基于VR/AR 技術的高職汽車專業(yè)課教學平臺開發(fā)與實踐研究

周定武

（湖南汽車工程職業(yè)學院，湖南株洲 412001）

隨著計算機技術的快速發(fā)展，不斷衍生出各種先進技術，為我國高職教育教學改革提供了更多可以利用的手段。特別是VR/AR 技術，將其運用于汽車專業(yè)課教學，能夠進一步強化教學的直觀性、全面性，不僅有利于促進學生專業(yè)技能的提升，也推動了“理實”教學模式的形成，這一技術與教育教學相結合，對于教師和學生的發(fā)展皆具有積極作用[1-3]。通過使用VR/AR 技術，能夠將抽象的汽車專業(yè)知識變得更加直觀、具象，其能將汽車的組成構件、組合形式等內容利用虛擬現(xiàn)實技術進行呈現(xiàn)，便于學生更好地理解和掌握相關課程知識。因此，在高職汽車專業(yè)課教學中，教師應積極引入VR/AR 技術，創(chuàng)建新型教學平臺和模式，提高教學水平。

1 VR/AR技術發(fā)展背景與現(xiàn)狀

在計算機技術快速發(fā)展背景下，VR/AR 技術得到了廣泛的運用，其在高職汽車專業(yè)教學中也發(fā)揮著積極作用。VR/AR 技術衍生出來的教學產品十分豐富，且具有交互性、沉浸性等優(yōu)勢，基于VR/AR 技術開展課程教學，能夠讓學生在虛擬仿真環(huán)境中如身臨其境般進行操作和實踐[4-6]。加之5G 時代的到來，更是促進了VR/AR 技術在現(xiàn)代教育教學中應用的深度，這為我國高職汽車專業(yè)教學帶來新的發(fā)展機遇。2020 年，在線教育發(fā)展進入新階段，5G 技術促進了在線教育的發(fā)展，在信息化技術的加持下創(chuàng)新了教育理念、教學模式，這對于構建新型教育體系發(fā)揮了重要作用?；诖?，未來高職教育需要科技引領，需要利用科技手段對課堂教學進行創(chuàng)新，需要對計算機技術進一步探索和開發(fā)，以更好地滿足學生的學習需求。目前，在高職汽車專業(yè)課程教學中，VR/AR 技術正在發(fā)揮重要作用，在此基礎上構建智能化教育環(huán)境已是教育發(fā)展的趨勢，可以為學生打造自主學習及體驗學習的新型學習模式。

2 VR/AR技術的概念及特征

VR（Virtual Reality）技術，就是虛擬現(xiàn)實技術，其中包含了增強現(xiàn)實（AR）、沉浸式VR 等技術，其是將計算機3D 圖形、仿真、傳感等技術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。而AR（Augmented Reality）技術則是一種利用高速攝像機及快速處理技術而生成虛擬物體、場景或系統(tǒng)的技術，能夠實現(xiàn)增強現(xiàn)實。運用此技術，能夠為用戶帶來身臨其境般的感受和體驗，增強教學的沉浸感和交互感，相較于傳統(tǒng)教學形式，其能進一步增強學生的學習體驗感，從而能夠激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的學習效果。

VR/AR 技術主要有以下三個特征：（1）交互性，即用戶在虛擬環(huán)境中能借助鍵盤、鼠標等設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)境互動過程中而獲取感性及理性的認識，從而達到深化概念、激發(fā)想象及提高認知質量的效果；（3）沉浸性，即利用頭盔、立體耳機等設備強化用戶的體驗，用戶猶如在真實的場景之中，同時也能與虛擬環(huán)境進行交互。

3 VR/AR 技術在高職汽車專業(yè)教學中應用的探索性研究

將計算機技術與教育教學有機結合已是教育現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。VR/AR 技術因具有交互性、沉浸性等優(yōu)勢，在高職汽車專業(yè)課中的應用受到認可，VR/AR 技術的應用不僅增強了教學體驗性，也很好地彌補了傳統(tǒng)教學受空間、時間限制的不足，為學生提供了自主學習和體驗的新方式。

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+實操”模式，通常都是以講授和演練的形式開展，學生學習自主性較低，且未將兩者實現(xiàn)有機結合。而融合VR/AR 技術，能夠為學生帶來體驗式學習環(huán)境，有助于促進其學習自主性的提升。新時期教學理念倡導“以學生為中心”，強調教師的引導作用，師生的觀念均逐漸發(fā)生變化，教師認識到了學生發(fā)展自我探究意識的必要性。VR/AR 技術主要利用的是計算機網(wǎng)絡技術，借此創(chuàng)建和實景相同或類似的虛擬場景，將其融入教學中則能轉變師生以往的互動形式，調動學生的學習積極性[7-8]。

3.2 教學形式靈活多樣

基于VR/AR 技術的教學，形式更加靈活多樣，能大大提高教學效率及效果。伴隨5G 技術的快速發(fā)展與更新迭代，VR/AR 教學資源變得越來越豐富，進一步推動了虛擬化教學形式的靈活多樣，即學生可以不受時間及空間的限制，靈活開展對汽車專業(yè)知識與技能的學習和操作。

3.3 教學情景逼真

VR/AR 技術實際上就是結合實際場景及虛擬技術創(chuàng)建模擬環(huán)境，以此增強教學體驗感，故在教學中得到廣泛運用。對于高職汽車專業(yè)而言，VR/AR 技術能全面加工出汽車及其各種零部件，學生能夠進行發(fā)動機拆裝、檢修等操作，同時系統(tǒng)還能結合教學內容進行針對性講解[9-11]。

4 VR/AR技術在高職汽車專業(yè)教學中的應用

基于VR/AR 技術的高職汽車專業(yè)課增強了教學的實踐性，有利于培養(yǎng)學生“理實”結合能力和創(chuàng)造能力。在此基礎上，教師可結合教學內容開展針對性教學，這對于高職汽車專業(yè)課的教學改革和創(chuàng)新具有促進作用。

4.1 VR/AR 技術在汽車專業(yè)課教學中的應用

基于VR/AR 技術開展專業(yè)課教學，可利用計算機、仿真等技術實現(xiàn)對汽車各部位零部件及設備的創(chuàng)建，在此基礎上，學生可借助相關設備進行模擬實操。在學習過程中，學生能全方位了解汽車每一處的構造及構件間的關聯(lián)性。學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，也能加深對汽車構造的認識，增強了學習的體驗感和真實感，有助于激發(fā)學習興趣，提高學習主觀能動性。

4.2 VR 技術在汽車類專業(yè)實踐教學中的應用

在高職汽車專業(yè)教學中，可將VR/AR 技術運用在駕駛實驗、發(fā)動機拆裝教學、汽車實驗等實踐教學。通過VR/AR 技術能夠創(chuàng)建汽車駕駛的運行環(huán)境和操作的虛擬效果，讓學生猶如身臨其境，真實地看到駕駛過程中的車輛、建筑等事物，能有效鍛煉學生的駕駛知識和駕駛技能。在汽車拆裝教學中，學生能夠根據(jù)VR/AR 技術創(chuàng)建的虛擬場景全方位觀察整車、發(fā)動機及其各個部位的零部件，通過鼠標和鍵盤的操作能夠靈活對汽車零部件進行模擬拆裝，同時在計算機設備上還能完成對拆卸、組裝過程及裝配結果的分析，這樣不僅能鍛煉學生對汽車零部件的拆裝能力、熟悉各個零部件構件之間的關系，還能提高教學指導效果和教學效率[12-14]。通過這種反復實驗、對比，學生能更好地發(fā)現(xiàn)汽車零部件之間存在的裝配問題，從而提高學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

5 基于VR/AR技術的高職汽車專業(yè)課教學平臺開發(fā)與實踐

實訓教學是高職汽車專業(yè)教學的關鍵環(huán)節(jié)，其可以結合VR/AR 技術優(yōu)勢及特性加強對學生實踐能力的培養(yǎng)?；赩R/AR 技術的高職汽車專業(yè)教學不僅增強了教學交互性，并且還能進行反復分析與評價，有利于提高教學質量。本文以湖南汽車工程職業(yè)學院為例，其建立了基于VR/AR 技術的汽車專業(yè)虛擬實訓平臺，此平臺涉及汽車檢測與維修、汽車運用與維修等不同課程內容。同時，在此平臺中還能根據(jù)課程需求導入不同的教學內容，在虛擬教學環(huán)境中完成相應的教學任務和目標。

5.1 興趣為基，任務引領

在目前高職汽車專業(yè)課中，通常都會運用項目教學法和任務驅動法，將VR/AR 技術融入汽車專業(yè)教學，也屬于一種任務驅動法，即以教學任務為驅動，并將任務貫穿在課前、課中及課后，以此讓學生能夠自主展開學習和探索。湖南汽車工程職業(yè)學院創(chuàng)建了“基于終端VR 汽車教育實訓平臺”，主要內容包含發(fā)動機檢修、底盤檢修與新能源汽車檢修。以發(fā)動機部分為例，在教學中，教師會事先布置好三個階段的學任務，學生只有完成上一階段的任務才能進入下個學習階段。在此過程中利用VR/AR 技術創(chuàng)建虛擬仿真環(huán)境，一是解決了受時間與空間限制的教學問題，二是能強化學生對汽車專業(yè)知識及結構的理解，更好地掌握汽車運動原理和裝配方式。在任務驅動下，不僅能使學生產生濃厚的學習興趣，還能有效激發(fā)他們的探究積極性，使其開展自主性學習，進而提高汽車專業(yè)教學的實際效果。

5.2 反復操作，技能強化

在傳統(tǒng)的汽車專業(yè)課程教學中，教師會將汽車及零部件的損耗問題作為重點考量因素，但是在一般情況下，學校設備的更新速度滿足不了教學需求，這就影響了最終的教學效果。而有了VR/AR 技術，能很好地解決這一問題，即學生能通過虛擬技術反復操作和訓練，教師不用再考慮設備損耗問題，學生的技能也能得到有效的鍛煉與提升?；赩R/AR 技術的汽車專業(yè)實訓平臺可利用虛擬技術進行汽車拆裝、檢修等內容的訓練，既有助于完善教學設計，也能調動學生的學習積極性、自主性，同時在反復操作練習中，學生也能牢固掌握相關知識與技能，大幅度降低其不規(guī)范操作的概率，從而強化專業(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)學生職業(yè)素養(yǎng)是重點任務之一，而在實訓平臺中學生的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)均能得到鍛煉和提升。在系統(tǒng)設計時，教師可將工作實際需求及能力要求納入實訓，比如可將“6S”管理融入實訓中，這樣能讓學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。

6 結語

綜上所述，在高職汽車專業(yè)課中融入VR/AR 技術已是現(xiàn)代教育的發(fā)展趨勢，也是現(xiàn)代教學的有力手段，有利于實現(xiàn)理論與實踐的融合。在教學中，教師可根據(jù)這一教學模式的優(yōu)勢及特性，設計針對性的教學內容和方式，建立全面的實訓平臺，不僅有利于激發(fā)學生的學習積極性，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)實技術開展教學，教師應注意與實際工作要求相結合，確保教學設計能夠真正讓學生達到實訓效果，使學生的實踐操作能力得到提升，為未來就業(yè)奠定基礎。