中等職業(yè)學(xué)校新能源汽車專業(yè)理虛實一體化教學(xué)模式探討

1、 中等職業(yè)學(xué)校新能源汽車專業(yè)“理虛實”一體化教學(xué)模式探討 馮雪 關(guān)志偉 丁棟厚摘 要 自2016年開始，我國的新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模已超過50萬輛，保有量已超過100萬輛，新能源汽車產(chǎn)量連續(xù)兩年居于世界首位，我國新能源汽車核心技術(shù)水平不斷提升，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，政策支持及發(fā)展體系也不斷完善。職業(yè)學(xué)校肩負(fù)著培養(yǎng)新能源汽車技術(shù)技能人才的社會責(zé)任，但由于新能源汽車專業(yè)的發(fā)展在職業(yè)院校起步較晚，且新能源汽車技術(shù)本身涉及的學(xué)科領(lǐng)域眾多，故職業(yè)院校在開設(shè)新能源汽車專業(yè)時面臨諸多難題和困惑?！袄硖搶崱币惑w化教學(xué)作為一種新型教學(xué)模式，對推動中等職業(yè)學(xué)校課程教學(xué)模式改革和提升信息化教學(xué)質(zhì)量起到重要的引導(dǎo)和示范作用。

2、通過融合虛擬現(xiàn)實技術(shù)對傳統(tǒng)教學(xué)手段進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合目前我國中等職業(yè)學(xué)校新能源汽車專業(yè)建設(shè)情況，制定并實施“理虛實”教學(xué)模式，改變傳統(tǒng)教學(xué)中以教師教為主導(dǎo)的教學(xué)手段，形成以學(xué)生學(xué)為主體的新型教學(xué)模式。主要研究新能源汽車專業(yè)“理虛實”一體化教學(xué)模式的實踐應(yīng)用，體現(xiàn)了現(xiàn)代教育技術(shù)的作用，增強(qiáng)了課程教學(xué)的效果，并在可能的情況下向其他專業(yè)實施與推廣。關(guān) 鍵 詞 新能源汽車專業(yè);“理虛實”一體化;教學(xué)模式 G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 2096-0603（2020）07-0122-03中等職業(yè)學(xué)校新能源汽車專業(yè)的設(shè)置與發(fā)展在傳統(tǒng)教學(xué)手段的引導(dǎo)下逐漸顯現(xiàn)出諸多問題。在我國新能源汽車快速發(fā)展的新形勢下，職業(yè)學(xué)校紛紛

3、開設(shè)新能源汽車專業(yè)建設(shè)。“理虛實”一體化教學(xué)作為一種新型的現(xiàn)代化信息教學(xué)手段，對解決目前新能源汽車專業(yè)建設(shè)與發(fā)展存在的問題提供了科學(xué)可靠的實施方案?！袄硖搶崱币惑w化教學(xué)手段利用計算機(jī)仿真技術(shù)生成三維立體模擬環(huán)境，將人的行為轉(zhuǎn)變?yōu)橄嚓P(guān)數(shù)據(jù)，對用戶的輸入做出實時響應(yīng)，是一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的仿真系統(tǒng)，學(xué)生可以在沉浸式的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)和交互操作。由于新能源汽車在檢測和維修過程中存在高壓觸電的風(fēng)險，因此利用VR虛擬教學(xué)可有效降低初學(xué)者的觸電風(fēng)險，同時提高中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有利于中等職業(yè)學(xué)校培養(yǎng)企業(yè)需求的高技能人才。一、“理虛實”一體化教學(xué)的科學(xué)內(nèi)涵目前，我國中等

4、職業(yè)學(xué)校專業(yè)課的教學(xué)存在理論教學(xué)與實踐技能相脫節(jié)的情況，學(xué)生實踐技能的學(xué)習(xí)與企業(yè)對人才需求的實際要求有所不符。采用“理虛實”一體化的教學(xué)理念，把理論知識通過計算機(jī)軟件的形式清晰全面地展示出來，給學(xué)生創(chuàng)造一種沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生通過三維立體畫面學(xué)習(xí)新能源汽車的基本結(jié)構(gòu)及原理，VR技術(shù)提供的虛擬場景可以讓學(xué)生在佩戴眼鏡后進(jìn)行與實際場景一樣的實操訓(xùn)練，學(xué)生通過手柄操作將虛擬場景與現(xiàn)實場景相聯(lián)系，實現(xiàn)人機(jī)交互。新能源汽車的VR實訓(xùn)場景能夠近乎完美地解決真實實訓(xùn)車間中存在的諸多問題，VR教學(xué)系統(tǒng)對理論知識進(jìn)行視覺和觸覺上的全部展示，將新能源汽車結(jié)構(gòu)認(rèn)知的學(xué)習(xí)模塊進(jìn)行沉浸式的直接表達(dá)，學(xué)生通過這種虛擬

5、的學(xué)習(xí)方式能對理論知識進(jìn)行細(xì)致理解，顯著提升學(xué)習(xí)效率。在工作原理、性能測試和技能訓(xùn)練學(xué)習(xí)模塊中，學(xué)生利用VR技術(shù)的虛擬操作對實際工作過程進(jìn)行模擬學(xué)習(xí)，每一個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)都能使學(xué)生從理論知識到實際操作過程實現(xiàn)無縫對接，并大大提升學(xué)習(xí)效率和實訓(xùn)效果?！袄硖搶崱币惑w化的新型教學(xué)手段更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，豐富課堂內(nèi)容，提升教學(xué)質(zhì)量。二、中職學(xué)校新能源汽車專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀根據(jù)教育部課題“新能源汽車行業(yè)人才需求與職業(yè)院校專業(yè)設(shè)置指導(dǎo)報告”研究成果，目前教育部高職專業(yè)目錄中有新能源汽車相關(guān)專業(yè)兩個，分別是裝備制造大類中的“新能源汽車技術(shù)”和交通運(yùn)輸大類中的“新能源汽車維修技術(shù)”。到2019年6月18日，教育部

6、頒布中等職業(yè)學(xué)校專業(yè)目錄，在46個新增專業(yè)中包括新能源汽車維修和新能源汽車裝調(diào)與檢修兩個專業(yè)，2019年以前新能源汽車在我國大力發(fā)展，中等職業(yè)學(xué)校紛紛開設(shè)新能源汽車相關(guān)專業(yè)，培養(yǎng)相關(guān)新能源汽車技術(shù)技能人才。由于新能源汽車在職業(yè)學(xué)校發(fā)展的時間較短，起步較晚，所以各中等職業(yè)學(xué)校在開設(shè)新能源汽車專業(yè)時面臨如下現(xiàn)狀。（一）人才培養(yǎng)難以滿足企業(yè)需求職業(yè)學(xué)校新能源汽車專業(yè)課程體系建設(shè)困難，實訓(xùn)設(shè)備選購與課程對接困難，核心技術(shù)資料匱乏，新能源汽車技術(shù)路線眾多，導(dǎo)致實訓(xùn)項目的內(nèi)容難以與課程進(jìn)行良好對接，在實際教學(xué)中缺乏相應(yīng)的技術(shù)資料。新能源汽車動力電池包帶有高壓帶電部件，學(xué)生在實際實訓(xùn)操作中有高壓觸電的風(fēng)險。

7、為了避免相應(yīng)危險的發(fā)生，很多職業(yè)院校在新能源汽車實訓(xùn)環(huán)節(jié)中省略了諸多操作，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的知識不透徹，人才的培養(yǎng)難以滿足企業(yè)的真正需求。（二）教材匱乏，師資匱乏目前，市面上的新能源汽車教材雖種類繁多，但可供職業(yè)學(xué)校采用的教材卻很少，已出版的教材與實際工作過程難以有效對接，多數(shù)職業(yè)學(xué)校使用自己編寫的教學(xué)內(nèi)容和實訓(xùn)工作頁，導(dǎo)致學(xué)生使用的理論教材不夠完善。中等職業(yè)學(xué)校絕大多數(shù)新能源汽車專業(yè)教師是從傳統(tǒng)汽車專業(yè)或電器類專業(yè)轉(zhuǎn)崗而來，對新能源汽車的教學(xué)沒有科學(xué)細(xì)致地系統(tǒng)化學(xué)習(xí)，理論課程和實訓(xùn)課程的教學(xué)也都處于摸索階段，職業(yè)學(xué)校新能源汽車專業(yè)課教師的數(shù)量嚴(yán)重匱乏、質(zhì)量不高。（三）課程設(shè)置不合理新能源汽車技術(shù)

8、種類多樣，有純電動、插電式混合動力和燃料電池等，涉及的專業(yè)知識面較廣，是一門多學(xué)科交叉的新型學(xué)科。在新能源汽車專業(yè)課程學(xué)習(xí)中，需要運(yùn)用到傳統(tǒng)汽車維修技術(shù)、車輛工程學(xué)、電工學(xué)基礎(chǔ)和汽車電子技術(shù)等，課程的開設(shè)對學(xué)科基礎(chǔ)知識的掌握要求比較高。目前大多數(shù)職業(yè)學(xué)校的新能源汽車技術(shù)專業(yè)只是在傳統(tǒng)汽車教學(xué)的基礎(chǔ)上增加了新能源汽車方向的有關(guān)課程，而對于新能源汽車動力電池技術(shù)、電機(jī)及控制系統(tǒng)、新能源汽車檢修等知識的學(xué)習(xí)不夠深入，課程設(shè)置與新能源汽車人才需求嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生很難適應(yīng)企業(yè)的崗位需求，新能源汽車檢修操作人員動手能力較差，難以培養(yǎng)出復(fù)合型人才。（四）教學(xué)內(nèi)容抽象，學(xué)習(xí)效果較差新能源汽車的工作原理涉及電機(jī)運(yùn)

9、轉(zhuǎn)過程、電流流向等抽象內(nèi)容，傳統(tǒng)教學(xué)只能抽象地講解，職業(yè)學(xué)校的學(xué)生在有限時間內(nèi)難以理解和接受。由于新能源汽車的某些零部件不能進(jìn)行實際拆卸，學(xué)生在學(xué)習(xí)和觀察時只能通過文字描述和立體想象，不利于零件的結(jié)構(gòu)認(rèn)知和工作原理的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致理論課的學(xué)習(xí)效果較差，給人才培養(yǎng)帶來極大困難。三、“理虛實”一體化教學(xué)實施策略“理虛實”一體化教學(xué)是目前中等職業(yè)學(xué)校較為科學(xué)和先進(jìn)的教學(xué)模式，它將理論學(xué)習(xí)、虛擬操作和實訓(xùn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，為中等職業(yè)學(xué)校培養(yǎng)新能源汽車技術(shù)技能人才提供了一條科學(xué)有效的教學(xué)途徑。理論學(xué)習(xí)以傳統(tǒng)教學(xué)為主，利用多媒體信息技術(shù)講授新能源汽車基本理論知識;虛擬教學(xué)將利用VR技術(shù)，采取“以學(xué)生為主體，以教師

10、為主導(dǎo)”的學(xué)習(xí)方式來實現(xiàn)理論學(xué)習(xí)和實踐操作的無縫對接。虛擬教學(xué)通過佩戴VR設(shè)備為學(xué)生呈現(xiàn)沉浸式的教學(xué)環(huán)境，在虛擬場景中學(xué)生可以更清晰、更直觀地進(jìn)行新能源汽車結(jié)構(gòu)認(rèn)知、工作原理的學(xué)習(xí)、整車拆裝的實訓(xùn)操作，相對于實際整車操作避免了高壓觸電危險，解決了設(shè)備不足和耗材較高等難題。實訓(xùn)教學(xué)通過設(shè)備配置、任務(wù)工單和工作區(qū)域等教學(xué)安排進(jìn)行相關(guān)學(xué)習(xí)，在已知的可控風(fēng)險下進(jìn)行實車學(xué)習(xí)和拆裝操作。“理虛實”一體化教室的建設(shè)原則要嚴(yán)格按照教學(xué)流程進(jìn)行，將教師工作區(qū)、多媒體教學(xué)區(qū)、學(xué)生討論區(qū)、虛擬學(xué)習(xí)區(qū)和實車操作區(qū)進(jìn)行合理安排，“理虛實”一體化教室功能分區(qū)如圖1所示。上圖所示，在“理虛實”一體化學(xué)習(xí)區(qū)域中，VR教學(xué)區(qū)將

11、承擔(dān)所有的虛擬教學(xué)環(huán)節(jié)，虛擬教學(xué)分為“學(xué)”“練”“考”三大模塊。學(xué)習(xí)模塊主要針對新能源汽車結(jié)構(gòu)認(rèn)知與安全使用部分，通過VR虛擬技術(shù)將虛擬汽車進(jìn)行爆炸式展開，汽車的所有零部件將被拆分和旋轉(zhuǎn)觀察，學(xué)生可近距離、多角度對汽車結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)知學(xué)習(xí)。練習(xí)模塊中包括電池及管理系統(tǒng)拆裝與檢測、電機(jī)及傳動系統(tǒng)拆裝與檢測、輔助系統(tǒng)拆裝與修復(fù)和整車控制系統(tǒng)檢測與修復(fù)四門課程的學(xué)習(xí)。由于虛擬教學(xué)具有反復(fù)操作、無高壓觸電危險等優(yōu)點，在練習(xí)模塊可以進(jìn)行“基于工作過程的教學(xué)方法”，以學(xué)生學(xué)習(xí)為主體，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并節(jié)省教學(xué)設(shè)備?？荚嚹K將對之前的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行自動測試，學(xué)生在登錄個人系統(tǒng)后會彈出開始考試頁面，在考試進(jìn)行中系

12、統(tǒng)會進(jìn)行自動判斷計分，考試操作過程中若發(fā)生觸犯用電安全規(guī)則等問題，系統(tǒng)將會自動結(jié)束考試，警告學(xué)生操作失誤，這將提高學(xué)生的注意力和警惕性，為后期的車間實踐操作奠定基礎(chǔ)。四、“理虛實”一體化教學(xué)應(yīng)用分析“理虛實”一體化教學(xué)過程中虛擬教學(xué)成為整個教學(xué)的難點，因此，在新能源汽車實際教學(xué)中，以虛擬仿真實驗軟件為工具完成理論課程的鞏固與提升，再通過真實的線下實車操作，整個過程詮釋了理論結(jié)合虛擬仿真實驗和實車操作的“理虛實”一體化教學(xué)思路。本教學(xué)模式不僅節(jié)省了大量教學(xué)成本，還可以隨時隨地進(jìn)行操作練習(xí)，打破了傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)對于固定場地的限制。本次教學(xué)研究通過對實際教學(xué)情況考察并結(jié)合學(xué)生實驗教學(xué)后的問卷調(diào)查結(jié)果，

13、對“理虛實”一體化教學(xué)模式進(jìn)行分析研究。此次實驗調(diào)查，針對忻州市高級技工學(xué)校和天津市機(jī)電工藝學(xué)院部分學(xué)生進(jìn)行“理虛實”一體化實驗教學(xué)，在發(fā)出的調(diào)查問卷中收集有效問卷102份，并提取相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)和分析，統(tǒng)計結(jié)果如下圖所示：在針對“理虛實”一體化教學(xué)是否適用于中職學(xué)校這一問題，實驗后的統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示，60.78%的學(xué)生認(rèn)為此教學(xué)方法適用中職學(xué)校，12.75%的學(xué)生認(rèn)為此教學(xué)方法非常好，4.9%的學(xué)生認(rèn)為不適用，在后期的跟蹤調(diào)查中發(fā)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)為“理虛實”一體化教學(xué)不適用的原因僅僅是對VR教學(xué)的陌生和不了解。本論文通過對“理虛實”一體化教學(xué)在中等職業(yè)學(xué)校新能源汽車專業(yè)教學(xué)實驗應(yīng)用的探討，研究“理

14、虛實”一體化教學(xué)的可行性和現(xiàn)實意義，通過對調(diào)查問卷進(jìn)行分析，得出“理虛實”一體化教學(xué)對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高操作安全性和提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率等方面有顯著成效的結(jié)論。本次研究將進(jìn)一步推進(jìn)現(xiàn)代信息教育技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。五、結(jié)束語在中等職業(yè)學(xué)校新能源汽車專業(yè)采用“理虛實”一體化教學(xué)是一次很好的嘗試，在VR+教育的概念越來越深入人心的大環(huán)境下，VR提供的沉浸式場景教學(xué)能讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實操練習(xí)，這種虛擬教學(xué)系統(tǒng)能夠近乎完美地解決真車實訓(xùn)中存在的諸多問題。虛擬教學(xué)能規(guī)避風(fēng)險，教師也不會擔(dān)心學(xué)生發(fā)生觸電危險，可放手讓學(xué)生獨立進(jìn)行實訓(xùn)操作?！袄硖搶崱币惑w化教學(xué)涉及多感官反饋，能極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，符合中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生的實際情況，解決了學(xué)生初學(xué)時面對冰冷的機(jī)器提不起興趣和針對復(fù)雜操作的恐懼等難題，系統(tǒng)中包含聽覺、視覺和觸覺等多感官因素，有利于進(jìn)行以學(xué)生為主體的教學(xué)模式?！袄硖搶崱币惑w化教學(xué)也受設(shè)備資金、師資隊伍和學(xué)生水平等諸多方面因素的影響，大部分學(xué)校真正的“理虛實”一體化教學(xué)