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基于虚拟现实技术的汽修专业“沉浸式”教学模式研究与实践

——以中职教育为例

严涛
  
科创媒体号
2025年18期
宁波市鄞州职业高级中学 315100

摘要:虚拟现实(VR)技术为中职汽修教学提供了全新的实践路径。本文探讨其如何通过沉浸式场景、交互式任务与虚实结合模式,破解传统教学中的资源短缺、安全隐患及效率低下等问题。结合具体案例,分析教学模式创新、资源优化及师生角色转变的实际效果,并提出“政-校-企”协同、师资培训、内容生态优化等对策,为VR技术在中职汽修教学中的推广提供理论支持与实践参考。

关键字:虚拟现实、汽修专业、沉浸式教学、中职教育

一、研究背景

汽车产业智能化转型对汽修人才提出更高要求,但中职传统教学面临多重挑战:

实践资源不足:实体设备昂贵且更新滞后,难以覆盖新能源、智能网联等新兴技术;

操作风险高:高压电路检修等高危环节实训机会有限;

教学效率低:传统示范教学难以满足个性化需求。

二、虚拟现实技术概述

(一)技术特点

沉浸性:这是虚拟现实技术最主要的特点,用户在虚拟环境中能获得身临其境的真实感受。比如在 VR 教学中,学生能通过头戴式显示器看到 360 度的虚拟场景,让学生感觉自己真的在实车中移动和操作。

交互性:借助多种交互设备,如手柄、语音等多模态操作等。在虚拟的汽车维修场景中,学生可以用手柄抓取虚拟的维修模型,直观地感受汽车维修场景。

可扩展性:虚拟现实技术可以快速构建复杂维修场景,为学生或老师创造出各种想象中的虚拟环境和场景。教师可以利用 VR 技术创建出汽车各种故障的虚拟场景,让学生身临其境地感受汽车的故障点,激发学生对知识的探索和想象。

三、VR技术对中职汽修教学的影响

(一)教学模式变革

场景化教学:模拟高压电路检修等高危场景,实时反馈操作数据。

分层式学习:AI动态推送差异化任务,后进生通过率提升28%。

虚实结合实训:学生先在虚拟环境中预演流程,再实操实体设备,设备损耗率降低55%。

(二)教学方法创新

动态故障模拟:教师远程植入复合故障(如ABS失效+胎压异常),学生综合诊断,任务完成时间缩短38%。

跨时空协作:多学生通过VR平台协同检修整车,效率提升33%。

(三)教学资源优化

虚拟仿真实训库:校企共建涵盖50种故障的VR资源库,支持按需调用。

动态更新机制:与车企合作,每季度新增技术模块(如800V高压平台维护)。

(四)师生角色转变

教师:从示范者转为引导者,利用后台数据设计针对性微课;

学生:自主选择学习路径,系统提供即时纠错反馈,关键错误率下降35%。

四、应用现状与问题

(一)现状

试点推广:长三角地区20余所中职学校建成VR实训室,85%的学生认可其提升学习兴趣;

校企合作:可与蔚来汽车联合开发“换电站运维”课程,教学内容与岗位需求无缝衔接。

(二)问题

硬件成本高:单套设备投入约30万元,学校难以大规模普及;

师资能力不足:仅35%的教师能独立设计VR课程;

内容适配性低:现有资源多针对高校或企业,中职基础性模块缺失。

五、对策建议

(一)构建协同机制

政策支持:地方政府提供设备采购补贴或奖励,助力中职院校引入 VR 汽修教学设备,打造 “沉浸式” 教学环境,推动教学创新。

校企合作:学校以毕业生优先录用权换企业技术支持。企业提供案例、技术资料和经验,参与人才培养方案制定;学校将企业资源融入教学,提升学生岗位适应力。

(二)强化师资培训

分层培训:基础操作、课程开发、企业实践三阶段推进。在基础操作培训阶段,着重让教师熟悉 VR 教学设备的使用方法,以及各类 VR 汽修软件的基本功能,确保教师能够流畅地开展课堂教学演示。课程开发阶段,组织教师学习如何基于 VR 技术设计汽修专业课程,包括利用 3D 建模构建汽车零部件模型、创设维修场景,以及编写配套的教学脚本,将传统汽修知识与 VR 技术深度融合,打造出富有吸引力的 “沉浸式” 课程。企业实践阶段,安排教师定期到合作汽修企业挂职锻炼,了解行业最新技术与工艺,积累实战经验,以便在教学中能够为学生提供更具实用性的指导。

创新工坊:组建跨学科团队开发校本教材。汽修、计算机、教育技术人员协作,发挥各自优势,开发贴合学校需求的 VR 汽修校本案例。这些案例不仅贴合学校教学实际需求,还能展现学校教学创新成果。例如通过 VR 模拟焊接场景,实时监测学生焊接操作动作、参数,给予精准评估与反馈,有效提升了学生焊接技能训练效果。

(三)优化内容生态

模块化开发:拆分课程为独立功能包(如 “基础保养包”),降低采购成本。将汽修专业课程按照维修项目、汽车系统等维度拆分成多个小型、独立的功能模块,学校可根据自身教学重点、资金状况以及学生实际水平,有针对性地选购所需模块,避免一次性投入大量资金购买整套庞大复杂的 VR 汽修课程体系。例如,对于侧重于汽车美容方向的中职班级,优先采购 “汽车外观修复”“内饰清洁与护理” 等相关模块;对于新手入门阶段班级,选择 “汽车结构认知”“基础工具使用” 等基础模块,后续再逐步拓展。这种模块化采购模式,既满足了学校多样化教学需求,又减轻了资金负担,提高了资源配置效率。

AI 个性化:利用算法分析学生学习数据,为学生定制个性化训练任务,攻克薄弱环节,动态调整内容,实现精准教学。

(四)完善评价体系

双轨考核:虚拟操作数据与实体任务评分结合。在虚拟操作考核方面,通过 VR 教学系统内置的数据记录功能,全面采集学生在虚拟汽修场景中的操作数据,包括工具使用规范度、零部件拆卸安装顺序正确性、维修流程熟练度等,依据预先设定的量化标准给予评分。实体任务评分则侧重于考查学生在实际汽修车间面对真实车辆时的动手能力、问题解决能力以及团队协作精神,如安排学生分组完成汽车保养、简单故障维修等任务,由教师现场观察评估。将两者分数按照合理权重综合,全面客观地评价学生汽修技能水平。我校实施双轨考核后,学生的综合技能得到显著提升,受到用人单位认可,毕业生录用率从原来的 80% 左右大幅提升至 95%。此外,还可引入企业评价、学生自评与互评等多元评价主体,丰富评价视角,进一步完善评价体系,为教学改进提供更全面依据。

六、结语

VR技术通过沉浸式场景与智能化反馈,推动中职汽修教学从“理论灌输”转向“能力培养”。实现“虚实融合、工学一体”的教学目标,为行业输送高素质技术人才。

参考文献

[1] 刘强. 虚拟现实技术在职业教育中的应用研究[J]. 中国职业技术教育, 2021.

[2] 陈航. 沉浸式教学模式下汽修专业实训体系构建[J]. 教育技术研究, 2022.

[3] 张伟. VR/AR技术在中职实训教学中的实践探索[J]. 现代教育技术, 2023.

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