沈愛(ài)蓮

(浙江汽車(chē)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車(chē)制造與自動(dòng)化系, 浙江 臨海 317000)

現(xiàn)代高等教育的發(fā)展趨勢(shì)是走向虛擬化和智能化, 高等職業(yè)教育作為高等教育的一個(gè)重要類(lèi)型, 將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于日常教學(xué)也已經(jīng)成為一種趨勢(shì). 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為高職汽車(chē)電子類(lèi)課程的教學(xué)提供了一種新的手段, 一種新的技術(shù). 作為一種新的教學(xué)手段, 必將使傳統(tǒng)的教育形態(tài)、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)過(guò)程的基本要素及其相互關(guān)系發(fā)生重大變化, 也使教學(xué)過(guò)程中教師、學(xué)生的主體關(guān)系發(fā)生變化. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以營(yíng)造一個(gè)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境, 將傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)者通過(guò)自身與信息環(huán)境的相互作用來(lái)獲得知識(shí)、技能的新型學(xué)習(xí)方式.

1 汽車(chē)電子類(lèi)課程虛擬仿真教學(xué)的特點(diǎn)

(1)直觀性: 能夠全方位、多角度地了解汽車(chē)電器及電子設(shè)備、電控系統(tǒng)等各部件的內(nèi)部構(gòu)造與工作原理.

(2)完備性: 可以模擬汽車(chē)電子各部件在不同因素作用下的工作原理、組成結(jié)構(gòu)及實(shí)際運(yùn)行過(guò)程, 因而可以了解到書(shū)本上無(wú)法了解到的部件性能.

(3)交互性: 可以通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)進(jìn)行汽車(chē)電工電子儀器的使用、汽車(chē)電器設(shè)備的拆裝、故障排除等,使汽車(chē)電子、電器設(shè)備的復(fù)雜原理、操作等變得直觀易懂.

(4)安全性: 利用人機(jī)操作, 無(wú)任何風(fēng)險(xiǎn), 避免了學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)操作時(shí)可能存在的安全隱患問(wèn)題.

(5)快捷性: 實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)輸入、輸出參數(shù)的反饋, 利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的查詢(xún), 方便快捷.

2 傳統(tǒng)的汽車(chē)電子類(lèi)課程教學(xué)的局限性

在虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)電子類(lèi)課程的日常教學(xué)以前, 一般高職院校授課的方式主要是采取以下這兩種方式: 一是通過(guò)實(shí)踐教學(xué), 學(xué)生直接與實(shí)物接觸, 稱(chēng)之為直接學(xué)習(xí); 二是教師在課堂上傳授課本中的知識(shí), 學(xué)生被動(dòng)地接受, 稱(chēng)之為間接學(xué)習(xí). 無(wú)論是哪種方式的教學(xué), 都有著其固有的局限性, 主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)汽車(chē)電子、電控設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、單價(jià)較高, 隨著學(xué)院辦學(xué)規(guī)模的擴(kuò)大, 為實(shí)訓(xùn)教學(xué)增加設(shè)備的臺(tái)數(shù)勢(shì)必大幅度增加購(gòu)置經(jīng)費(fèi), 而且每次使用成本較大(包括電力、機(jī)器損耗和設(shè)備維修費(fèi)用等).

(2)汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展日新月異, 所以導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)設(shè)備的更新速度相對(duì)滯后于汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展的速度. 如果按照現(xiàn)在汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展速度, 更新同步的汽車(chē)電子、電控設(shè)備, 投入將是非常巨大的,由此造成設(shè)備的浪費(fèi)也是非常嚴(yán)重的.

(3)學(xué)生在進(jìn)行汽車(chē)電類(lèi)課程實(shí)訓(xùn)時(shí), 由于操作不當(dāng)或其他實(shí)驗(yàn)故障等原因?qū)е略O(shè)備損耗也較為嚴(yán)重.

(4)對(duì)于實(shí)踐經(jīng)歷相對(duì)缺乏的學(xué)生在真實(shí)實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)車(chē)間進(jìn)行電氣操作時(shí)存在一定的危險(xiǎn)性. 因而在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中, 一般采用教師演示或組織學(xué)生觀看錄像的方式, 學(xué)生很難獲得感性認(rèn)識(shí), 實(shí)驗(yàn)效果大打折扣.

(5)汽車(chē)電子及電控實(shí)訓(xùn)設(shè)備體積較大而實(shí)訓(xùn)教學(xué)的場(chǎng)地有限, 教師在講授設(shè)備操作、使用、注意事項(xiàng)時(shí), 只有在設(shè)備附近的少數(shù)學(xué)生能看清楚.

(6)教師在課堂授課時(shí), 只能對(duì)汽車(chē)電器及電子設(shè)備、常見(jiàn)傳感器等的外觀、運(yùn)行原理等進(jìn)行講授, 而對(duì)它們的內(nèi)部的實(shí)際運(yùn)作過(guò)程卻很難了解, 致使學(xué)生接受起來(lái)非常困難, 只能是一知半解.

鑒于上述原因, 本文旨在研究將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)電類(lèi)課程的教學(xué), 對(duì)原有的教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革.

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車(chē)電子類(lèi)課程教學(xué)中的應(yīng)用

(1)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車(chē)電子類(lèi)課程日常教學(xué)中的應(yīng)用

原來(lái)傳統(tǒng)的教學(xué)方法中, 教師利用投影或掛圖來(lái)獲取汽車(chē)電器設(shè)備、電控設(shè)備、整車(chē)電路系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及布局, 或在現(xiàn)場(chǎng)觀察實(shí)際的教學(xué)設(shè)備外形來(lái)獲得各種感性認(rèn)識(shí). 如今采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù), 即可通過(guò)計(jì)算機(jī)構(gòu)建一個(gè)與實(shí)物同樣的零件或設(shè)備, 將各種汽車(chē)電器設(shè)備和電控過(guò)程進(jìn)行虛擬化, 并將這些物體以立體形式存放于虛擬實(shí)驗(yàn)室里, 學(xué)生只要進(jìn)入該虛擬空間, 就可隨時(shí)隨地從不同角度觀察、認(rèn)識(shí)這些儀器設(shè)備, 而且可單獨(dú)觀察每種電器設(shè)備或傳感器等的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 可幫助學(xué)生更充分地理解汽車(chē)電氣控制系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和工作原理以及工作過(guò)程, 提高學(xué)習(xí)效果.

汽車(chē)電子技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)和車(chē)身. 將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)電控系統(tǒng)的日常教學(xué)也不外乎體現(xiàn)在這幾個(gè)方面: 電控發(fā)動(dòng)機(jī)仿真教學(xué)、安全氣囊仿真教學(xué)、汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的仿真教學(xué)、ABS系統(tǒng)仿真教學(xué)、汽車(chē)電控技術(shù)仿真教學(xué)、整車(chē)電路系統(tǒng)仿真教學(xué)等. 汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展日新月異, 電器與電子設(shè)備已成為汽車(chē)的重要組成部分, 汽車(chē)電控技術(shù)的高低程度已經(jīng)成為衡量汽車(chē)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志. 現(xiàn)以電控技術(shù)仿真教學(xué)為例說(shuō)明虛擬技術(shù)在汽車(chē)電類(lèi)課程教學(xué)中的應(yīng)用.

虛擬電控技術(shù)仿真教學(xué)是將車(chē)內(nèi)電氣控制的復(fù)雜電路圖以簡(jiǎn)單的二維動(dòng)畫(huà)形式表現(xiàn)出來(lái), 教師可以借助于動(dòng)畫(huà)形式形象鮮明地進(jìn)行授課, 而學(xué)生進(jìn)行電路排故練習(xí)等相關(guān)操作的同時(shí), 可以更直觀地了解電控系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)電氣部件是如何配合運(yùn)作的. 這樣, 進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí), 教師布置各種實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目比如汽車(chē)電路故障排除, 學(xué)生的整個(gè)實(shí)訓(xùn)過(guò)程與實(shí)訓(xùn)結(jié)果都會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)追蹤下來(lái), 方便教師進(jìn)行教學(xué)分析, 形成良好的師生互動(dòng)氛圍.

(2)虛擬技術(shù)在汽車(chē)電子類(lèi)課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

在高職汽車(chē)電子類(lèi)課程教學(xué)中, 理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)比例接近于1: 1. 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立虛擬實(shí)驗(yàn)室, 學(xué)習(xí)者便可以走進(jìn)這個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室, 身臨其境般的操作虛擬儀器, 如進(jìn)行虛擬汽車(chē)電器設(shè)備的故障檢測(cè)與維修、進(jìn)行各種虛擬的電氣控制系統(tǒng)的連接與組裝、進(jìn)行虛擬電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行等. 這種虛擬實(shí)驗(yàn)既不消耗器材, 也不受場(chǎng)地等外界條件限制, 可重復(fù)操作, 直至得出滿意結(jié)果, 在虛擬實(shí)驗(yàn)室也不會(huì)因操作失誤而造成人身事故. 比如進(jìn)行汽車(chē)點(diǎn)火操作實(shí)訓(xùn)時(shí), 會(huì)產(chǎn)生大量的濃煙和氣體, 這些多為汽車(chē)尾氣排放物, 如果人體長(zhǎng)時(shí)間吸入這些有毒物質(zhì), 不但會(huì)影響健康, 同時(shí)對(duì)周邊的環(huán)境也有污染. 但是如果利用虛擬仿真軟件進(jìn)行點(diǎn)火操作時(shí), 不但能完成上述的點(diǎn)火實(shí)驗(yàn), 同時(shí)還能從計(jì)算機(jī)屏幕上直觀地監(jiān)視油路等多個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況. 又如學(xué)生在進(jìn)行電路故障實(shí)訓(xùn)時(shí), 教師可選擇人工設(shè)置故障或自動(dòng)設(shè)置故障.實(shí)訓(xùn)前教師將正確的實(shí)訓(xùn)方法與過(guò)程通過(guò)視頻直播給所有的學(xué)生, 學(xué)生可以在線學(xué)習(xí), 在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可隨時(shí)停止一個(gè)人或多個(gè)人的實(shí)訓(xùn), 對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo), 這樣可有效地解決實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)驗(yàn)需求、實(shí)驗(yàn)效果之間的矛盾.

高職院校的汽車(chē)電工電子實(shí)訓(xùn)、汽車(chē)電器與電子設(shè)備的認(rèn)知實(shí)訓(xùn)、汽車(chē)電氣控制實(shí)訓(xùn)、整車(chē)電路系統(tǒng)的認(rèn)知檢測(cè)及故障診斷實(shí)訓(xùn)、汽車(chē)常用傳感器的認(rèn)知及檢測(cè)實(shí)訓(xùn)等都可利用虛擬仿真進(jìn)行.

(3)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)生自主學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程教育培訓(xùn)及考核等方面的應(yīng)用

AUTOlearning汽車(chē)仿真教學(xué)平臺(tái)是一個(gè)開(kāi)放式的汽車(chē)專(zhuān)業(yè)模塊學(xué)習(xí)平臺(tái), 平臺(tái)通過(guò) IE瀏覽的方式,突破地域界限, 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上互動(dòng)的教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、資源展示和自我評(píng)價(jià)等. 教師能將自己已有的資源或第三方資源(包括動(dòng)畫(huà)、程序、圖片、視頻等)上傳與他人共享資源, 并且學(xué)校能夠?qū)Y源設(shè)置權(quán)限, 進(jìn)行統(tǒng)一管理, 這樣方便學(xué)生在任何地方都可以進(jìn)行自主學(xué)習(xí).

此外, 虛擬仿真教學(xué)所具有的強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)功能, 可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育培訓(xùn). 它不僅在局域網(wǎng)上具有雙向互動(dòng)的教學(xué)功能, 還具有基于互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行雙向互動(dòng)的遠(yuǎn)程教學(xué)功能, 數(shù)據(jù)傳送可以采用衛(wèi)星、寬帶等方式進(jìn)行.這使得遠(yuǎn)程教學(xué)名副其實(shí), 而且還可采用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、作業(yè)、考試等功能, 并實(shí)現(xiàn)答卷保存、自動(dòng)評(píng)分、成績(jī)查詢(xún)和分析等功能, 輕松實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化的考核與測(cè)評(píng).

綜上所述, 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車(chē)電子類(lèi)課程教學(xué)應(yīng)用中所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn), 使計(jì)算機(jī)變成試驗(yàn)臺(tái)、仿真教學(xué)軟件變成虛擬儀器, 互聯(lián)網(wǎng)變成實(shí)驗(yàn)室. 將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)電子類(lèi)課程的教學(xué)具有傳統(tǒng)教學(xué)方式無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì), 但是, 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也存在一些不足. 虛擬環(huán)境是一個(gè)理想化的環(huán)境,它沒(méi)有也不可能充分考慮到汽車(chē)實(shí)際運(yùn)行時(shí)所碰到的所有問(wèn)題. 因此, 虛擬技術(shù)還必須與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相結(jié)合, 通過(guò)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ), 才能達(dá)到完美的教學(xué)效果.

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