· 1.适用对象

· 本科阶段车辆工程、汽车服务工程、交通运输等专业大二、大三学生；

· 高职高专汽车类专业实训教学，以及汽车制造、维修企业的岗前技能培训。

· 2.先修基础

· 需完成《机械设计基础》《汽车构造（底盘篇）》等先修课程学习，掌握齿轮传动基础原理与汽车底盘总体构造，具备基本的机械结构认知能力。

· 3.预习要求

· 实验前完成差速器结构、工作原理的理论预习，提交电子版预习报告；

· 提前学习VR设备操作规范、实验室安全管理规定，熟悉手柄按键功能与交互逻辑。

· 4.实验过程要求

· 严格遵循实验指导书的拆装顺序与操作规范，禁止违规跳步操作；

· 爱护VR头显、手柄等硬件设备，严格按照操作流程启停系统，禁止暴力拉扯设备线缆；

· 认真记录实验过程中的操作要点、原理现象与问题思考，实验结束后按要求提交实验报告。

1.政策与教学改革导向

教育部持续推进虚拟仿真实验教学创新联盟建设，明确要求通过信息技术破解传统实验“高风险、高成本、难复现、难观测”的瓶颈；省级实验教学示范中心建设标准也将“数字化、虚拟化实训资源建设”作为核心考核指标。本项目是落实信息技术与实验教学深度融合的典型实践，符合高等教育实验教学改革的整体方向。

2.产业人才培养需求

汽车产业向电动化、智能化转型升级过程中，底盘传动系统的技术迭代持续加快，行业对人才的机械结构认知、工程实践能力与空间思维能力提出更高要求。传统“演示式+有限实操”的实训模式，难以支撑规模化、高质量的应用型人才培养。

3.传统实物实训的核心痛点

成本与损耗压力大：差速器为精密传动部件，实物教具单价高，齿轮、轴承等零件反复拆装后易出现磨损、啮合精度下降，设备采购与维护成本持续攀升。

安全与操作约束强：重型部件与金属拆装工具操作不当，易造成零件损坏甚至人身伤害；且封闭壳体结构导致学生无法直观观测内部齿轮啮合的动态过程。

教学效率与覆盖面不足：实物教具数量有限，大班教学中学生人均实操时长不足；拆装过程不可逆，学生难以开展试错式学习，个性化训练需求无法满足。

本实验项目立足省级实验教学示范中心建设标准，以“服务教学、强化实践、虚实融合、开放共享”为核心导向，在设计与开发全过程严格遵循以下七项原则：

1.教学目标导向原则

坚持以人才培养为核心，所有功能开发与场景设计均紧密围绕《汽车构造》课程教学大纲与实验教学目标，不脱离教学需求追求技术炫技。针对差速器“内部传动过程不可视、标准拆装流程难复现、动力传递原理抽象”等教学重难点，精准设置结构认知、拆装训练、工况仿真三大核心模块，将核心知识点拆解融入交互操作环节，确保虚拟仿真切实弥补传统实物实训的教学短板，有效服务于知识传授、能力培养与素养塑造的三维目标。

2.虚实互补、协同育人原则

明确虚拟仿真“补充而非替代”的定位，构建“虚拟预演—实物实操—虚拟巩固”的递进式实训体系。实验流程设计上，先通过VR环境让学生完成拆装流程预演、内部原理可视化学习，熟悉操作规范与结构逻辑，再进入实体实验室开展实物拆装实训；实操结束后可返回虚拟平台进行易错点强化练习与拓展工况学习。通过虚实双向联动，既发挥虚拟实训低损耗、可重复的优势，又保障实物实训的工程质感，实现两类教学资源的协同增效。

3.工程真实性与教学适配性统一原则

一方面严守工程真实性底线：差速器三维模型基于工程图纸参数化构建，零件尺寸、装配约束、传动关系与实物完全一致，齿轮啮合规律、运动传递逻辑符合机械力学原理，操作流程贴合工业标准拆装工艺，杜绝违背工程常识的简化与失真。另一方面兼顾教学适配性：针对本科学生认知规律，增设步骤高亮引导、错误即时提示、原理同步解说等教学辅助功能，对非关键结构进行适度轻量化处理，平衡专业严谨性与教学易用性，避免因过度复杂抬升学习门槛。

4.沉浸式交互与操作规范性并重原则

充分发挥VR技术的六自由度空间交互优势，还原抓取、旋转、对位、安装等真实拆装操作手感，搭配物理碰撞与触觉反馈机制，打造高沉浸感的实训环境，解决传统二维教学空间感知缺失的问题。同时通过流程锁定、错误熔断、顺序校验等机制严格约束操作的工程规范性：仅当前步骤对应的零件可交互，违规操作即时阻断并警示，避免学生形成错误操作习惯，确保沉浸式体验始终不偏离标准化实训要求。

5.安全低耗、高效普惠原则

从设计源头消解传统实物实训的安全与成本痛点：全虚拟操作环境彻底规避重型零件磕碰、工具操作失误带来的人身安全风险，也不存在零件磨损、设备损坏等耗材损耗问题；系统支持无限次重复训练，学生可自主安排练习节奏，突破实物设备数量不足对大班教学的限制，让每位学生都能获得充足的实操时长，以较低的建设成本实现实训资源的普惠化覆盖。

6.可扩展与开放共享原则

采用模块化、组件化的开发架构，预留模型扩展与功能迭代接口，后续可便捷拓展行星齿轮机构、变速器、制动系统等更多汽车核心总成的虚拟仿真实验，形成系列化的底盘传动实训资源库。同时平台设计兼容主流VR设备与PC端运行模式，支持对接国家级、省级虚拟仿真实验教学共享平台，具备面向校内外同类院校、行业企业开放共享的技术条件，充分发挥省级实验室的示范辐射作用。

7.过程化评价与客观量化原则

将考核评价体系嵌入实验全流程设计，摒弃“唯结果”的评价方式。系统自动采集学生操作的步骤合规性、错误次数、任务耗时、原理答题正确率等多维度过程数据，按照预设评分标准自动生成量化考核报告，减少人工评分的主观偏差。同时支持操作过程回溯与班级学情统计，既为学生个性化复盘提供依据，也为教师优化教学内容提供数据支撑，实现“以评促学、以评促教”的闭环设计。

本实验坚持“知识传授、能力培养、素养塑造”三位一体的教学目标，具体如下：

1.知识目标

· 掌握差速器的核心零件组成、空间装配关系与机械连接约束；

· 理解直线行驶、转向行驶工况下的动力传递规律，吃透“差速不差力”的工作原理；

· 熟悉差速器标准拆装工艺流程、技术要求与操作规范。

2.能力目标

· 能够独立完成差速器的规范拆解与装配操作，形成标准化的工程操作习惯；

· 具备识别差速器结构特征、分析常见传动故障的工程判断能力；

· 通过沉浸式三维交互提升空间想象能力，建立机械结构从平面到立体的认知转化能力。

3.素养目标

· 树立严谨规范的工程操作意识与安全生产理念，养成精益求精的工匠精神；

· 培养自主探究、试错纠错的学习能力，提升解决复杂工程问题的思维；

采用 “过程性评价 + 终结性评价” 相结合的多元量化考核模式，总分 100 分，60 分及以上为合格并获得对应实验学分。