后疫情时代虚拟现实技术在《汽车底盘构造与维修》实训教学中的应用

段红艳 王建锋

郑州职业技术学院 河南省郑州市 450000

1 引言

在后疫情时代，疫情时有爆发，高校教育工作的正常开展面临重大挑战，为保证“停课不停学”，并确保教学质量，教育部印发《关于疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》（下称《指导意见》），很多高校积极响应政策，采取“线上+线下”混合教学的模式进行教学，取得了较好的教学效果。

《汽车底盘构造与维修》这门课程注重理论与实际操作相结合，上课多采用“理实一体化”的教学模式，使学生在学习汽车底盘各系统的理论知识的基础上，再通过实训课程对汽车各总成进行拆装、分解及故障检测。但是，线上教学模式不能满足《汽车底盘构造与维修》课程的“理实一体化”，可将虚拟现实技术与线上教学模式相结合，实现“线上虚拟现实技术实训”，既可以增强学生的主观能动性，也可为之后线下实训教学做好坚实的前期准备。在《指导意见》中提出9 项工作任务，第一条指出，面向全国高校免费开放全部优质在线课程和虚拟仿真实验教学资源，第五条也明确指出，全天候开放国家虚拟仿真实验教学项目共享平台，免费提供2000 余门虚拟仿真实验课程资源。这为将虚拟现实技术应用于“线上+线下”相结合的混合教育模式中起到保障作用。

2 后疫情时代虚拟现实技术在《汽车底盘构造与维修》教学的应用分析

2.1 虚拟现实技术内涵

虚拟现实技术融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨率显示技术，生成三维逼真的虚拟环境。虚拟现实技术具有较高的逼真性、交互性、沉浸性和构想性等特点，广泛应用于科技开发、商业、医疗、军事、教育等。虚拟现实技术在日前线下应用于《汽车底盘构造与维修》课程中，主要有以下三种方式：

（1）汽车底盘组成部件的认知。学生通过虚拟现实技术更直观的看到汽车的各个组成部分，有助于理论知识的掌握。

（2）汽车底盘的拆装。学生通过虚拟现实技术对汽车底盘进行拆装，不受场地、设备及其他实验资源的限制，并且可以重复拆装。

（3）汽车虚拟驾驶。通过虚拟驾驶，学生切身体验到汽车底盘工作时各个部件的配合情况。

2.2 虚拟现实技术结合“线上+线下”教学模式的应用优势

后疫情时代下，“线上+线下”混合教学的模式，为理论类课程的正常教学提供了保障。然而《汽车底盘构造与维修》课程属于实训实践类课程，线上教学模式不能进行实习实训，这就给教学带来了困难。基于虚拟现实的特点，将虚拟现实技术应用于线上教学，实现“线上实训”的教学模式，使虚拟现实技术与《汽车底盘构造与维修》线上教学相结合，弥补线上教学实训课程无法直观汽车部件的实训问题，为实训类课程的正常教学提供了保障。

虚拟现实技术在《汽车底盘构造与维修》这门课程中，可以给学生展现出虚拟的汽车底盘的三维结构，学生可以观看利用虚拟现实技术直观汽车部件的爆炸图及其工作过程，有助于学生对汽车部件及工作原理的理解。

虚拟现实技术主要在于辅助“线下+线上”的教学过程中难以完成的相关实训实践实验部分，汽车制造与试验技术专业有离合器拆装、变速器拆装、故障诊断等课程，教师可以利用虚拟现实软件进行相关的课程讲解，帮助学生直观的了解实训中部件的构成及工作原理，或者了解到实验的基本原理、操作流程等。虚拟现实软件可进行多次重复使用，学生可以进行重复学习，使学习过程富有成效。虚拟现实技术可以更好的应对后疫情时代网课对动手实践实验课的约束，保障特殊防控时期实验实践教学的正常教学进度。

3 后疫情时代虚拟现实技术在《汽车底盘构造与维修》教学中的应用

3.1 在汽车底盘组成部件、结构、工作原理中的应用

《汽车底盘构造与维修》的理论基础是掌握汽车底盘的构造组成及其工作原理。后疫情时代采用线上线下相结合的教学模式，理论知识基础可以利用课件来进行讲解，为了更清楚的为学生展示其内部结构，可以结合虚拟现实技术进行教学。

比如，在讲解底盘中自动变速器的工作原理时，因自动变速器结构复杂，其中包含液力变矩器、两个到三个离合器、行星齿轮机构等，采用一般的文字、图片、视频等很难动态的展示自动变速器中换挡时各个部件的工作过程，学生很难理解，但是在课件中结合虚拟现实技术，模拟自动变速器的换挡过程，就可以很清晰的将自动变速器的各个组成部件的结构及其工作原理展示给学生，帮助学生理解。又因为，汽车制造与试验技术专业男生偏多，好奇心强，对新兴的虚拟现实技术非常感兴趣，有效的提高了学生的积极性。理论课程中加入虚拟现实技术，可以增强学生对底盘的组成及构造的立体感与空间感。虚拟现实技术在理论中的应用操作也十分方便，学生可以通过扫描教材中想要了解的底盘结构对应的二维码，来获取更多的资源，包括知识点的文字描述与虚拟现实技术部件的呈现。

3.2 在汽车底盘拆装中的应用

在后疫情时代下的线上教学过程中，学生不能在实训室对汽车底盘进行拆装，利用线上平台使学生在虚拟现实技术中对汽车底盘部分进行虚拟拆装实训，保障正常的教学进度。通过虚拟现实技术构建汽车底盘拆装的实训场景，虚拟底盘拆装场景包括所需的底盘、拆装台和工具车等，教师先利用虚拟现实技术进行底盘拆装的教学，学生再在虚拟现实平台上自行练习底盘的拆装。

学生利用虚拟现实技术平台自行练习拆装时，可选择虚拟场景。虚拟现实拆装平台界面展示了要拆装的部件及拆装工具箱，系统会向学生讲解此项实验拆装的具体操作过程及工具车中各类工具的适用场景。拆装工程中，每一个步骤都有工具选择提示与拆装步骤提示。学生可以根据界面提示选择正确的工具，并进行拆装，工具选择错误或拆装顺序错误时，系统界面会进行提示，拆装结束后系统会综合学生选用工具是否合适、拆装顺序是否正确及拆装完成度等方面进行评分。学生通过虚拟拆装实训，对拆装工具及拆装步骤都有了一定的认识，排除了不安全因素，并能够正确选用工具，能够进行正确顺序的拆装，养成良好的操作习惯，为之后学生进行线下实训做好基础。

4 提出后疫情时代虚拟现实技术应用于《汽车底盘构造与维修》教学中的改进措施

基于虚拟现实技术的优势，国家多项政策的支持，各高校都积极将虚拟现实技术应用于教育教学中，并为实训实践课程创建了理论与实际相结合的学习平台。尽管其具有很多优势，但是，在后疫情时代，虚拟现实技术在《汽车底盘构造与维修》课程中的应用，仍存在一些问题，笔者通过分析后疫情时代虚拟现实技术应用于《汽车底盘构造与维修》教学中的问题，提出对应改进措施。

4.1 提高虚拟现实技术线上教学平台稳定性

在后疫情时代，各大高校同时开展线上教学，大量实验实践课程转为线上虚拟现实教学，网络服务器不堪重负，容易发生延迟。利用虚拟现实教学平台进行《汽车底盘构造与维修》课程的线上教学时，存在不稳定的情况。利用20 级汽车制造与试验技术专业某班的《汽车底盘构造与维修》课程教学为例，对学生使用虚拟现实教学平台的稳定性进行调研，参与此次课程的共有32 名同学，其中13 名同学在使用过程中出现不同程度的闪退、页面打开困难等问题，2 名同学因系统不稳定原因不能进入系统。因此，利用虚拟现实平台进行实训教学，效率较低，影响教学质量。加大建设虚拟现实技术线上教学平台稳定性的力度，方能提高线上课程教学效率。

4.2 兼容虚拟现实技术线上教学平台与网课教学平台

在后疫情时代，高校线上直播课程一般采用“钉钉课堂”直播的形式，此平台可以分享窗口、插入PPT、播放视频等，满足传统常规的直播网课教学，但是虚拟仿真技术平台不能直接应用于直播教学过程中。经过调查发现，研究虚拟现实技术线上教学平台的公司较多，各个公司自行研发应用程序，没有统一的标准，不能与钉钉直播、腾讯会议等平台相兼容，学生需要自行下载应用程序，在自己电脑上进行操作，然而，进行线上上课时，同时操作网课直播平台与虚拟现实技术平台，会容易出现卡顿的情况。针对此问题提出两点改进措施：①对接虚拟仿真教学平台与网课直播平台，使两者相兼容，提高线上教学的便利性；②虚拟仿真技术平台公司研发网课直播教学平台，教师可利用虚拟现实技术公司的教学平台进行线上教学。

4.3 建立教师可以统一管理的后台

线下利用虚拟现实技术实训室上课时，教师可用教师机管理学生电脑，例如，教师可在教师端对汽车底盘设置故障，学生通过学生机端进行故障排除，教师可根据反馈了解到学生对知识的掌握情况，对故障排除的操作是否正确。线上教学时，虚拟现实技术平台只能由学生自行操作练习，教师得不到学生端的学习时长、操作情况等反馈信息，不能在平台上设置车辆故障，不能对学生端进行统一管理。以班级为单位，建立教师可以统一管理的虚拟仿真技术平台，方便教师进行教学，并得到学生的学习反馈。

5 结语

在后疫情时代，面对疫情防控的突发性，《汽车底盘构造与维修》这类实训实践课程面临线上实训困难的问题，高职院校教师、相关企业及部门有必要积极研究虚拟现实技术在线上教学的有效应用，建立完备的线上实训基础设施，构建完善的线上虚拟实训的教学策略，强化“线上+线下”的高效切换机制，将虚拟现实技术与课程教学有机融合，为实训类课程的正常教学提供保障。