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虚拟现实技术在职业院校新能源汽车教学中的应用:新能源汽车虚拟现实仿真教学系统

发布时间:2022-11-22

编辑人:灵图互动

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1. 虚拟现实技术在职业院校新能源汽车专业教学中的应用

当前石油资源短缺,环境变化明显,要求马上落实环境保护工作。同时,随着城市汽车数量的剧增,为环境可持续发展带来巨大压力。在此基础上新能源汽车兴起,国家层面上对新能源汽车产业在政策上予以大力扶持,把新能源汽车产业列为国家七大战略新兴产业,中央和各级地方政府也相应地出台了各类优惠扶持政策。

但,新能源汽车产业的蓬勃发展也面临着严峻的考验 :新能源汽车相关维修专业人才的紧缺。

据有关报告披露的数据,预计到2020年,新能源汽车产业维修专业人才的缺口达到68万人次,人才培养迫在眉睫。但新能源汽车的维修与传统汽车维修有着极大的差异,以纯电动汽车为例,其结构与工作原理完全不同,动力总成主要由高压电控总成、动力电池与驱动电机等组成,在对纯电动汽车进行维修作业时,操作稍有不当,极容易发生高压触电的危险,危及维修作业人员的生命。

随着虚拟现实技术的不断发展,我们需要创新性地将虚拟现实技术与新能源汽车的专业教学相融合,创造性地提出“理、虚、实一体化”的教学模式,设计研发出一套基于“工作过程”的新能源汽车虚拟现实仿真教学系统。

2. 新能源汽车虚拟现实仿真教学系统

新能源汽车虚拟现实仿真教学系统主要由新能源汽车结构认知、新能源汽车工作原理、新能源汽车性能测试以及新能源汽车技能训练四大模块组成,各模块分别与新能源汽车的核心课程进行精准对接,通过这种虚实有机结合的教学方式,能够较大的提升教学效率。

新能源汽车虚拟现实仿真教学系统

2.1 新能源汽车结构认知模块

新能源汽车虚拟现实仿真教学系统的结构认知板块主要是通过爆炸图的方式对整车的构造、关键总成以及零部件的认知问题予以解决,用户能够通过教学系统对观察对象进行交互认知,以行动为导向引导学生制订计划,使学生通过学习具有认知纯电动汽车的结构与组成,正确使用新能源汽车个人及车间防护用品,学会新能源汽车触电、火灾事故等急救处理的能力等。

新能源汽车虚拟现实仿真教学系统的汽车结构认知

2.2 新能源汽车工作原理板块

新能源汽车虚拟现实仿真教学系统的汽车工作原理板块主要是展示各系统或各零部件在汽车行驶中的工作原理,如:减速时能量的流动情况等。工作原理的展示可以360度全方位地观看。

新能源汽车虚拟现实仿真教学系统的汽车工作原理认知

2.3 新能源汽车性能测试

新能源汽车虚拟现实仿真教学系统的汽车性能测试板块主要是对车辆的各工况下的性能进行测试,学生通过新能源汽车虚拟现实仿真教学系统与实验车辆进行交互操作,通过做实验的方式全面展示车辆的使用性能,如:电机超速实验等。

2.4 新能源汽车技能训练

技能训练主要包括纯电动汽车电池及电池管理系统的拆装与检测、纯电动汽车电机及传动系统拆装与检测等。

汽车技能训练板块主要是通过新能源汽车虚拟仿真实训中心,使学生在虚拟的环境中对零部件的拆装、各总成的更换、维护保养以及检测检查等项目进行交互式操作拆装训练。

新能源汽车技能训练主要包含示教模式、自由探索模式和考核模式等三种模式。

在示教模式中,学生通过新能源汽车虚拟现实仿真教学系统,根据机器人的引导按照规范标准的操作步骤反复进行技能训练,当操作出现错误时,机器人会及时提醒并纠正错误操作。

新能源汽车虚拟现实仿真教学系统的技能训练

在自由探索模式中,学生根据教师安排的实训内容或者结合自身实训的效果,进行自由探索式操作,不仅可以把自己的弱项进行反复练习,还可以进行创新学习。

在考核模式中,考核的过程实际上就是在虚拟教学环境中对正确规范的操作流程的真实再现,学生像在真实环境中一样操作设备,验证自己的学习成果。同时,新能源汽车虚拟现实仿真教学系统可以对操作流程与最终的考核结果可以进行储存、处理以及重复循环播放。

新能源汽车虚拟现实仿真教学系统的考核模块

3. 新能源汽车虚拟现实仿真教学系统的优势

3.1 安全性高

新能源汽车拥有高压系统,极有可能因操作不规范而触电,引发人身伤亡事故。新能源汽车虚拟现实仿真教学系统能够在虚拟的空间中模拟再现真实的高压值,并且没有任何限制,任何年龄段的学生都可以在这个系统里进行模拟训练。通过在虚拟教学环境中的模拟训练,能够引导学生按照相应工作岗位要求的规范标准流程进行操作,在避免人身伤亡事故的情况下,训练学生的操作规范性。

3.2 直观明了

新能源汽车各系统在工作过程及控制策略方面更加复杂、抽象。如果利用常规的教学手段和教学方法,无法让学生更快、更扎实地掌握这方面的知识。通过新能源汽车虚拟现实仿真教学系统,学生能够在虚拟的教学环境中更加真实地观察到各个工况下各系统的工作过程及控制原理。

3.3 智能考核

在考核模式中,系统随机抽取考核题目,教师可以实时监控学生的操作行为。考试结束后,系统会对学生的技能掌握情况进行考评,同时,还能提示学生操作的不当之处,并根据学生操作的准确度和速度进行自动评分。

新能源汽车虚拟现实仿真教学系统的优势

3.4 灵活性高 成本低

实训车间是新能源汽车专业的必备硬件设施,若干专业教学的实施都必须在专业的实训场地中进行,随着国家不断深化对职业教育的改革,职业院校对实训场地建设的投入也越来越大,但新能源汽车专业实训车间专业要求高,建设周期长,且需要购买大量的专业教学仪器设备,后期教学仪器设备的维护保养也需要不断地进行资金投入,这显然增加了学校的财政压力。但是利用虚拟现实教学系统塑造一个与真实环境几乎完全无差别的虚拟工作现场,因虚拟实训车间以及专业教学仪器设备都是由计算机建模仿真制作而成,无须对其进行维护与保养,若有其他要求,可以直接在计算机上进行修改或添加,学生可以通过系统随时随地地进行技能训练,打破了空间的限制,节约了时间,大大降低了教学成本。

3.5 沉浸感强

与枯燥无聊的实操技能训练相比,新能源汽车虚拟仿真实训中心可以根据教学目标的不同,构建不同的虚拟教学情境,能够更有效地促进知识的表达,构建一个非常优良的学习环境。学生可以身临其境、沉浸其中,可以做到真正的“做中学,学中做”,增加学习内容的形象性和趣味性,让教育教学寓教于乐,有效激发学生的学习兴趣。

虚拟现实技术在新能源汽车教学中的应用,不仅促进了院校教育教学方式向数字化发展,而且推动了汽车专业教学模式的改革,增加了汽车专业教学的深度和广度,因学生参与到其中而提升了学习兴趣与效率,有利于学生职业能力的提升和职业素质的养成。

同时,通过虚拟现实教学系统的应用优化了传统的考核方式,不仅检验了学习成果,而且还降低了实训教学的成本和风险。

灵图互动深耕虚拟仿真教学行业10年+,与多所院校合作了新能源汽车虚拟教学实训项目,主要涵盖有新能源汽车虚拟仿真教学、虚拟检修、无人驾驶等等课程,后续还会与更多院校进行深度合作,开发更多顺应市场需求的教学内容。

相关课件:新能源汽车虚拟检修实训室:https://www.lingtuvr.com/knowledge/7979.html


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