周定武

（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院，湖南株洲 412001）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，不斷衍生出各種先進(jìn)技術(shù)，為我國高職教育教學(xué)改革提供了更多可以利用的手段。特別是VR/AR 技術(shù)，將其運(yùn)用于汽車專業(yè)課教學(xué)，能夠進(jìn)一步強(qiáng)化教學(xué)的直觀性、全面性，不僅有利于促進(jìn)學(xué)生專業(yè)技能的提升，也推動(dòng)了“理實(shí)”教學(xué)模式的形成，這一技術(shù)與教育教學(xué)相結(jié)合，對于教師和學(xué)生的發(fā)展皆具有積極作用[1-3]。通過使用VR/AR 技術(shù)，能夠?qū)⒊橄蟮钠噷I(yè)知識變得更加直觀、具象，其能將汽車的組成構(gòu)件、組合形式等內(nèi)容利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行呈現(xiàn)，便于學(xué)生更好地理解和掌握相關(guān)課程知識。因此，在高職汽車專業(yè)課教學(xué)中，教師應(yīng)積極引入VR/AR 技術(shù)，創(chuàng)建新型教學(xué)平臺和模式，提高教學(xué)水平。

1 VR/AR技術(shù)發(fā)展背景與現(xiàn)狀

在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展背景下，VR/AR 技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用，其在高職汽車專業(yè)教學(xué)中也發(fā)揮著積極作用。VR/AR 技術(shù)衍生出來的教學(xué)產(chǎn)品十分豐富，且具有交互性、沉浸性等優(yōu)勢，基于VR/AR 技術(shù)開展課程教學(xué)，能夠讓學(xué)生在虛擬仿真環(huán)境中如身臨其境般進(jìn)行操作和實(shí)踐[4-6]。加之5G 時(shí)代的到來，更是促進(jìn)了VR/AR 技術(shù)在現(xiàn)代教育教學(xué)中應(yīng)用的深度，這為我國高職汽車專業(yè)教學(xué)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。2020 年，在線教育發(fā)展進(jìn)入新階段，5G 技術(shù)促進(jìn)了在線教育的發(fā)展，在信息化技術(shù)的加持下創(chuàng)新了教育理念、教學(xué)模式，這對于構(gòu)建新型教育體系發(fā)揮了重要作用?；诖?，未來高職教育需要科技引領(lǐng)，需要利用科技手段對課堂教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新，需要對計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步探索和開發(fā)，以更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。目前，在高職汽車專業(yè)課程教學(xué)中，VR/AR 技術(shù)正在發(fā)揮重要作用，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建智能化教育環(huán)境已是教育發(fā)展的趨勢，可以為學(xué)生打造自主學(xué)習(xí)及體驗(yàn)學(xué)習(xí)的新型學(xué)習(xí)模式。

2 VR/AR技術(shù)的概念及特征

VR（Virtual Reality）技術(shù)，就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其中包含了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、沉浸式VR 等技術(shù)，其是將計(jì)算機(jī)3D 圖形、仿真、傳感等技術(shù)有效融合在多維信息空間中創(chuàng)建虛擬信息環(huán)境的一種技術(shù)。而AR（Augmented Reality）技術(shù)則是一種利用高速攝像機(jī)及快速處理技術(shù)而生成虛擬物體、場景或系統(tǒng)的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。運(yùn)用此技術(shù)，能夠?yàn)橛脩魩砩砼R其境般的感受和體驗(yàn)，增強(qiáng)教學(xué)的沉浸感和交互感，相較于傳統(tǒng)教學(xué)形式，其能進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)感，從而能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

VR/AR 技術(shù)主要有以下三個(gè)特征：（1）交互性，即用戶在虛擬環(huán)境中能借助鍵盤、鼠標(biāo)等設(shè)備來操控事物的難易程度及得到反饋的自然程度；（2）想象性，是指用戶在與虛擬環(huán)境互動(dòng)過程中而獲取感性及理性的認(rèn)識，從而達(dá)到深化概念、激發(fā)想象及提高認(rèn)知質(zhì)量的效果；（3）沉浸性，即利用頭盔、立體耳機(jī)等設(shè)備強(qiáng)化用戶的體驗(yàn)，用戶猶如在真實(shí)的場景之中，同時(shí)也能與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。

3 VR/AR 技術(shù)在高職汽車專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用的探索性研究

將計(jì)算機(jī)技術(shù)與教育教學(xué)有機(jī)結(jié)合已是教育現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。VR/AR 技術(shù)因具有交互性、沉浸性等優(yōu)勢，在高職汽車專業(yè)課中的應(yīng)用受到認(rèn)可，VR/AR 技術(shù)的應(yīng)用不僅增強(qiáng)了教學(xué)體驗(yàn)性，也很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)受空間、時(shí)間限制的不足，為學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)和體驗(yàn)的新方式。

3.1 師生觀念的改變

在傳統(tǒng)的高職汽車專業(yè)授課中，多采取“理論+實(shí)操”模式，通常都是以講授和演練的形式開展，學(xué)生學(xué)習(xí)自主性較低，且未將兩者實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合。而融合VR/AR 技術(shù)，能夠?yàn)閷W(xué)生帶來體驗(yàn)式學(xué)習(xí)環(huán)境，有助于促進(jìn)其學(xué)習(xí)自主性的提升。新時(shí)期教學(xué)理念倡導(dǎo)“以學(xué)生為中心”，強(qiáng)調(diào)教師的引導(dǎo)作用，師生的觀念均逐漸發(fā)生變化，教師認(rèn)識到了學(xué)生發(fā)展自我探究意識的必要性。VR/AR 技術(shù)主要利用的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，借此創(chuàng)建和實(shí)景相同或類似的虛擬場景，將其融入教學(xué)中則能轉(zhuǎn)變師生以往的互動(dòng)形式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[7-8]。

3.2 教學(xué)形式靈活多樣

基于VR/AR 技術(shù)的教學(xué)，形式更加靈活多樣，能大大提高教學(xué)效率及效果。伴隨5G 技術(shù)的快速發(fā)展與更新迭代，VR/AR 教學(xué)資源變得越來越豐富，進(jìn)一步推動(dòng)了虛擬化教學(xué)形式的靈活多樣，即學(xué)生可以不受時(shí)間及空間的限制，靈活開展對汽車專業(yè)知識與技能的學(xué)習(xí)和操作。

3.3 教學(xué)情景逼真

VR/AR 技術(shù)實(shí)際上就是結(jié)合實(shí)際場景及虛擬技術(shù)創(chuàng)建模擬環(huán)境，以此增強(qiáng)教學(xué)體驗(yàn)感，故在教學(xué)中得到廣泛運(yùn)用。對于高職汽車專業(yè)而言，VR/AR 技術(shù)能全面加工出汽車及其各種零部件，學(xué)生能夠進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝、檢修等操作，同時(shí)系統(tǒng)還能結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行針對性講解[9-11]。

4 VR/AR技術(shù)在高職汽車專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

基于VR/AR 技術(shù)的高職汽車專業(yè)課增強(qiáng)了教學(xué)的實(shí)踐性，有利于培養(yǎng)學(xué)生“理實(shí)”結(jié)合能力和創(chuàng)造能力。在此基礎(chǔ)上，教師可結(jié)合教學(xué)內(nèi)容開展針對性教學(xué)，這對于高職汽車專業(yè)課的教學(xué)改革和創(chuàng)新具有促進(jìn)作用。

4.1 VR/AR 技術(shù)在汽車專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用

基于VR/AR 技術(shù)開展專業(yè)課教學(xué)，可利用計(jì)算機(jī)、仿真等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對汽車各部位零部件及設(shè)備的創(chuàng)建，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可借助相關(guān)設(shè)備進(jìn)行模擬實(shí)操。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生能全方位了解汽車每一處的構(gòu)造及構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)性。學(xué)生能一邊觀察一邊聽教師的講解，既能加深對理論知識的理解，也能加深對汽車構(gòu)造的認(rèn)識，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的體驗(yàn)感和真實(shí)感，有助于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。

4.2 VR 技術(shù)在汽車類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

在高職汽車專業(yè)教學(xué)中，可將VR/AR 技術(shù)運(yùn)用在駕駛實(shí)驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝教學(xué)、汽車實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐教學(xué)。通過VR/AR 技術(shù)能夠創(chuàng)建汽車駕駛的運(yùn)行環(huán)境和操作的虛擬效果，讓學(xué)生猶如身臨其境，真實(shí)地看到駕駛過程中的車輛、建筑等事物，能有效鍛煉學(xué)生的駕駛知識和駕駛技能。在汽車拆裝教學(xué)中，學(xué)生能夠根據(jù)VR/AR 技術(shù)創(chuàng)建的虛擬場景全方位觀察整車、發(fā)動(dòng)機(jī)及其各個(gè)部位的零部件，通過鼠標(biāo)和鍵盤的操作能夠靈活對汽車零部件進(jìn)行模擬拆裝，同時(shí)在計(jì)算機(jī)設(shè)備上還能完成對拆卸、組裝過程及裝配結(jié)果的分析，這樣不僅能鍛煉學(xué)生對汽車零部件的拆裝能力、熟悉各個(gè)零部件構(gòu)件之間的關(guān)系，還能提高教學(xué)指導(dǎo)效果和教學(xué)效率[12-14]。通過這種反復(fù)實(shí)驗(yàn)、對比，學(xué)生能更好地發(fā)現(xiàn)汽車零部件之間存在的裝配問題，從而提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

5 基于VR/AR技術(shù)的高職汽車專業(yè)課教學(xué)平臺開發(fā)與實(shí)踐

實(shí)訓(xùn)教學(xué)是高職汽車專業(yè)教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其可以結(jié)合VR/AR 技術(shù)優(yōu)勢及特性加強(qiáng)對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。基于VR/AR 技術(shù)的高職汽車專業(yè)教學(xué)不僅增強(qiáng)了教學(xué)交互性，并且還能進(jìn)行反復(fù)分析與評價(jià)，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。本文以湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院為例，其建立了基于VR/AR 技術(shù)的汽車專業(yè)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺，此平臺涉及汽車檢測與維修、汽車運(yùn)用與維修等不同課程內(nèi)容。同時(shí)，在此平臺中還能根據(jù)課程需求導(dǎo)入不同的教學(xué)內(nèi)容，在虛擬教學(xué)環(huán)境中完成相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)。

5.1 興趣為基，任務(wù)引領(lǐng)

在目前高職汽車專業(yè)課中，通常都會運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，將VR/AR 技術(shù)融入汽車專業(yè)教學(xué)，也屬于一種任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，即以教學(xué)任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，并將任務(wù)貫穿在課前、課中及課后，以此讓學(xué)生能夠自主展開學(xué)習(xí)和探索。湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院創(chuàng)建了“基于終端VR 汽車教育實(shí)訓(xùn)平臺”，主要內(nèi)容包含發(fā)動(dòng)機(jī)檢修、底盤檢修與新能源汽車檢修。以發(fā)動(dòng)機(jī)部分為例，在教學(xué)中，教師會事先布置好三個(gè)階段的學(xué)任務(wù)，學(xué)生只有完成上一階段的任務(wù)才能進(jìn)入下個(gè)學(xué)習(xí)階段。在此過程中利用VR/AR 技術(shù)創(chuàng)建虛擬仿真環(huán)境，一是解決了受時(shí)間與空間限制的教學(xué)問題，二是能強(qiáng)化學(xué)生對汽車專業(yè)知識及結(jié)構(gòu)的理解，更好地掌握汽車運(yùn)動(dòng)原理和裝配方式。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，不僅能使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，還能有效激發(fā)他們的探究積極性，使其開展自主性學(xué)習(xí)，進(jìn)而提高汽車專業(yè)教學(xué)的實(shí)際效果。

5.2 反復(fù)操作，技能強(qiáng)化

在傳統(tǒng)的汽車專業(yè)課程教學(xué)中，教師會將汽車及零部件的損耗問題作為重點(diǎn)考量因素，但是在一般情況下，學(xué)校設(shè)備的更新速度滿足不了教學(xué)需求，這就影響了最終的教學(xué)效果。而有了VR/AR 技術(shù)，能很好地解決這一問題，即學(xué)生能通過虛擬技術(shù)反復(fù)操作和訓(xùn)練，教師不用再考慮設(shè)備損耗問題，學(xué)生的技能也能得到有效的鍛煉與提升。基于VR/AR 技術(shù)的汽車專業(yè)實(shí)訓(xùn)平臺可利用虛擬技術(shù)進(jìn)行汽車拆裝、檢修等內(nèi)容的訓(xùn)練，既有助于完善教學(xué)設(shè)計(jì)，也能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、自主性，同時(shí)在反復(fù)操作練習(xí)中，學(xué)生也能牢固掌握相關(guān)知識與技能，大幅度降低其不規(guī)范操作的概率，從而強(qiáng)化專業(yè)能力。

5.3 培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)

對于高職教育而言，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)是重點(diǎn)任務(wù)之一，而在實(shí)訓(xùn)平臺中學(xué)生的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)均能得到鍛煉和提升。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，教師可將工作實(shí)際需求及能力要求納入實(shí)訓(xùn)，比如可將“6S”管理融入實(shí)訓(xùn)中，這樣能讓學(xué)生在操作中形成良好的職業(yè)素養(yǎng)，為日后發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

綜上所述，在高職汽車專業(yè)課中融入VR/AR 技術(shù)已是現(xiàn)代教育的發(fā)展趨勢，也是現(xiàn)代教學(xué)的有力手段，有利于實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的融合。在教學(xué)中，教師可根據(jù)這一教學(xué)模式的優(yōu)勢及特性，設(shè)計(jì)針對性的教學(xué)內(nèi)容和方式，建立全面的實(shí)訓(xùn)平臺，不僅有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也能很好地培養(yǎng)他們的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)。另外，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展教學(xué)，教師應(yīng)注意與實(shí)際工作要求相結(jié)合，確保教學(xué)設(shè)計(jì)能夠真正讓學(xué)生達(dá)到實(shí)訓(xùn)效果，使學(xué)生的實(shí)踐操作能力得到提升，為未來就業(yè)奠定基礎(chǔ)。