萬飛

摘 要：將VR虛擬模擬（簡稱“VR技術(shù)”）應用于汽車專業(yè)實訓教學是高職院校發(fā)展的必然趨勢。本文以VR技術(shù)在高職院校發(fā)動機拆裝實訓教學應用中的研究為核心，分三部分對發(fā)動機拆裝進行研究。首先，本文對VR技術(shù)在發(fā)動機拆裝實訓教學中的優(yōu)勢進行論述。其次，本文對VR技術(shù)在發(fā)動機拆裝實訓教學中的教學方法進行了設(shè)計。最后，本文對VR技術(shù)在發(fā)動機拆裝實訓教學中的具體應用進行了研究。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù) 虛擬模擬 發(fā)動機拆裝

Abstract：The application of VR virtual simulation （referred to as "VR technology"） in automotive professional training and teaching is an inevitable trend in the development of higher vocational colleges. This paper takes the VR technology in the engine disassembly and assembly training teaching application of higher vocational colleges as the core， and is divided into three parts to study the engine disassembly and assembly. First of all， this article discusses the advantages of VR technology in engine disassembly and assembly training teaching. Secondly， this article designs the teaching method of VR technology in engine disassembly and assembly training teaching. Finally， this article studies the specific application of VR technology in engine disassembly and assembly training teaching.

Key words：VR technology， virtual simulation， engine disassembly and assembly

1 VR虛擬模擬技術(shù)在汽車發(fā)動機拆裝實訓教學中的優(yōu)勢

1.1 創(chuàng)新教學方法，提升學生學習興趣

通過VR虛擬模擬技術(shù)教學，其相當于將傳統(tǒng)的實訓工位及發(fā)動機臺架實物放置到VR課堂上，這樣就能讓專業(yè)實訓教學不再只是單純的部件認知。該技術(shù)不僅可以給學生提供專業(yè)的學習圖片、動畫以及視頻的呈現(xiàn)，學生能夠直接參與到模擬環(huán)境中。而且還可以建設(shè)虛擬的實訓車間場景，能夠為學生提供多方面的視覺體驗，學生能夠身臨其境進入實物周圍，對發(fā)動機實物進行全方位的拆裝和認知，操作更加豐富。而且在實訓過程中，如果學生感到乏味，平臺也可以提供游戲式的教學模式，從而提升學生的學習動力，激發(fā)學生的學習興趣。

1.2 提高學生學習效率，優(yōu)化考核模式

學生在VR虛擬模擬場景中熟悉了汽車發(fā)動機的各零部件，以及拆卸的具體流程之后，再到真實發(fā)動機臺架實物上進行拆裝，有利于提升學生的學習效率。傳統(tǒng)的實訓教學考核方式是實驗工單，使用VR虛擬模擬仿真系統(tǒng)能夠?qū)@種傳統(tǒng)考核方式進行優(yōu)化，該平臺會對學生拆卸操作流程的精確度和工具的正確使用情況，以及拆卸的速度進行評定，系統(tǒng)地對學生的拆卸操作進行評分，結(jié)束后學生還可以查看自己的評分報告或打印出來，知道自己的拆卸流程錯誤操作以及其他扣分項，以便于下次拆裝。優(yōu)化了考核方式，打破了傳統(tǒng)教師以實驗工單的方式對學生進行評分。

1.3 增加實訓教學深度與寬度

在對發(fā)動機進行拆裝時，其中存在一些危險性較高的操作，從而限制了學生的深入學習以及對知識的挖掘與探索。如果將VR虛擬模擬技術(shù)使用在該實驗中，不但可以降低實驗的安全性，避免一些不安全事項的發(fā)生，而且還可以增加實驗的深度，以便于學生對知識的深入挖掘。而且隨著汽車技術(shù)和先進設(shè)備的不斷更新，高職院?？紤]到專業(yè)的建設(shè)與發(fā)展，需要不斷的購買新的實驗設(shè)備才能夠彌補技術(shù)上的不足。如果使用VR虛擬模擬技術(shù)就只需要對學生學習內(nèi)容進行更新，與時俱進，進而讓學生在新內(nèi)容新技術(shù)的背景下學習，學生才會學到新的知識和技能，繼而加強了汽車發(fā)動機實訓教學的寬度。

2 VR虛擬模擬技術(shù)在汽車發(fā)動機拆裝實訓教學中的教學設(shè)計

通過選取兩個汽車檢測與維修技術(shù)專業(yè)班級為例。每班選取10人，共20人進行教學。一班為第一組，共分為兩個小組，一個小組選一個負責人，每個小組另選3人作為輔助，對汽車發(fā)動機進行拆裝。

2.1 安全教育

實體拆裝的班級要注意工具的正確使用，場地安全和拆裝流程安全，避免發(fā)動機部件掉地砸到自己。使用VR設(shè)備拆裝的班級注意設(shè)備的使用安全，當進行虛擬拆裝時，周圍必須要有人輔助。

2.2 教學任務布置

一班用傳統(tǒng)的工位和工具對發(fā)動機進行實體拆裝，二班用VR設(shè)備進行虛擬模擬拆裝，最后用相同的標準進行考核評價，對比兩個班學生的知識掌握情況。

2.3 拆裝過程

在拆裝時，應嚴格遵守發(fā)動機拆裝流程及步驟，從上往下、從外到內(nèi)的拆裝順序，依次從拆卸，切記不要違規(guī)操作。

2.4 工位清潔與整理

兩個小組要把自己的工具正確有序的放到工具箱的相應位置，而且要對自己的實訓工位和場地進行5S清潔和整理。

2.5 教師考核

系統(tǒng)會對第二小組的工具正確使用，拆裝流程規(guī)范，工位和場地的清潔進行評分，并根據(jù)拆裝的所有項目進行綜合的評價打分。第一小組的實訓操作內(nèi)容通過上交實訓工單，由專業(yè)實訓指導教師進行評分。

2.6 小組對比考核

最后每個小組隨機選取5人進行對比考核，首先由實訓指導教師對發(fā)動機部件認知進行考核，其次再用VR虛擬模擬系統(tǒng)對發(fā)動機的拆裝進行考核，最后再用一套完整的實訓檢測題對發(fā)動機各部件的功能以及拆裝流程進行進行考核。

3 VR虛擬模擬技術(shù)在汽車發(fā)動機拆裝實訓教學中的具體應用

3.1 建立虛擬模擬實訓工位及車間

VR技術(shù)有著虛擬模擬的功能，能在系統(tǒng)里建設(shè)虛擬實訓車間場景。學生可在建立的實訓車間進行漫游，通過手柄上按鍵的操作可以調(diào)整自己在不同的位置不同的方位進行學習，通過頭盔和眼鏡學生可以看清發(fā)動機的每一個部件及其工作過程。學生也可對發(fā)動機進行虛擬模擬人機交互結(jié)構(gòu)認知、自動拆裝以及手動拆裝過程進行教學。學生在拆裝過程中能夠使用手柄進行虛擬拆裝，通過頭盔能看到拆裝的發(fā)動機零部件。在整個拆裝過程中，學生可以把發(fā)動機及其所有零部件進行任意角度的旋轉(zhuǎn)拆裝，進而讓學生對汽車發(fā)動機零部件有了更加細致的了解。通過虛擬實訓車間和工位的建立，可以減少學校在實訓方面投入的經(jīng)費，不用花更多的經(jīng)費去建設(shè)真實性的實訓工位和教室，降低了實訓成本。學校也可以把用來建立實訓室的經(jīng)費用在其它重要教學設(shè)備上。而且通過建立虛擬實訓車間和工位，讓學生的大腦和眼睛得到了直觀性的體驗。在班級人數(shù)較多的情況下，可以合理分組并多開幾臺VR設(shè)備，還能夠解決場地和工位不夠的局限性。

3.2 進行虛擬模擬拆裝

使用VR虛擬模擬技術(shù)對汽車發(fā)動機進行虛擬拆裝。而在拆裝過程中，學生可以通過手炳和頭盔裝置進行360°的位置旋轉(zhuǎn)以及可以調(diào)整人與虛擬發(fā)動機的距離，目的是方便認知和拆裝。用手柄激光指準零部件，它還會顯示零部件的名稱及作用，最后還可以把所有的零配件組裝起來變成一個完整的發(fā)動機，通過頭盔和眼鏡看清它的工作過程，具有整體、透明、展開三種功能狀態(tài)，通過手柄可選擇并切換，并可抓取部件進行任意角度觀看。從而讓學生對發(fā)動機零部件有了更深的認識，有效降低了教學設(shè)備受損和學生安全等問題，大大節(jié)省了實訓的教學成本。

3.3 進行虛擬模擬拆裝考核

實訓的最終目的是讓學生獲得更多的技能，而在這一過程中教學的考核機制就變得非常重要了。VR技術(shù)能夠?qū)W生的拆裝流程進行監(jiān)控，如果學生出現(xiàn)一些不規(guī)范的操作，系統(tǒng)就會進行智能警告和會做出一些相應的改善。還會對學生拆裝的規(guī)范度和錯誤操作進行記錄，之后會把拆裝過程中的所有數(shù)據(jù)進行打印，并最終自動分析評分。學生通過數(shù)據(jù)分析，能夠?qū)ψ约旱牟鹧b過程進行自我反思和總結(jié)，最后指導教師根據(jù)相應的數(shù)據(jù)對學生做出一些評價和提出一些建議，從而提高了學生的學習能力和實訓的教學質(zhì)量。

4 結(jié)語

將VR虛擬模擬技術(shù)應用于汽車實訓教學是高職院校發(fā)展的必然趨勢，首先它能夠很好地完善實訓場地，優(yōu)化教學過程，培養(yǎng)具有工匠精神的新技能人才。其次還可以幫助學生解決高風險實驗操作問題，同時也可以解決高職院校實訓設(shè)備不足以及設(shè)備落后等難題。綜合運用信息化平臺技術(shù)，有利于促進教師“啟發(fā)式”教學，在教學演示的同時，教師將教學內(nèi)容以最直接的形式傳遞給學生，這將大大地提高教學質(zhì)量，更有利于實踐人才方案的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1]王鶴鵬. 基于VR技術(shù)的汽車拆裝實訓課教學改革探索[J].科技風，2016（19）：31-31.

[2]林海彬. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車拆裝實訓中的應用[J]，2017.

[3]王長亮. VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車專業(yè)實訓教學中的應用[J]，2017.