VR技术在铁道车辆教学中探索
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摘要：目前，我国铁路事业发展迅猛，铁道车辆专业的教学迎来了新的机遇和挑战。本文首先分析了铁道车辆专业的教学现状，随后分析了vr技术在铁道车辆专业教学中应用的优势和可能遇到的阻碍，肯定了VR技术对于教师教学和学生学习的积极作用。
关键词：VR技术;铁道车辆;职业教育;仿真实训
1引言
在我国铁路事业飞速发展的背景下，铁道车辆专业的教学任务逐年增加，教学难度逐年提高。铁道车辆专业工程实践性很强，要求学生具有较高的实践能力，目前高职院校在此专业的实训教育中遇到了各种问题。例如，先进行理论知识学习，迫使学生面对大量晦涩难懂的理论，无法顺利应用在后期的实训学习中，导致教学效益降低，很难实现教学目标[1-2]。因此，应将VR（虚拟现实）技术引入到铁道车辆专业的日常教学中。“互联网+”的行进过程中，传统教学中融入VR技术可以使得教育主体更加直观、方便、高效、主动的获取新知识、新能力。VR技术的引入不但可以解决传统实训课程形式枯燥，实训设备购买、维护成本高且无法与时俱进，实训操作具有危险性等难题，而且可以将复杂的结构和繁琐的操作流程展现得更加直观，便于学生理解[3-4]。
2铁道车辆专业的教学现状
根据《高等职业学校铁道车辆专业建设指导标准》，铁道车辆专业开设了《铁道概论》、《机械基础》、《电工基础》、《电力电子技术》等专业基础课程以及《铁道车辆机械装置检修》、《铁道车辆制动装置检修》、《铁道车辆电气装置检修》、《铁道车辆空调装置检修》等专业核心课程。以上课程包含了大量的理论知识、实践知识，环环相扣地构成了庞大的知识体系。因此，在教学中存在以下几个较为突出的问题：2.1铁道车辆检修技术讲授过程枯燥、乏味现在，轨道交通行业正在朝气蓬勃的发展期，车种的类型也跟随快速改变，对于不同类型的铁道车辆，其检修技术、检修标准与以往的工艺存在重大差别。因此，在教学中，难以通过理论课程与实训课程让学生完全掌握不同类型车辆检修技术的重点难点，这也是当前教学中存在的主要问题。
2.2实训设备价格昂贵
与其他工科专业相比，铁道车辆专业所需的实训设备更为昂贵，动辄百万甚至千万。因此，受到资金限制，实训设备数量有限，无法满足班级内多人同时动手进行实际操作，只能轮流进行，学生的上课体验时间短缺问题非常严重，严重的打击了学生的学习态度和学习热情，这样，使得学生失去对设备的新鲜感与教学的体验感，让教学的效果和质量大打折扣。
2.3实训设备的滞后性
伴随着科技的发展，维修技术更新迅速，培训课程设施也更新迅速，但教学经费有限，因此无法及时跟上行业的发展，进而影响了铁道车辆专业的教学授课质量。另外，铁道车辆实训楼搭建的费用高，周期长；同时实训仪器高昂的价格限制了实训设备数量的购买，某些设备维护成本较高，只能用来展示，无法起到实训功能。实训室建设破旧、实训教学过程中有些环节只能依靠学生想象，极大的打击了教学授课过程中的效果，同时也让学生失去兴趣，无心课堂。
2.4实训课中的安全难以保证
任何实训课程都存在着一定的安全隐患，无法做到万无一失，铁道车辆专业的实训课程更是如此。由于学生的安全意识相对薄弱，加之好奇心强且活泼好动，会出现在自己没有一定技能的情况下私自操作设备等问题。与前者相反，一部分学生过度在意自己的人身安全，不敢亲自动手操作，从而影响到其对车辆检修技术的掌握，实训课的整体教学质量由此降低。另外，实训课程通常为一名实训教师教授整个班级，在教学过程中很难全面关注到每个学生，也为学生的安全埋下隐患。由此可见，实训安全的问题应该摆在首位，它是教学成功的首要条件和基石。
3VR技术在铁道车辆的益处探索
VR技术拥有了现在最前沿的电子网络技术和虚拟仿真技术，有利于及时把握住最新的铁道车辆的车种类型和检修技术。改善学生的学习环境的同时使学生沉浸在虚拟真实的学习环境中，在虚拟现实中以不同的身份完成不同的任务，在此过程中，学生们始终保持在主体地位。这样不仅仅能够增加学生学习铁道车辆构造及铁道车辆检修技术热情和效果，而且能够改善上文中提到的缺陷。因此虚拟仿真（VR）技术在铁道车辆的实训和理论教学中效果显著，详细的内容如下：
3.1改革教学方法，增加教学效果
利用VR技术进行授课，教师可以边讲解，边模拟，有利于学生对于铁道车辆构造及铁道车辆检修技术的学习和理解。学生自身也可以模拟车辆故障并进行检修，这样可以实现学生在学习中的主体地位，有助于提升其主观能动性，便于开拓思维，提高对于铁道车辆构造及铁道车辆检修技术的认知水平。3.2不受时间和实训场地的约束通过VR技术的合理应用，搭建一个虚拟实训室，不但可以解决车辆检修技术模拟教学的问题，而且可以根据学生自己的作息时间和学习规律，随时随地学习相应的知识，不受时间、实训场地、天气等因素的约束。同时，学生可以根据自己对专业知识的掌握情况，来选择适合自己的学习内容和难易程度，把理论知识和实际操作结合起来，提高职业技能。
3.3专业知识和技能紧跟时代发展
VR技术通过网络和相关设备即可实现铁道车辆模拟运行、模拟检修等，同时保证了铁道车辆检修技术更新的时效性，将最先进的铁道车辆检修技术通过网络系统快速的展现在学生眼前，解决了传统教材更新不及时的问题，使得教学技术紧跟时代的发展，更好地满足企业对于学生所掌握技能的要求。
3.4师生的安全得到保障
铁道车辆专业的实训课程中，多数实训项目有较高的危险系数，如《铁道车辆电气装置检修》课程存在的触电隐患、《铁道车辆机械装置检修》课程中，部件的更换检查易发生跌落砸伤危险等等。所有实训项目的操作训练以及工作任务内容的前提是保证人身安全，现场操作过程中隐藏着许多安全隐患，在实训过程中稍有疏忽，就可能造成生命及财产的重大损失。使用VR技术教学系统来进行实训练习，可以完美的避免上述安全隐患，学生也可以抛开内心的恐惧，心无旁鹜的进行操作练习，从而快速提高自身的技能水平。
4VR技术应用于铁道车辆专业教学存在的问题
虽然将VR技术应用于铁道车辆专业教学具有创新教学方法，提升教学质量、不受时间和实训场地的约束、专业知识和技能紧跟时代发展、师生的安全得到保障等优点，但将VR技术应用于铁道车辆专业教学存在一定局限性。
4.1对VR技术的日常维护保养
VR技术所使用的设备同其他的电子设备一样，需要专业人士定期进行维护保养。当前VR技术尚未完全成熟，使其未能在教育领域得到充分的应用，对其软硬件系统更新、维护和保养也是一笔巨大的开销。
4.2有其特定的适用性
并非所有的实训项目都需要采用虚拟现实技术，如某些实训项目只需要电脑即可完成，仅需要切换终端界面，因而可以不采用虚拟现实技术。
4.3无法完全取代实物实训教学
VR技术的发展并未达到可以完全模拟现实世界的程度，无论仿真系统平台设计得如何逼真，很难让学生获得与真实一模一样的认知，因此VR技术虽能在一定程度上替代一些实训内容，但不能完全取代实物实训教学。
5结语
综上，随着我国铁路行业的迅猛发展，铁道车辆专业的相关知识技能也应紧跟时代，为了提升教学质量，给各铁路局培养更优秀的职业技能人才，就要将VR技术应用在铁道车辆专业的教学中。VR技术的应用，提高了教育的专业性与信息化程度，改革了传统的教育模式，拓宽了教学内容的广度和深度，更好地将理论和实际融合在一起。同时，VR技术的应用有助于激发学生的学习兴趣，提升学生的学习效率，使学生更加深刻的掌握专业知识和职业技能。可以确信，随着VR技术的不断成熟和发展，将使VR技术在铁道车辆专业教育和教学中的应用越来越丰富和完整。
参考文献：
[1]郑娜娜.机械设计制造及自动化教学效益的提升——谈高职院校的实训教学[J].内燃机与配件，2019（12）：296-297.
[2]张勇，米承继，刘水长，明瑞.新工科与双创背景下本科工程实训教学改革研究[J].内燃机与配件，2019（24）：293-294.
[3]崔秀军.VR技术在动车组检修技术专业课程中的应用与研究[D].天津职业技术师范大学，2020.
[4]张仲华，赵欣，邱磊，聂秀辉.VR技术在装备实训教学中的应用[J].电脑知识与技术，2021，17（06）：103-104.
作者:王雪琦 何雷 崔志军 白文涛 单位:柳州铁道职业技术学院
