張美吉

摘要：隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所展現(xiàn)出的優(yōu)越性被越來越多的企業(yè)和大中專院校重視。特別是應(yīng)用在汽車檢測與維修專業(yè)的教學(xué)過程中。本文將通過分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)和傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足來探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車檢測與維修專業(yè)教學(xué)改革中的意義。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 汽車檢測與維修 教學(xué)

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)、多媒體、人機(jī)交互等技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)模式受到越來越大的挑戰(zhàn)。其中，汽車專業(yè)教學(xué)矛盾較為突出。傳統(tǒng)的汽車專業(yè)教學(xué)通常采用以PPT、視頻、音頻等傳統(tǒng)視聽教學(xué)系統(tǒng)的理論教學(xué)和實(shí)訓(xùn)車間實(shí)際操作的實(shí)訓(xùn)教學(xué)。這種教學(xué)模式不僅不能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)需要大量實(shí)訓(xùn)設(shè)備，使學(xué)校面臨較大經(jīng)濟(jì)壓力。而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行汽車教學(xué)，能使學(xué)生成為虛擬環(huán)境中的一員。這樣通過較為真實(shí)的感知和操作虛擬軟件中的各種汽車部件，達(dá)到身臨其境的感受。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）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)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，使用戶沉浸到該環(huán)境中，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。于1989年由美國VPL公司創(chuàng)始人拉尼爾提出。從20世紀(jì)90年代起，世界上很多高校對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展了研究。如美國的麻省理工學(xué)院、德國的Ruhr大學(xué)、英國的Linda大學(xué)等都取得了不錯(cuò)成績。我國對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究較晚，近年來發(fā)展迅速。北京航空航天大學(xué)是國內(nèi)最早研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的機(jī)構(gòu)，在大量研究的基礎(chǔ)上開發(fā)出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的視覺接口硬件。在汽車專業(yè)教學(xué)相關(guān)領(lǐng)域，北京科技大學(xué)率先開發(fā)出了純交互式汽車模擬駕駛培訓(xùn)系統(tǒng)，使駕駛員達(dá)到了如同真實(shí)駕駛一樣身臨其境的感覺，效果突出。綜合看來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有三個(gè)基本特點(diǎn)，即沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）和構(gòu)想性（imageination）。這些特點(diǎn)使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域擁有極大地潛力，主要體現(xiàn)在五個(gè)方面：虛擬課堂、虛擬實(shí)訓(xùn)室、虛擬校園、遠(yuǎn)程教育和科學(xué)研究。

二、汽車檢測與維修專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀

目前，各大中專院校汽車專業(yè)教學(xué)普遍教學(xué)過程為：首先用多媒體講解各系統(tǒng)及部件的構(gòu)造演示及工作原理；其次教師在實(shí)訓(xùn)室拆裝演練示范給學(xué)生；再次學(xué)生根據(jù)教師操作不斷練習(xí)，教師指導(dǎo)解決學(xué)生練習(xí)過程中出現(xiàn)的問題；最后教師以小組為單位考核評價(jià)。這種傳統(tǒng)教學(xué)和考核模式顯然存在較大問題，突出表現(xiàn)在：

（一）教師精力有限，時(shí)間有限

在學(xué)生汽車拆裝練習(xí)過程中教師不可能做到對每個(gè)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)和糾正。勤奮好學(xué)的學(xué)生能夠及時(shí)得到教師的指導(dǎo)，對于約束能力較差、學(xué)習(xí)欠主動(dòng)的學(xué)生很可能就不會(huì)或較少受到教師的指導(dǎo)。長此以往，勤奮學(xué)生表現(xiàn)越來越好，懶惰學(xué)生表現(xiàn)越來越差。導(dǎo)致學(xué)生兩級分化嚴(yán)重。

（二）實(shí)訓(xùn)設(shè)備損耗較大，易出現(xiàn)意外風(fēng)險(xiǎn)

學(xué)生學(xué)完理論課首次拆裝訓(xùn)練時(shí)，對部件缺乏系統(tǒng)的認(rèn)知。在拆裝過程中容易出現(xiàn)意外安全風(fēng)險(xiǎn)或因操作不熟練造成設(shè)備損壞等狀況。同時(shí)，重復(fù)的拆裝也會(huì)使設(shè)備零部件過早損耗甚至損壞。

（三）實(shí)訓(xùn)設(shè)備陳舊，更新不及時(shí)

汽車技術(shù)飛速發(fā)展，院校中新的實(shí)訓(xùn)設(shè)備從招標(biāo)到安裝使用往往需要較長的時(shí)間。使得設(shè)備安裝使用不久大多已經(jīng)不再是當(dāng)前市面的主流產(chǎn)品。這樣致使學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生與企業(yè)所需的技能人才脫節(jié)。造成學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生技能追趕不上汽車技術(shù)發(fā)展的局面。另一方面，學(xué)校在資金方面也無法滿足實(shí)訓(xùn)設(shè)備的快速更新?lián)Q代。

（四）場地、工位受限，一體化教學(xué)實(shí)施困難

汽車實(shí)訓(xùn)設(shè)備往往較大，移動(dòng)困難。安裝占用空間大。在有限的實(shí)訓(xùn)空間內(nèi)，設(shè)備安裝量受限。造成同一專業(yè)學(xué)生學(xué)完理論課程只能排隊(duì)練習(xí)實(shí)操的現(xiàn)象。少數(shù)班級甚至出現(xiàn)理論課全部學(xué)完后統(tǒng)一進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練的現(xiàn)象。完全違背了汽修專業(yè)工學(xué)一體化的教學(xué)模式。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽修專業(yè)應(yīng)用必要性

（一）激發(fā)學(xué)生興趣，提高教學(xué)質(zhì)量

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，擺脫了傳統(tǒng)的教師講解學(xué)生聽記的模式。它能夠模擬真實(shí)場景，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行訓(xùn)練。這樣學(xué)習(xí)就像玩游戲一樣，把原本乏味的教學(xué)和重復(fù)的實(shí)訓(xùn)操作變得有趣。有利于激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。

（二）促進(jìn)教學(xué)改革，改變教學(xué)方式

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)，打破了地域和時(shí)空限制。學(xué)生只需一臺(tái)簡單的VR設(shè)備就可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)。這不僅突破了傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)間和空間限制而且使教師和學(xué)生的身份得以轉(zhuǎn)變。學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，成為學(xué)習(xí)的真正主導(dǎo)者和參與者。教師只需適當(dāng)啟發(fā)即可達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。真正解放了教師，使教師轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，將精力集中在教學(xué)改革上。

（三）降低成本、拓展教學(xué)知識面

虛擬軟件代替大量實(shí)訓(xùn)設(shè)備，不僅減少了設(shè)備使用，而且減輕了耗材的使用，降低實(shí)訓(xùn)成本。傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容固定，對某些部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理只能通過PPT形式展示。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)展示，使學(xué)生對部件有全方位的認(rèn)識，大大拓展教學(xué)知識面。

（四）操作安全，降低風(fēng)險(xiǎn)，提高效率

實(shí)訓(xùn)過程中存在安全隱患，一個(gè)小的步驟不當(dāng)，都可能發(fā)生危險(xiǎn)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)先在VR設(shè)備上進(jìn)行模擬操作，等完全熟練后再實(shí)際訓(xùn)練。降低了真實(shí)操作過程中的錯(cuò)誤，有效提高實(shí)訓(xùn)效率，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。有利于培養(yǎng)學(xué)生安全操作的好習(xí)慣。

（五）豐富考核評價(jià)方式

傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)對學(xué)生的考核評價(jià)方式單一。運(yùn)用虛擬仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)在軟件上直接考核學(xué)生。而且可以把學(xué)生在虛擬拆裝操作的準(zhǔn)確度和速度作為評價(jià)指標(biāo)。系統(tǒng)自動(dòng)記錄學(xué)生的整個(gè)操作過程步驟，做到科學(xué)評價(jià)也利于學(xué)生的改錯(cuò)糾正。

四、結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車檢測與維修專業(yè)教學(xué)過程中體現(xiàn)出的優(yōu)勢明顯。能夠有效緩解教學(xué)設(shè)備緊張局面，盡可能降低學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中的安全隱患，有助于解決汽車維修實(shí)訓(xùn)中不可視、不可摸等危險(xiǎn)實(shí)訓(xùn)課題。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生想象力和創(chuàng)造力。使教師得到解放，教學(xué)水平得到提高，提升院校的整體教學(xué)水平和質(zhì)量。應(yīng)用前景廣闊。

（作者單位：山東技師學(xué)院）