摘 要：近幾年來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)飛速發(fā)展，它提供一種“實(shí)物和模型”的環(huán)境，虛擬現(xiàn)實(shí)在顯示和提供直接的目的經(jīng)驗(yàn)方面是最有效的，可以向?qū)W習(xí)者提供一種最具真實(shí)感的學(xué)習(xí)模式。它讓學(xué)習(xí)者擁有一個(gè)“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識(shí)、技能，不再局限于傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)模式。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；汽修虛擬仿真教學(xué)；仿真軟件

一、何為虛擬現(xiàn)實(shí)

Virtual Reality，翻譯成中文即“虛擬現(xiàn)實(shí)”，稱VR技術(shù)，也稱人工環(huán)境。它首先是美國軍方作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的結(jié)果，后逐漸被各界所關(guān)注，20世紀(jì)90年代早期在商業(yè)領(lǐng)域得到進(jìn)一步的發(fā)展。計(jì)算機(jī)可以生成人為的虛擬環(huán)境是這種技術(shù)的特點(diǎn)，這種虛擬環(huán)境以虛擬的感覺為主，還包括聽力的合成，觸摸感知的人工環(huán)境，在視覺上創(chuàng)建一個(gè)沉浸于環(huán)境中的感覺，可以直接觀察、操作、觸摸、測試環(huán)境與內(nèi)部改變，發(fā)生“互動(dòng)”的角色，讓使用者有置身于其中的感覺。使用者可以及時(shí)、沒有限制地觀察三度空間的事物。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征

1.沉浸性

沉浸性反映的是用戶在模擬環(huán)境中所感受的真實(shí)程度。用戶在虛擬環(huán)境中感覺是如此真實(shí)，有一種好像置身于現(xiàn)實(shí)中的感覺。

2.交互性

交互性是用戶在模擬環(huán)境中對(duì)操作對(duì)象的可操作水平和得到回應(yīng)的自然程度。在這樣一種近乎自然的人和機(jī)器的交互中，電腦鍵盤、特殊的頭盔、鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備都是用戶進(jìn)行人機(jī)交互的工具。計(jì)算機(jī)可以捕捉到用戶肢體如頭、手、眼睛運(yùn)動(dòng)及語音來調(diào)整圖像和語音系統(tǒng)。用戶就可以對(duì)虛擬的對(duì)象進(jìn)行檢查或操作。

3.構(gòu)想性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)想象空間廣泛，擴(kuò)大人類認(rèn)知的范圍，不僅能代表真實(shí)的環(huán)境，也可以自由構(gòu)建不存在的環(huán)境。

三、虛擬仿真軟件

目前，在職業(yè)學(xué)校汽車運(yùn)用與維修專業(yè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)中應(yīng)用的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)大多是汽修仿真軟件。仿真軟件是一種桌面層次VR系統(tǒng)亦稱為簡易型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它是利用三維虛擬現(xiàn)實(shí)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)等技術(shù)模擬出十分逼真的實(shí)時(shí)交互的實(shí)訓(xùn)環(huán)境、實(shí)訓(xùn)器材，使用者通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作，有計(jì)算機(jī)即時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等工作，并給出成績。這一種教學(xué)方式可以方便而經(jīng)濟(jì)地提供昂貴的實(shí)訓(xùn)設(shè)備、復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理軟硬件、必要的文獻(xiàn)資料、編排有方的教材、經(jīng)驗(yàn)豐富的指導(dǎo)教師，不僅給缺乏實(shí)訓(xùn)條件的自學(xué)者帶來福音，更方便廣大在校學(xué)生的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。

1.汽修專業(yè)教學(xué)中存在的問題

目前，如何讓汽修專業(yè)的學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)完整而順利地完成專業(yè)課程的理論與實(shí)踐兩個(gè)部分的教學(xué)任務(wù)，使學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)組織能力和技術(shù)應(yīng)用能力，一直是困擾汽修專業(yè)教學(xué)的一大難題。究其原因，有以下幾點(diǎn)：其一，課堂理論教學(xué)枯燥乏味，理論課教師往往是“一支粉筆一本書”，內(nèi)容的講解常常是“空”而“虛”，并且難以被學(xué)生消化和吸收；其二，實(shí)訓(xùn)教學(xué)工位量少，指導(dǎo)老師只能關(guān)注較少的同學(xué)。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)模式教學(xué)效果欠佳，教學(xué)效率不高；其三，理實(shí)一體化對(duì)教師要求高；其四，實(shí)訓(xùn)設(shè)備損壞、材料的消耗大；其五，學(xué)校實(shí)訓(xùn)設(shè)備不全，沒有一套完整的教學(xué)設(shè)施。要建立一套完整的教學(xué)設(shè)備需要幾百萬元，甚至幾千萬元，一般農(nóng)村職業(yè)學(xué)校很難建成。

2.建立汽修虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室的必要性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用是教育技術(shù)發(fā)展的趨勢，簡易型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)需要投入的成本也不是很高，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）減少經(jīng)費(fèi)投入

現(xiàn)在一般職業(yè)學(xué)校都有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，只要購買一套現(xiàn)成的仿真軟件，在此基礎(chǔ)上建立一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)室只需幾萬元，就不難安裝成一套理想的仿真實(shí)訓(xùn)室。

（2）保障了學(xué)生和設(shè)備的安全

對(duì)于汽修專業(yè)的教師來說，如果要他們帶領(lǐng)學(xué)生去進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，那么他們首先要解決的問題就是學(xué)生和設(shè)備的安全問題。因?yàn)槠迣?shí)訓(xùn)過程的錯(cuò)誤操作可能導(dǎo)致零件、設(shè)備損壞。而利用仿真實(shí)訓(xùn)，由于它是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真，不必接觸真正的零件或者設(shè)備，因此這個(gè)問題就迎刃而解了。

（3）實(shí)訓(xùn)可以反復(fù)進(jìn)行，從而提高技能水平

平常帶領(lǐng)學(xué)生去做實(shí)訓(xùn)時(shí)，學(xué)生人數(shù)多，教師演示時(shí)學(xué)生難以觀察到某些部位和關(guān)鍵步驟，教師講解往往是分組進(jìn)行，浪費(fèi)時(shí)間和精力。只要我們?cè)谟?jì)算機(jī)上安裝了仿真軟件，并利用該軟件去進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)，上述問題也就隨之解決了。我們可以把所有的精力都用在做仿真實(shí)訓(xùn)上面，反復(fù)進(jìn)行，也大大加快了學(xué)生實(shí)體實(shí)訓(xùn)的速度。

（4）方便完成實(shí)訓(xùn)

可以很方便地仿真實(shí)際中我們不能完成或者比較難完成的實(shí)訓(xùn)。在我們的汽修實(shí)訓(xùn)中，有時(shí)候我們會(huì)碰到這些情況，就是由于實(shí)訓(xùn)方法和步驟不正確損壞零部件；又或者我們想分析某元器件出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)電路產(chǎn)生什么影響。例如電路的電阻或元件出現(xiàn)開路、短路、漏電時(shí)可能對(duì)電路造成什么影響，理論上我們是可以分析出來，但是就比較難以用實(shí)訓(xùn)去模擬這些故障情況。有了虛擬仿真軟件，就可以輕松地完成諸如此類的實(shí)訓(xùn)了。

（5）彌補(bǔ)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備的不足

大家都知道實(shí)訓(xùn)室里準(zhǔn)備的實(shí)訓(xùn)器件型號(hào)與數(shù)量都是非常有限的，它只能準(zhǔn)備一兩種供使用，有些型號(hào)種類在實(shí)訓(xùn)室里是沒有的，使用仿真軟件我們就可以很好地彌補(bǔ)這個(gè)不足。因?yàn)榉抡孳浖锩婕闪顺汕骷踔量梢赃@樣說我們幾乎可以在它里面找到現(xiàn)實(shí)中存在所有器件，如果不能找到，我們還可以利用它本身附帶的建庫功能，按照元器件的各種參數(shù)去創(chuàng)建新器件并保存以供日后使用。這樣相當(dāng)于我們擁有了最完整的實(shí)訓(xùn)素材庫，最大限度地彌補(bǔ)了實(shí)訓(xùn)室里面實(shí)驗(yàn)器件不足的缺點(diǎn)。

使用虛擬仿真軟件進(jìn)行汽修實(shí)訓(xùn)可以模擬一些在實(shí)際中難以進(jìn)行的實(shí)訓(xùn)，從而讓學(xué)生有機(jī)會(huì)去認(rèn)識(shí)、掌握更多的知識(shí)。學(xué)生進(jìn)行了仿真實(shí)訓(xùn)后，為提高操作技能應(yīng)繼續(xù)讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際的實(shí)訓(xùn)操作，由于對(duì)理論知識(shí)有了較深刻的理解，學(xué)生在實(shí)際的實(shí)訓(xùn)中也就可以做到得心應(yīng)手，從而避免了部分學(xué)生因?yàn)樽霾涣藢?shí)訓(xùn)而失去學(xué)習(xí)興趣的情況，而我們的教學(xué)工作也就可以取得事半功倍的效果了。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的相互關(guān)系

1.虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響

改變傳統(tǒng)的教師主宰課堂的模式，改變學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，缺乏創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。多媒體、網(wǎng)絡(luò)等電子技術(shù)的快速發(fā)展，多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)形象直觀，界面好，使用戶擁有交互式、輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更能提供大量圖像、聲音等多種感官綜合刺激的場景。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)教學(xué)手段的影響

互動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)。通過好像置身于其中、自主控制的人和機(jī)器的交互，通過眼看、耳聽、手動(dòng)，展示了一個(gè)生動(dòng)、直觀的思維材料。學(xué)生不能直接觀察到的東西被形象地展示出來，形成知識(shí)。學(xué)生全身心地投入學(xué)習(xí)活動(dòng)。發(fā)現(xiàn)式教學(xué)，這是一種問題導(dǎo)向式的教學(xué)形式，用于虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐教學(xué)。學(xué)生帶著疑問來到問題存在的環(huán)境中，目的明確、針對(duì)性極強(qiáng)構(gòu)建虛擬的情況，然后進(jìn)行調(diào)查探究，最終解決問題。虛擬現(xiàn)實(shí)能提供良好的人機(jī)交互，還允許學(xué)生出錯(cuò)，自行了解錯(cuò)誤的根由及后果，發(fā)現(xiàn)解決問題的方法。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)仿真軟件是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的有效補(bǔ)充

傳統(tǒng)課堂教學(xué)在知識(shí)傳授、社會(huì)性、互動(dòng)性方面具有巨大優(yōu)勢。虛擬現(xiàn)實(shí)仿真軟件進(jìn)入課堂教學(xué)，并不是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的替代，而是不斷與傳統(tǒng)教學(xué)相互碰撞，在碰撞中逐步融合，在融合中不斷補(bǔ)充和完善，形成實(shí)踐中有效可行的信息化教學(xué)。

五、虛擬現(xiàn)實(shí)的展望

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)很令人驚奇，它提供的學(xué)習(xí)環(huán)境生動(dòng)而逼真，它能帶領(lǐng)人們進(jìn)入一個(gè)三維的虛擬世界，用戶可以游歷各個(gè)時(shí)代的城堡，也可以遨游宇宙太空。學(xué)生參與并在虛擬環(huán)境中成為某一角色，學(xué)生在其中可以進(jìn)行自由探索和自主學(xué)習(xí)，這極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，對(duì)于提高學(xué)生的理論、實(shí)踐技能都起到了很好的作用。

虛擬現(xiàn)實(shí)的前景十分誘人。人們的思維方式會(huì)因它改變，甚至?xí)淖內(nèi)祟悓?duì)自身的認(rèn)識(shí)。它是一項(xiàng)嶄新的技術(shù)，啟發(fā)和改變?nèi)藗兊慕逃季S，必會(huì)帶來教育的革新。

編輯 楊兆東