曹文君，龙志军，陈文波

（佛山职业技术学院 汽车工程学院，广东 佛山 528000）

虚拟现实是集成计算机图形技术、多媒体技术、仿真技术、多传感器技术和人工智能技术等多门学科的交叉新技术，可通过实时生成多维信息提供身临其境的真实感与超越现实的虚拟性，其友好的人机互动性为教育行业的发展带来了新的潜力。目前，国内外教育研究者已经对虚拟现实技术在教学上的应用进行了初步探索，主要集中在医学、机械、旅游等相关专业的课程教学。高职教育更为注重培养学生的实践操作能力，高职汽车车身维修专业以培养具备较高的汽车车身维修方面的理论知识和较强的实践技能的高级技术技能型人才为目标。汽车涂装为汽车车身维修的一门专业核心课程，作为本专业学生今后从事汽车钣金、事故车查勘与定损等技术岗位的支撑课程。课程主要培养学生表面前处理、遮蔽、调漆等实践操作能力与遵守安全作业规范及5S（整理、整顿、清洁、清扫、自律）标准的职业素养。

1 汽车涂装课程的实践教学特点与现状

汽车涂装课程由两部分构成，理论部分与实践操作部分。理论部分主要讲解汽车涂料的组成和分类、涂装工具和设备的使用方法、汽车涂装的表面处理技术以及汽车涂装的工艺流程。实践操作部分根据车身损坏情况制定涂装工艺，完成表面预处理、选用与调制底漆、底涂层的涂装、原子灰的刮涂与打磨、面漆喷涂等工艺操作。

1.1 汽车涂装课程的实践教学

（1）工艺要求繁琐。汽车涂装对材料和工艺的要求都较高，同时需要掌握喷枪、标准光源对色灯箱、打磨机、抛光机等多种设备与工具的使用。例如，根据不同的工艺要求选择不同的喷涂手法，包括干喷、湿喷、湿碰湿、虚枪喷涂、雾化喷涂、带状涂装等。汽车车身不同板件采用的喷涂工艺也有所区别，例如，发动机罩的喷涂应先喷涂发动机罩边缘，再喷涂发动机罩前部和前翼子板侧面，从中心开始向边缘进行喷涂；而车门的喷涂则先喷涂车门框的顶部，再下移直到车门的底部。

（2）涂装知识更新换代快。为满足节能、环保要求，汽车涂装作为汽车生产线中污染最严重的一个环节，在涂装材料和涂装工艺上的更新换代都成为必然趋势。硅烷前处理技术，室温磷化技术，自泳漆技术等新技术都开始在汽车涂装领域崭露头角。随着涂装新设备与新技术的出现，汽车涂装课程内容也将随之更新课程内容。

（3）安全防护要求高。由于涂装材料具备一定的毒性与挥发性，在实际喷漆过程中要求严格按照安全要求佩戴口罩，防毒面具，护目镜和手套等防护装置。

1.2 汽车涂装课程的实践不足

（1）传统的汽车涂装实践课程由于考虑学生的安全性，许多涂装实践项目采取教师演示法完成，学生缺少亲手操作，教学效果打折扣。

（2）受到传统实训场地与设备的限制，课程可选取的实践内容过于片面。

（3）教学方式以一对多为主，缺乏有效的针对性训练。

（4）由于学生操作不规范导致涂料浪费量较大。

1.3 虚实结合的汽车涂装实践课程设计

通过对汽车涂装课程现状的分析，充分考虑汽车车身维修技术专业的培养目标与当前已具备的虚拟现实涂装设备，提出将虚拟现实涂装设备与实际涂装设备相结合的汽车涂装实践课程设计。

1.3.1 喷涂训练模拟器

为改进汽车涂装实践课程，新购置 ONEW-310喷涂训练模拟器，该模拟器能让学生在高度仿真的模拟环境下进行喷涂技能的高效训练。通过视觉、听觉以及触觉来操作完成一个喷涂过程。并且可利用模拟器的操作结果进行数据分析，明确学生的操作失误点，科学得出实操中不符合要求的参数，简便有效地将这些喷涂技能转化应用到实际的喷涂工作中。

（1）教师可在模拟器上进行广播教学，将规范的喷涂操作上传同步至每台学生模拟设备，以供观摩。

（2）“手把手”引导式教学，在喷涂显示器上将会显示喷枪实时的速度、距离与角度与虚拟喷枪，虚拟喷枪表示喷枪应正确所在的位置，可根据参数与虚拟喷枪调整手持位置。

（3）教师可由后台上传本堂课的相关的喷涂知识要点，以供学生查阅。

（4）教师端可远程管理训练机，分配喷涂任务，设定练习或考试时间，对学生的喷涂过程追踪评定。

1.3.2 课程设计

根据我校汽车车身维修技术专业培养方案课程体系，采用虚拟现实涂装训练项目与涂装实践训练项目相结合的实践课程设计方案，见表1。

表1 汽车涂装实践课程设计方案

1.3.3 课程考核与评价设计

本实践课程的考核评价参考上述两个项目，即实践项目一“虚拟现实涂装训练”与实践项目二“涂装实践训练”，实践成绩=实践项目一×50%+实践项目二×50%。每个项目的具体考核标准如表2所示。

表2 实践课程考核与评价方案

1.3.4 课程实施

虚拟现实涂装训练项目融合多种信息化教学手段，以网络教学平台及智能手机的第三方应用程序（Application, APP）移动端教学软件贯穿整个教学过程，包括课前的学习资料、任务书、课前测试题的发布，课中的考勤、自测、问题实时反馈，课后的知识拓展与作业发布。训练流程如图1所示。

图1 虚拟现实涂装训练项目实施流程

（1）课前在网络教学平台发布课件、微课等学习资源，完成课前自测题。

（2）针对课前自测题结果确定重难点，课堂上定点击破。

（3）教师在模拟器上进行广播教学，将涂装标准操作画面同步到实训室的学员机上，以便学生进行观摩学习，如图 2所示，实现“手把手”教学模式，维持现场的秩序，并引导、指正和监督各小组的任务完成。

图2 广播演示界面

（4）分组涂装模拟实训，上传涂装成绩分析表与涂装录像，如图3和图4所示。

图3 涂装成绩分析表

图4 涂装录像

（5）教师根据上传分析表和录像，找到学生操作需要纠正的参数，进行重点辅导。

2 涂装实践训练

（1）教师布置车身表面损伤修复任务，分小组讨论制定修复方案。

（2）明确小组成员分工，将具体分工记录到项目工单中。

（3）根据实践项目一，所学习到的知识点，确定工序流程，正确使用工具与设备，包括喷枪、打磨机以及漆面测量工具等的使用，实施修复方案。

（4）现场5S要求管理。

（5）上交填写完整的项目工单，进行小组互评与自评，最后由教师讲评小组任务完成情况。

3 总结

采用虚拟现实技术对传统的汽车涂装实践课程进行改进后，教学效果有了明显改善，主要体现在以下几个方面：

（1）引入喷涂实训模拟器，激发学生的学习热情，先通过虚拟现实涂装培训让学生掌握涂装工具的使用与涂装工序，之后再进入涂装实践项目，虚实项目紧密衔接，让学生将所学的知识运用到实践中，获得心理满足感。

（2）模拟器的广播功能，可缓解实践教师数量不足的现状，解决传统实践课程“围观”式教学，改善课堂氛围与教学效果。

（3）喷涂实训模拟器的投入使用，大大减少由于学生工具设备使用不熟练，涂装工序流程不清晰等造成的涂料等耗材的浪费，节约教学成本。

（4）立体式评价标准，重视课程的过程性评价与小组的团队协作能力，根据涂装成绩的分析，找到每位学生的实践弱点所在，定点解决难点，明确学生改进的方向。