VR技术在城轨车辆检修实训课程教学中的应用研究
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作者:董钢 杨婷婷 兰清群
【摘 要】随着VR技术的发展与在各个领域的应用，VR技术在高等职业教育实训教学中也发挥着越来越重要的作用。论文重点研究了城轨车辆检修专业实训课程在教学中存在的诸多问题，探讨了VR技术在实训课程教学中的具体应用。论文提出将VR技术引入实训教学中，从而提高学生的学习效率，培养学生的综合职业岗位能力。
【Abstract】With the development of VR technology and its application in various fields， VR technology plays an increasingly important role in the practical training teaching of higher vocational education. This paper focuses on the various problems existing in the teaching of the practical training course of urban rail vehicle maintenance major， and probes into the specific application of VR technology in the teaching of the practical training course. This paper proposes that VR technology should be introduced into practical training teaching， so as to improve students' learning efficiency and cultivate students' comprehensive professional post ability.
【关键词】VR技术;车辆检修;实训教学
1 引言
随着计算机视觉、3D渲染、5G、大数据分析等技术的发展，虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术的成熟度越来越高，被广泛应用于教育、医疗、工业制造等领域。近十年来，城市轨道交通在全国各地迅速发展，加强对轨道交通人才的培养对于保障行业的健康发展至关重要。全国各大院校都开设了轨道交通的相关专业，车辆检修行业也迅速发展，对车辆检修的应用型人才培养已刻不容缓。如何将VR技术引入车辆检修实训教学当中，培养更贴近企业需求的高技能人才，发挥“订单式”人才培养模式的优点，建设车辆检修特色专业，提高学生的学习效率与教师的教学能力，这也是教育者应该关注的内容。
2 城轨车辆检修实训课程教学中存在的问题
2.1 专业建设资金不足
城市轨道交通车辆检修是一门实践性很强的课程，需要采用涵盖车辆检修各工种实际工作岗位需求的教学方法，才能培养出各个地铁公司所需的人才，提高学生的操作能力，减少地铁公司后期的人才培养成本。首先，轨道交通车辆的结构复杂，设备昂贵，一辆普通列车的造价高达几亿元，普通高校一般也无法投入如此巨额的资金;其次，车辆设备占地面积大，教师受场地限制，只能对实训设备进行原理性讲解;最后，车辆设备包括相当多的设备（如EP2002制动系统）并都属于高端实训设备，价格昂贵，无法进行现场拆解，只能进行结构原理的讲解，导致实训课程的教学效果差[1]。
2.2 学生操作不当，设备损耗大，存在安全隐患
實训课程往往需要学生使用专业化的工具，部分学生经常随意使用工具，自我防护意识淡薄，导致实训设备损坏，危及自身安全。同时，轨道交通车辆实训设备需要定期维护，需要专业的人员进行定期保养，否则实训设备往往会出现锈蚀、老化等设备损耗问题。车辆检修实训也经常会遇到具有一定危险性的实训项目，如受电弓、空调机组等，需要教师实时保证实训现场安全，防止出现意外事故[2]。
3 VR技术在城轨车辆检修实训课程教学中的应用
针对上述存在的问题，安徽交通职业技术学院投入大量资金，联合合肥地铁公司与郑州捷安高科股份有限公司建立城市轨道交通车辆检修VR实训室。经过两年多来的实训教学，解决了传统实训教学中存在的一系列问题，取得了阶段性的教学成果。
3.1 VR实训室的建设概况
车辆检修VR实训室的建设主要包括硬件和软件两个部分。硬件是VR技术应用必不可少的基础，要将电脑中的各种场景呈现在学生眼前，就需要各种硬件设备。车辆检修VR实训室的硬件设备包括头盔、AR眼镜、操作手柄、大场景显示系统等[3]。学生通过佩戴头盔与AR眼镜可以再现地铁车辆段联合检修库3D虚拟场景，学生可以通过操作键盘、鼠标以及手柄选择各种检修工具，根据专家引导系统对列车进行检查。
软件包括检修实训教员管理系统和检修实训学员管理系统两部分。其中，检修实训教员管理系统包括如图1所示的6个模块，用于教师对实训任务的发布与实训考核，学生成绩的统计，学生的管理与整个系统的控制。检修实训学员管理系统主要用于学生对课程实训任务的接收与练习，如图2所示。
3.2 增强实训真实体验，提高学生学习兴趣
在传统教学中，理论和实训是分开进行授课的，无法真正做到理论与实践相结合。通过利用VR技术，教师可以在VR实训室中同时进行理论与实训内容的授课，将抽象难懂的知识形象化，有利于学生对知识的长期记忆[4]。同时，VR技术能够充分地调动学生的感觉器官，使学生在虚拟的现实场景中学习，增强实训真实体验感，提高了学生学习的兴趣和质量。
3.3 增强实训教学效果，考核学生综合水平
利用VR技术可以使教学过程中的实训内容不受场地等外界条件的限制，可重复操作，教师在教学过程中更容易发挥引领和指导作用，突出了学生在教学过程中的主体地位[5]。对于开展一些在现实中存在危险性的实训项目也不会威胁人身安全，在保障教师与学生安全操作的基础上提高了实训教学的效果。
通过利用VR技术打造情景化的学习环境，使学生先在平台上掌握理论知识再去实训操作，实训操作的结果同时也会反馈到平台，教师可以通过平台更细致化地查看学生的实训操作过程。从平台与教师两方面保证学生考核的公平性，使考核更准确地反映学生的实训课程成绩[6]。
4 结语
本文以城市轨道交通车辆检修实训课程为例，探讨VR技术在实训课程中的应用。通过建设VR实训室，搭建虚拟化教学平台，解决了城轨车辆检修实训课程在传统教学过程中存在的问题，增强了学生的学习兴趣，提高了实训教学的效果，完善了学生的评价机制。
目前，安徽交通职业技术学院将VR技术很好地应用于城轨车辆检修实训课程教学中，基于本实训课程的成果，希望学校提高对VR技术在实训教学中应用的重视程度，增加资金投入，以期在其他相关课程和专业中得以推广，提高教学的质量。
【参考文献】
【1】郑树彬，朱文良，方宇，等.基于驱动创新能力培养的城市轨道交通车辆工程专业课程体系研究[J].教育教学论坛，2013（38）：136-138.
【2】左小翠，张学亮.VR技术在测量学实训课程教学中的应用研究[J].无线互联网科技，2019（19）：136-137.
【3】陈艳芬.VR技术在电力专业实训教学中的应用[J].湖北农机化，2019（24）：82.
【4】柯红红.VR技术在虚拟实验实训教学设计中的应用[J].信息记录材料，2019，20（06）：141-142.
【5】王继群.虚拟现实技术在高职实训教学中的应用[J].北京工业职业技术学院学报，2019，18（04）：76-79.
【6】蔡宝，朱文华，孙张驰，等.虚拟现实技术在铣削加工实训教学中的应用[J].实验技术与管理，2020，37（01）：137-140.
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