué)生分四組操作，教師就要示范操作四次，學(xué)生觀摩學(xué)習(xí)的效果也因所處位置不盡相同，學(xué)生輪流操作學(xué)習(xí)效率很低。借助MR技術(shù)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)，可以實(shí)時(shí)分享操作者第一視角，教師示范過程同步直播到大屏幕，全體學(xué)生可進(jìn)行全方位無(wú)死角的觀摩學(xué)習(xí)，教師僅需示范操作一次，節(jié)省的時(shí)間可用于個(gè)別指導(dǎo);學(xué)生輪流操作時(shí)，其他學(xué)生也能實(shí)時(shí)觀看并發(fā)現(xiàn)操作的同學(xué)存在的問題。

（三）節(jié)省教學(xué)經(jīng)費(fèi)

借助MR技術(shù)，可以從以下幾個(gè)方面節(jié)約實(shí)訓(xùn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)：首先，使用MR技術(shù)完成設(shè)備損耗較大的操作，如模擬汽車電路中插接器的插拔過程，可降低反復(fù)插拔對(duì)其壽命的影響;其次，利用MR技術(shù)中實(shí)時(shí)分享視角的特點(diǎn)，提高了實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效率，可減少教學(xué)車輛、設(shè)備的數(shù)量和場(chǎng)地需求，降低經(jīng)費(fèi)投入;最后，相比于硬件設(shè)備的升級(jí)，MR課件等軟件的升級(jí)和部署成本大大降低，有利于課程內(nèi)容和設(shè)備的及時(shí)更新?lián)Q代。

四、MR技術(shù)在職業(yè)院校汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）MR實(shí)訓(xùn)輔助系統(tǒng)簡(jiǎn)介

MR實(shí)訓(xùn)輔助系統(tǒng)是在我校汽車實(shí)訓(xùn)中心原有設(shè)備功能基礎(chǔ)上，將符合教學(xué)要求的實(shí)訓(xùn)任務(wù)按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的操作流程開發(fā)成具體、形象生動(dòng)的視覺內(nèi)容，幫助教師或引導(dǎo)學(xué)生使用MR眼鏡開展實(shí)訓(xùn)任務(wù)。系統(tǒng)主要由MR交互功能、MR實(shí)訓(xùn)資源和跨平臺(tái)三個(gè)模塊組成。

1.MR交互功能主要是用來(lái)實(shí)現(xiàn)教師、學(xué)生與實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及設(shè)備的交互響應(yīng)。

2.MR實(shí)訓(xùn)資源從專業(yè)課程相關(guān)實(shí)訓(xùn)任務(wù)出發(fā)，根據(jù)車輛維修手冊(cè)和專業(yè)教師確定的實(shí)訓(xùn)任務(wù)清單及操作腳本進(jìn)行圖像化設(shè)計(jì)編碼，形成特有的可供MR眼鏡和智能平板調(diào)用的MR實(shí)訓(xùn)引導(dǎo)資源。

3.跨平臺(tái)模塊主要是解決實(shí)訓(xùn)教學(xué)一對(duì)多的問題，讓系統(tǒng)不完全依賴于MR眼鏡，使教師和學(xué)生有更多的實(shí)訓(xùn)教學(xué)組織方式。

（二）教學(xué)應(yīng)用

最終開發(fā)形成的MR實(shí)訓(xùn)輔助系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，其中在教學(xué)應(yīng)用環(huán)節(jié)主要包括教師示范操作、學(xué)生分組練習(xí)和過程監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)三個(gè)環(huán)節(jié)。

1.教師示范操作

示范環(huán)節(jié)中，教師佩戴MR眼鏡進(jìn)行示范操作，使用移動(dòng)支架將智能平板放置在操作位旁邊，智能平板通過教室投影機(jī)或液晶屏幕直播實(shí)訓(xùn)任務(wù)內(nèi)容，學(xué)生觀看大屏幕進(jìn)行觀摩學(xué)習(xí)。教師可借助MR實(shí)訓(xùn)輔助系統(tǒng)的錄播功能有效開展一對(duì)多的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，讓學(xué)生全方位、無(wú)死角查看實(shí)訓(xùn)操作過程。

2.學(xué)生分組訓(xùn)練

學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)班級(jí)學(xué)生進(jìn)行分組，每組學(xué)生可佩戴MR眼鏡或使用智能平板引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)車上進(jìn)行規(guī)范操作練習(xí)。實(shí)訓(xùn)任務(wù)中每一步的操作對(duì)象、工具、要領(lǐng)及注意事項(xiàng)將實(shí)時(shí)顯示在MR眼鏡或智能平板上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實(shí)訓(xùn)操作及協(xié)同互動(dòng)。當(dāng)學(xué)生使用MR眼鏡遇到問題時(shí)可以請(qǐng)教師遠(yuǎn)程協(xié)助，此時(shí)教師可通過智能平板與學(xué)生MR眼鏡鏈接，進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)。

3.過程監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)

MR實(shí)訓(xùn)輔助系統(tǒng)可以從多個(gè)視角查看和記錄實(shí)訓(xùn)過程監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)記錄實(shí)訓(xùn)過程，為學(xué)生實(shí)訓(xùn)成績(jī)的評(píng)定提供依據(jù)。同時(shí)，可使用系統(tǒng)附帶的數(shù)據(jù)收集和大數(shù)據(jù)分析工具深入研究學(xué)生技能學(xué)習(xí)特點(diǎn)，以準(zhǔn)確獲取各個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，發(fā)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的問題，并以此來(lái)改進(jìn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的方式方法，從而更好地提高教學(xué)效果[3]。

五、結(jié)語(yǔ)

將MR技術(shù)應(yīng)用在職業(yè)院校汽車專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，提供一種直觀形象、虛實(shí)結(jié)合以及高效的實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)施模式，可以有效解決傳統(tǒng)汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中存在的相關(guān)問題，大大提升了教學(xué)效果和學(xué)生實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)效率。但MR技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)還存在以下有待解決的問題：（1）現(xiàn)階段MR平臺(tái)中部分硬件成本比較高，同時(shí)軟硬件系統(tǒng)均處在快速升級(jí)改進(jìn)過程中;（2）與MR等新興技術(shù)相匹配的學(xué)習(xí)任務(wù)和教學(xué)方法還相對(duì)滯后;（3）教師和學(xué)生對(duì)MR技術(shù)的熟悉程度較低，需要逐步適應(yīng)。為了切實(shí)提高職業(yè)院校汽車專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，使越來(lái)越多的學(xué)生從MR技術(shù)中獲益，MR技術(shù)在汽車專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用值得進(jìn)一步研究和推廣。

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◎編輯 鄭曉燕