基于虛擬教學(xué)技術(shù)的中職汽修教學(xué)創(chuàng)新研究

趙海曼

摘? 要 當(dāng)前中職院校在師資力量、教學(xué)設(shè)備、企業(yè)銜接等客觀條件上存在相當(dāng)多困難，導(dǎo)致教師在汽修技能實訓(xùn)這一教學(xué)環(huán)節(jié)很難達到培養(yǎng)目標(biāo)?；谔摂M教學(xué)技術(shù)在中職汽修專業(yè)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用，改變傳統(tǒng)中職汽修教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，提升教師教學(xué)能力，同時促進各地區(qū)教育資源公平分配。

關(guān)鍵詞 中職;汽修專業(yè);虛擬教學(xué)技術(shù);實訓(xùn)教學(xué);虛擬教學(xué)平臺

中圖分類號：G712? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）09-0049-03

0? 引言

筆者通過對我國職業(yè)教育的研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前中職汽修專業(yè)技能培訓(xùn)還是以單向灌輸式教學(xué)模式為主，教學(xué)模式單一，不能有效激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。尤其是對汽修專業(yè)十分重要的實訓(xùn)階段，部分院校師資力量有限，教學(xué)平臺陳舊，優(yōu)質(zhì)的信息化教育資源無法得到高效利用和公平分配。而虛擬教學(xué)技術(shù)作為一種重要的信息技術(shù)教學(xué)手段，在中職汽修專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用愈加廣泛，隨著VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實）技術(shù)的逐步成熟，沉浸式新型教學(xué)模式大大降低了新技術(shù)的學(xué)習(xí)難度，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，具有很大的應(yīng)用潛力。

1? 虛擬教學(xué)技術(shù)的特點

1.1? 沉浸式學(xué)習(xí)體驗

通過虛擬教學(xué)平臺對汽修設(shè)備、車輛設(shè)備進行高精度模擬，可對汽修常用工具和數(shù)據(jù)庫中有的汽車進行多角度的靜態(tài)觀察和動態(tài)組裝（包括組裝過程中需要的工具）。通過運用虛擬教學(xué)技術(shù)，學(xué)生能夠通過親自上手操作各個設(shè)備、車輛，從而更加全面地了解實際汽修過程中所使用的各種儀器設(shè)備的構(gòu)造、拆裝和操作方式。通過使用HTC VIVE等虛擬現(xiàn)實套件，使學(xué)生完全沉浸于虛擬的3D汽修學(xué)習(xí)環(huán)境中，不僅學(xué)習(xí)真機實訓(xùn)中的汽修知識，還可以學(xué)習(xí)各個零部件結(jié)構(gòu)、重要組件運行原理。

1.2? 滿足學(xué)生的個性化需求

在日常教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，中職實訓(xùn)過程中普遍存在師資力量匱乏的問題，學(xué)生無法獲得有經(jīng)驗教師的一對一的指導(dǎo);同時因為實訓(xùn)設(shè)備短缺或陳舊，學(xué)生很難獲得高效的實訓(xùn)練習(xí)。而虛擬教學(xué)技術(shù)在解決教師匱乏這一難題的同時，可以讓每個學(xué)生根據(jù)自己學(xué)習(xí)的不同程度進行學(xué)習(xí)內(nèi)容的定制，滿足個性化需求。

1.3? 避免實訓(xùn)危險

在汽修專業(yè)實訓(xùn)過程中因使用設(shè)備較多，電路較復(fù)雜，各種設(shè)備和電的混合使用存在一定的危險性。而中職院校學(xué)生年齡較小，且處于初學(xué)階段，風(fēng)險意識不足，容易因錯誤操作引發(fā)危險。虛擬教學(xué)技術(shù)通過模擬手段，可以彌補實訓(xùn)教學(xué)的弊端，避免實訓(xùn)中的危險。

1.4? 節(jié)省費用，提高效率

汽修專業(yè)實訓(xùn)需要多種設(shè)備和車輛，并且每年都需要根據(jù)汽修技術(shù)的更新進行實訓(xùn)設(shè)備的更新，這一工作給中職院校帶來較大的設(shè)備資金壓力。而虛擬教學(xué)技術(shù)和設(shè)備價格相對低廉，每年的更新和維護費用也較低，同時可以通過多系統(tǒng)多模塊相結(jié)合的方式來擴展教學(xué)模塊，根據(jù)教學(xué)需求增加設(shè)備、車輛的虛擬拓展模塊，緊隨市場各種技術(shù)最新發(fā)展需求。同時，虛擬教學(xué)軟件可以重復(fù)使用，從而節(jié)約大筆的實訓(xùn)費用支出。

1.5? 突破教學(xué)的時空限制

虛擬教學(xué)技術(shù)通過“互聯(lián)網(wǎng)+”的應(yīng)用，可以實現(xiàn)多人同時在線學(xué)習(xí)，教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)都不會再受時間、空間的限制，除了使用VR設(shè)備進行人人、人機互動以外，還可以通過移動端進行隨時隨地的操作學(xué)習(xí)。與傳統(tǒng)實訓(xùn)儀器設(shè)備操作相比，虛擬教學(xué)技術(shù)還建立了可進行信息共享的交互界面，豐富了教師的教學(xué)手段，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)效率，降低了對實訓(xùn)設(shè)備的損耗。

2? 虛擬教學(xué)技術(shù)在新能源汽車維修上的應(yīng)用實踐

目前，傳統(tǒng)汽車行業(yè)因面臨能源和環(huán)境問題而遇到發(fā)展瓶頸，而通過大力發(fā)展新能源汽車是解決這一問題并優(yōu)化汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要舉措。為了適應(yīng)汽車行業(yè)發(fā)展需求，讓中職汽修專業(yè)學(xué)生進入社會時具有更強的行業(yè)競爭力，各中職院校汽修專業(yè)也開始開設(shè)新能源汽車技術(shù)等課程。然而在教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)新能源車輛電路復(fù)雜、電壓高、新技術(shù)應(yīng)用多、故障實例少、教學(xué)資料匱乏，導(dǎo)致出現(xiàn)汽修實訓(xùn)教學(xué)“三高”情況，即知識難度高、實訓(xùn)危險性高、硬件成本高，限制了電動汽車汽修教學(xué)培訓(xùn)的高效開展。隨著虛擬教學(xué)技術(shù)日益成熟并應(yīng)用于中職院校汽修專業(yè)教學(xué)之中，這一教學(xué)難題也必將得到解決。

2.1? 虛擬教學(xué)技術(shù)應(yīng)用于汽修專業(yè)理論教學(xué)

在汽修專業(yè)理論教學(xué)過程中，可通過虛擬教學(xué)技術(shù)建立車輛關(guān)鍵部件的模型，并可以在課堂上建立全景化教學(xué)模式，將車輛工作原理及各部分內(nèi)部構(gòu)造通過動畫的形式生動地展現(xiàn)給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，輔助學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)，大大提高課堂教學(xué)效率。如在教學(xué)混合動力新能源電動汽車的動力系統(tǒng)工作原理時，由于有串聯(lián)式、并聯(lián)式、混合式等多種動力模式，且動力系統(tǒng)相比傳統(tǒng)燃油車輛更加復(fù)雜，僅依靠簡單的多媒體展示，學(xué)生無法深刻理解其工作原理。通過應(yīng)用虛擬教學(xué)技術(shù)，學(xué)生可以觀察發(fā)動機、電動機、發(fā)電機在實際工作中的動力變化，當(dāng)汽車爬坡時，電動機和發(fā)動機同時向傳動機構(gòu)提供動力;當(dāng)車速達到目標(biāo)速度時，汽車變?yōu)榭堪l(fā)動機提供動力。通過為學(xué)生展示不同種類動力模式的工作原理，深入淺出地為學(xué)生展示新能源汽車的理論知識，提高教學(xué)效率。

2.2? 虛擬教學(xué)技術(shù)應(yīng)用于汽修專業(yè)駕駛培訓(xùn)

想要成為一名合格的汽修技術(shù)人員，就必須了解車輛的零部件功能及運行情況，而通過試車能夠幫助技術(shù)人員更快確診汽車問題所在，因此，學(xué)生在汽修專業(yè)學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)汽車駕駛技術(shù)是有必要的。然而中職院校學(xué)生部分還未成年，不能進行駕照學(xué)習(xí)，而虛擬教學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)使學(xué)生可以通過虛擬駕駛進行汽車駕駛技術(shù)的提前學(xué)習(xí)，為畢業(yè)后的駕照學(xué)習(xí)做好充分的準(zhǔn)備。同時，虛擬駕駛學(xué)習(xí)過程十分有趣，且不受時間和空間等條件的限制，節(jié)省了學(xué)習(xí)成本，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3? 虛擬教學(xué)技術(shù)應(yīng)用于新能源汽車實訓(xùn)

隨著新能源汽車的普及，汽車電氣化程度的增加，新能源汽車的電路故障排除已經(jīng)成為汽修教學(xué)的重點和難點。傳統(tǒng)汽修電路排障存在危險性高、實車易損壞、教學(xué)內(nèi)容更新較快的特點，限制了汽修電路排障教學(xué)開展。而虛擬教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用能夠真實模擬所有的新能源車輛電路故障，同時為學(xué)生提供多種排障工具，如虛擬故障診斷儀、虛擬萬用表、虛擬信號模擬檢測儀等，讓他們通過這些虛擬設(shè)備進行不同車輛的電路故障排除模擬操作，實現(xiàn)電路故障的診斷、調(diào)試和排除。同時，可以實時更新最新電路故障實例，為學(xué)生掌握不同車輛電路原理、排除電路故障打下堅實的基礎(chǔ)。

如在日常教學(xué)中的一個重點內(nèi)容是新能源純電車輛高電壓電路故障診斷，通過虛擬教學(xué)手段進行車輛高電壓電器部件（含快/慢充電口、高壓電控系統(tǒng)PDU、動力電池包）結(jié)構(gòu)模擬展示，學(xué)生可以對車輛各部分的運行情況、電流電壓等實時情況進行直接觀察。虛擬教學(xué)系統(tǒng)通過對各項參數(shù)的判斷，提出詳細(xì)的解決方案，學(xué)生可以根據(jù)提示選擇合適的工具、零件對電路系統(tǒng)進行檢測和維修，而選擇不同的工具和零件會出現(xiàn)不同的操作演示和參數(shù)設(shè)置，從而大大提高故障處理的能力。同時，教師可以在系統(tǒng)中進行故障設(shè)置，模擬電路故障問題，進一步豐富學(xué)生的實踐案例儲備。

3? 基于虛擬教學(xué)技術(shù)的中職汽修教學(xué)創(chuàng)新

通過近幾年的教學(xué)探索，發(fā)現(xiàn)虛擬教學(xué)技術(shù)十分適合中職汽修教學(xué)，但該技術(shù)受限于虛擬教學(xué)平臺不夠完善、技術(shù)與教學(xué)結(jié)合不夠緊密，師資隊伍數(shù)量不足、質(zhì)量不高等問題，距離全面普及應(yīng)用尚有一段距離，需要進行長遠規(guī)劃和逐步推進。

3.1? 進一步加強虛擬教學(xué)平臺的開發(fā)

想要使虛擬教學(xué)技術(shù)真正地運用于中職教育中，在教學(xué)平臺的開發(fā)過程中就一定要以職業(yè)教育本質(zhì)規(guī)律為中心，以中職教育的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容為抓手，以新技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用為載體。一方面，中職院校汽修專業(yè)可以根據(jù)教學(xué)需求，通過項目申報等方式與有關(guān)科研院所或高科技企業(yè)聯(lián)合開發(fā)虛擬教學(xué)技術(shù)和平臺，以保證教學(xué)產(chǎn)品具有針對性;另一方面，企業(yè)也要發(fā)揮主觀能動性，通過與中職院校合作，建立虛擬教學(xué)產(chǎn)品領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，然后基于該標(biāo)準(zhǔn)建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)平臺，進行虛擬教學(xué)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的可用性。

3.2? 進一步推動虛擬教學(xué)技術(shù)與教學(xué)資源的深度融合

教學(xué)內(nèi)容是中職汽修教學(xué)過程中的重要因素，也是汽修教學(xué)的理論基礎(chǔ)。由于虛擬教學(xué)技術(shù)剛剛興起不久，應(yīng)用于教育領(lǐng)域的時間尚短，教學(xué)內(nèi)容還比較匱乏，因此，中職院校教師要進一步推動虛擬教學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)資源的深度融合，通過技術(shù)手段整合當(dāng)前學(xué)習(xí)平臺龐大的教學(xué)資源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)院校之間教學(xué)上的聯(lián)動，院校與企業(yè)的多媒體社會化交互，最終從根本上改變傳統(tǒng)的汽修教學(xué)模式，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的同步交互、實時共享，促進教育資源的公平合理分配。

3.3? 進一步推進教師隊伍培養(yǎng)

先進的虛擬教學(xué)技術(shù)想要得到更好的應(yīng)用，就必須建立一支理念先進、高技能、高素質(zhì)的師資隊伍。院校一方面要加強相關(guān)人才的引進工作，另一方面要根據(jù)自身條件，在現(xiàn)有師資隊伍中有計劃、有目的地選擇性培養(yǎng)一批虛擬教學(xué)技術(shù)專業(yè)人才。可通過與高科技企業(yè)和知名院校合作，選拔有基礎(chǔ)、肯鉆研的教師進行虛擬教學(xué)技術(shù)與中職教育結(jié)合的理論與實踐研究，使之成為中職虛擬教學(xué)平臺創(chuàng)新的中堅力量。同時，為了提高中職教師整體教育素養(yǎng)，進行全面的虛擬教學(xué)技術(shù)的使用培訓(xùn)，最終形成集研究、開發(fā)、應(yīng)用于一體的高素質(zhì)教師隊伍。

4? 結(jié)語

職業(yè)教育的根本目的是面向就業(yè)，通過運用虛擬教學(xué)技術(shù)可以挖掘?qū)W生潛力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力，從而有效增強汽修專業(yè)教師實訓(xùn)課教學(xué)效果，最終提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。近幾年國家對職業(yè)教育更加重視，職業(yè)院校在新型教學(xué)技術(shù)的投入上也不斷增大，師資水平不斷提高。同時，虛擬教學(xué)設(shè)備的軟硬件價格也在逐步下降，虛擬教學(xué)技術(shù)必將在中職教育中得到更加廣泛的應(yīng)用，也將成為推動職業(yè)教育發(fā)展和創(chuàng)新的重要手段?！?/p>

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