摘要：本项目把汽车整车及部件制作三维模型，并将各种实训设备，实验材料进行实物虚化，通过基于VR技术的仿真实训软件系统，放置在虚拟实训室中并进行仿真操作，没有空间和时间的限制，没有材料成本的损耗，由于不会带来设备的损坏和人身的伤害，学生可以在虚拟仿真的环境中进行技术技能训练、获得与真实场景一样的体验；既可以减少指导老师数量，又可以反复进行训练，而且随着汽车技术的更新，只需对软件进行升级，不但降低了实践教学成本，而且也提高了教学质量。

关键词：虚拟现实（VR）；汽车实践课程；虚拟仿真；

一、前言

教育部部长怀进鹏在多次重要会议指出：以教育信息化推动教育高质量发展，以教育信息化引领教育现代化。职业教育为我国的汽车制造业和汽车服务后市场的发展提供大量的技术技能人才。但是汽车类专业的实验实训教学设备远远跟不上技术的发展。其根源在于汽车类专业实验实训设备和诊断仪器价格昂贵而学校资金短缺，加上诊断仪器技术更新过快，实践类课程成本过高是汽车类职业教育发展的一大瓶颈。因此，汽车实验实训教学技术的创新势在必行。虚拟现实（Virtual Reality简称VR）技术综合了计算机图形技术、传感器技术、多媒体技术、仿真技术、并行实时计算技术、人工智能等多种学科而发展起来的，是发展较快且较活跃的最新技术[1]。随着虚拟现实（VR）技术的发展，把虚拟现实（VR）技术的运用于汽车实验实训教学成为一个新的技术创新。

二、基于虚拟现实（VR）技术在汽车实践课程教学中的应用探索

（一） 虚拟现实（VR）技术在汽车实验实训中的探索理念

目前，我们研究项目尝试采用VR技术建立了汽车实验实训室。具体做法是把汽车及其各部件实物制作成计算机的三维模型，利用 VR 技术实现现实模拟；将各种实训设备、实验材料放置在虚拟实训室中并进行仿真操作，对虚拟材料进行检测与维修操作等。学生利用这种虚拟仿真软件在虚拟仿真的环境中扮演一个角色，不受时间、空间等条件的限制，可以随时随地进行反复训练，主动地进行交互、感受获得与真实实训一样的亲生体验。由于偶尔发生错误的操作也不会带来人身的伤害和设备的损坏。因此在无风险的情况下、可以反复进行训练，降低了教学实训成本，而且也提高了教学质量。

（二） 本项目虚拟现实（VR）技术在汽车实验实训中的实施方案

我们在进行项目研究时，实施如下操作：

1.调研：根据对各个试点单位进行调研，了解各个单位实验实训项目的教学情况，确定仿真实训软件的基本功能。

2.利用计算机建立三维模型：确定实验实训项目内容以及主要检测设备，进行数字化建模。

3.确定实验实训项目：编写符合仿真实训软件的表现形式和具体的功能需求的软件脚本。

4.全车物理逻辑编制：对实验实训车辆进行数据收集、实车测量、故障再现，确定模型和各个检测设备之间的物理逻辑关系。

5.数据引擎集成：利用VR等多种编程语言对物理数据和三维模型按照脚本进行程序编制。

6.系统测试：采用多种路径及形式操作软件，并对各种bug进行修改，保证软件的正确性和稳定性。

（三）虚拟现实（VR）技术在汽车实验实训教学应用中的持续优化

1.将VR技术融入汽车类实践教学中：与课程建设、专业建设、教师队伍建设等紧密结合，在不增加新设备的基础上，有效推进实验实训教学的有序进行。

2.将VR技术融入到专业理论课的教学中：将VR技术逐步推广到核心专业课程中，突破受空间和时间限制的传统教学方式，使理论教学讲解知识不再枯燥，学生通过VR技术，可熟悉某个系统的结构和工作原理，或进行虚拟的装配任务探索，也可以是相似的案例实施过程，为进行实际操作和方案制定奠定基础。

3.将VR技术融入到技术技能操作强化中：在进行汽车部件的拆装类实训中， 可以放手让学生进行大量的强化训练。模拟真实的实践场景，在设计上融入一些类似于游戏的环节加上许多真实情境，增加了学生的多种感官刺激，解决了一部分学生不愿意参与动手的问题，激发学习欲望，从而提高学生的学习兴趣。另外，先在虚拟拆装软件中进行拆装学习和练习，可以减少在真实的拆装过程中产生错误操作。学生在熟悉了拆装过程后再进行真实的实验实训，可以有效地提高实验实训的上课效果和效率。

4.把课程思政融入，强化职业意识与职业素养的养成：在VR软件的设计中，可以将汽车行业企业各岗位工作的民族自信、职业规范、爱岗敬业等思政元素融入到软件的开发中，使学生在任务完成过程中就逐渐养成良好的职业习惯，从而达到培养学生爱国主义和职业素养的课程思政目标。

三、结论

通过把虚拟现实（VR）技术融入汽车实验实训课程教学中解决了如下几个问题：

（1）职业院校资金困难导致实验实训设备数量大量短缺问题；

（2）师资及教学设备数量与学生数量比例偏小，尤其持证上岗证的“双师”型教师数量缺乏问题；

（3）汽车技术更新速度快，实验实训落后于现实技术的发展，设备过时陈旧问题；

（4）重复实验实训或错误操作，对设备损耗甚至破坏问题；

（5）用于实训实习经费大多数按财务规范制度层层审批招标劳神耗时，急需的设备及耗材且无法保证实习实训正常进行的问题。

总之，本项目探索了VR虚拟现实技术融入汽车实践课程教学中的人才培养模式，以满足对汽车创新人才培养的需求。课题采用理论和实践教学相结合的模式，对培养出具有较强综合能力和素质的专业人才有一定促进作用。本课题研究成果具有一定的创新性、先进性。

参考文献：

[1]苏建明.展望虚拟现实技术.计算机仿真（J）.2004年01期

[2]周定武.VR技术在汽车职业教育领域中的应用探讨（J）.2017.（45）

[3]王晶琳，焦玮.虚拟现实技术与应用[M].清华大学出版社，2016

作者简介：曾清德，男，1966.06，研究生，广西科技大学副教授，研究方向：汽车工程、职业技术教育；牛彩云，女，1983.06，研究生，广西科技大学工程师，汽车构造CAE、计算机仿真

《本文系2021年度广西职业教育教学改革研究项目（GXGZJG2021B078）《VR虚拟现实技术在汽车实训教学模式中的应用探索研究》