交互式仿真技術(shù)在汽車拆裝實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

李文達(dá)　王陸峰

關(guān)鍵詞：交互式仿真? 實(shí)踐教學(xué)? 游戲

作為內(nèi)蒙古地區(qū)唯一的交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院的教師一直積極努力地對現(xiàn)有教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新探索，致力于尋求一種適合現(xiàn)代交通職業(yè)學(xué)院學(xué)生的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，增強(qiáng)汽車專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)效果，加強(qiáng)學(xué)生與老師的互動交流，強(qiáng)化職業(yè)院校學(xué)生的專業(yè)技能，努力為我國打造一批高素質(zhì)勞動者和技能人才。

一、汽車拆裝實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

針對汽車拆裝的相關(guān)課程，自2004年以來，教學(xué)模式已經(jīng)有了很大改進(jìn)，從傳統(tǒng)的理論與實(shí)踐分開教學(xué)，到現(xiàn)在的理實(shí)一體化授課，加強(qiáng)了理論與實(shí)踐的結(jié)合，讓學(xué)生一學(xué)習(xí)完理論知識直接就動手操作，減少了學(xué)生遺忘的可能性。但在這種教學(xué)模式下，教學(xué)過程中仍然存在以下幾個(gè)問題。

學(xué)院的高職學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力較為缺乏，課上比較懶惰，不愿意主動去學(xué)習(xí);高職學(xué)生自我評判能力差，在實(shí)踐訓(xùn)練過程中，容易在操作過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤而不自知;學(xué)生理解能力差，在理論知識掌握不夠扎實(shí)而直接進(jìn)行實(shí)踐時(shí)，容易出現(xiàn)操作不當(dāng)引起安全事故;班級人數(shù)較多，為了增加實(shí)踐教學(xué)效果，保證安全，每次教師只能帶5～6人去動手實(shí)踐拆裝，其余大部分學(xué)生仍然留在教室學(xué)習(xí)理論知識，實(shí)踐效率較差，浪費(fèi)時(shí)間;高職學(xué)生對傳統(tǒng)課堂教學(xué)知識的保留率較低，課上學(xué)過，課下就忘記了，知識的接收率本就低，又不愿意溫習(xí)功課，造成一學(xué)期下來學(xué)習(xí)并無成效。

正是由于現(xiàn)在的教學(xué)方式存在這些問題，所以廣大教師急需在汽車拆裝課程上融入交互式仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，改善教學(xué)中存在的問題。

二、交互式仿真技術(shù)在汽車拆裝實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用的必要性

交互式仿真技術(shù)教學(xué)是采用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)，將汽車零部件如自動變速器三維立體模型導(dǎo)入到仿真平臺內(nèi)，借助于VR眼鏡，給學(xué)生一種沉浸式的體驗(yàn)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)真實(shí)的操作，而且可以通過數(shù)據(jù)手套全方位采集學(xué)生手部動作，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境里動手感受真正的觸摸體驗(yàn)。

1.激發(fā)學(xué)生主觀能動性

傳統(tǒng)的仿真軟件都是采用視頻播放教學(xué)或通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊實(shí)踐裝配零件的爆炸分解圖展現(xiàn)在學(xué)生面前，可依然無法高效調(diào)動學(xué)生的積極性?，F(xiàn)在的高職學(xué)生特別喜歡交互式仿真類的游戲，熱愛積極探索未知的區(qū)域，想要去體驗(yàn)摸索，喜歡在虛擬環(huán)境中沉浸式的感覺。交互式仿真技術(shù)平臺就是當(dāng)學(xué)生在戴上VR眼鏡和數(shù)據(jù)手套后就有一種身臨其境的感覺，就像置身于游戲當(dāng)中，虛擬手會隨學(xué)生手部動作，讓學(xué)生不自覺的想要去發(fā)掘探索，交互式仿真技術(shù)融入教學(xué)就是抓住學(xué)生喜歡摸索體驗(yàn)操作的特點(diǎn)。

2.增加了自我評判環(huán)節(jié)

現(xiàn)在的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師無法保證全程檢驗(yàn)每個(gè)學(xué)生拆卸、安裝過程是否正確，比如在變速器內(nèi)部丟掉一個(gè)螺栓、墊片，安裝完成后無法看見內(nèi)部結(jié)構(gòu)。而在交互式仿真教學(xué)過程中，學(xué)生無論是進(jìn)行哪一部分的操作，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，比如落下零件和安裝方法不正確，系統(tǒng)都會提示學(xué)生錯(cuò)誤，直至學(xué)生安裝正確為止，讓學(xué)生能夠?qū)ψ约旱牟鹦栋惭b過程有一個(gè)正確的判斷和認(rèn)知。這激發(fā)了學(xué)生尋求正確拆裝路徑的興趣，加強(qiáng)了理論知識的鞏固，減少了學(xué)生的懈怠情緒。

3.增加實(shí)習(xí)的安全性

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)開始前，教師都會反復(fù)強(qiáng)調(diào)容易出安全事故的操作步驟，提醒學(xué)生注意，以免操作不當(dāng)使得零件或工件掉落，造成砸傷等事故，但部分高職學(xué)生聽課效果不佳，直接實(shí)踐操作時(shí)仍舊會有些操作不當(dāng)，存在安全隱患，所以在實(shí)踐過程中，學(xué)生的拆裝練習(xí)必須全程在教師指導(dǎo)下進(jìn)行。交互式仿真實(shí)踐平臺是在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行的，不存在這樣的安全隱患，甚至在出現(xiàn)不當(dāng)措施時(shí)會提醒學(xué)生注意，當(dāng)學(xué)生能夠熟練正確掌握拆裝技能后再針對汽車進(jìn)行練習(xí)，大大提升了實(shí)踐過程的安全性，也緩解了教師的授課壓力。

4.提高了課堂效率

以筆者授課的班級為例，學(xué)生共有30人，一次實(shí)習(xí)小組5人，其余25人全都在復(fù)習(xí)理論知識。由于高職學(xué)生的自我約束能力較差，自習(xí)效果不佳。而采用交互式仿真技術(shù)授課，可以讓全班30人同時(shí)進(jìn)行仿真實(shí)踐的操作，每一位學(xué)生可以有充足的時(shí)間進(jìn)行拆裝練習(xí)，當(dāng)學(xué)生能夠熟練正確的拆裝自動變速器時(shí)，再對車輛進(jìn)行拆裝操作，這樣每個(gè)學(xué)生的實(shí)際操作時(shí)間增加了。同時(shí)教師可以通過交互式仿真技術(shù)操作平臺檢查每一位學(xué)生的操作過程，解答學(xué)生的遇到的疑難問題，增加了教師與學(xué)生之間的互動交流。

5.增強(qiáng)課堂的保留率

所謂課堂保留率指的就是一堂課結(jié)束后學(xué)生真正理解記憶的知識保留了多少。一直以來教師的單一輸出授課方式是保留率最低的模式，所以現(xiàn)在課堂上面增加了很多學(xué)生與老師之間的互動，盡量課堂上面都是以學(xué)生為重，引導(dǎo)學(xué)生思考，即使這樣知識的保留率仍然不高。有專家曾針對交互式仿真技術(shù)做過相關(guān)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)楦叨冉换コ两降捏w驗(yàn)，學(xué)生快樂地學(xué)習(xí)，加深了知識的理解和記憶，保留率有了明顯的提高。

6.增加課下復(fù)習(xí)時(shí)間

為了保證學(xué)生的實(shí)習(xí)安全，拆裝過程全程在教師指導(dǎo)下進(jìn)行，那么課下的實(shí)踐練習(xí)學(xué)生無法單獨(dú)練習(xí)，學(xué)生無法單獨(dú)完成課下復(fù)習(xí)的過程，這又造成了資源的浪費(fèi)。而采用交互式仿真技術(shù)后，學(xué)生可以在非上課時(shí)間自由練習(xí)，增加了復(fù)習(xí)時(shí)間，大大提升了知識的保留率。

7.減少了追加投入成本

為了錘煉學(xué)生的專業(yè)技能，必然要加大學(xué)生實(shí)踐操作的訓(xùn)練，內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院每年都要投入大量的資金購置設(shè)備，而由于學(xué)生技術(shù)水平不夠?qū)I(yè)和經(jīng)過多次反復(fù)的拆裝訓(xùn)練，即使專人維護(hù)保養(yǎng)，設(shè)備的損耗也是巨大的。而引入交互式仿真平臺后，設(shè)備的損耗造成的追加投入會大大減少。

眾所周知，當(dāng)汽車企業(yè)更新?lián)Q代飛快，為了保證學(xué)生順利的與工作崗位接軌，實(shí)踐環(huán)節(jié)必然要跟上時(shí)代的腳步，所以設(shè)備的更新也是必不可少的，采用交互式仿真平臺后，僅需要更新數(shù)據(jù)庫就可以讓學(xué)生練習(xí)到最前沿的設(shè)備，大大減少了新設(shè)備教學(xué)資金的投入。

三、汽車拆裝實(shí)踐教學(xué)改革的新舉措

1.實(shí)踐教學(xué)資源及時(shí)更新

汽車相關(guān)專業(yè)實(shí)踐設(shè)備價(jià)格高昂，而現(xiàn)代汽車發(fā)展迅猛，受地域和資金條件限制，實(shí)踐車間不能購置所有車型設(shè)備，更不能及時(shí)更新?lián)Q代。交互式仿真平臺的建立只需要定期及時(shí)更新資源庫，減輕了高職院校教學(xué)資金負(fù)擔(dān)，降低了汽車拆裝實(shí)踐設(shè)備損耗費(fèi)用，同時(shí)也使學(xué)生能夠獲得最新的實(shí)踐設(shè)備信息，體驗(yàn)理虛實(shí)一體化的便利。

2.加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)課堂環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

除了利用資源庫已有的汽車拆裝模型以外，還要增加情景模式，讓學(xué)生有一種沉浸在游戲環(huán)境中的感覺，激發(fā)學(xué)生探索摸索的興趣，通過一步步的練習(xí)基本操作，教師需要設(shè)置關(guān)卡，每完成一步提示則進(jìn)行下一步的操作，層層遞進(jìn)引導(dǎo)學(xué)生完成整個(gè)拆裝過程。同時(shí)針對發(fā)動機(jī)等需要檢修的課程環(huán)節(jié)還需要增設(shè)故障，以游戲的方式吸引學(xué)生，使學(xué)生主動打開電腦，帶上VR眼鏡和數(shù)據(jù)手套。

3.建立合理的智能測評體系

學(xué)生通過交互式仿真實(shí)踐平臺學(xué)習(xí)后還可以進(jìn)行測驗(yàn)考試，通過系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)測算分析，可以得出學(xué)生模擬拆裝的分?jǐn)?shù)，能夠及時(shí)反饋學(xué)生的操作考試信息，學(xué)生可以及時(shí)改正。交互式仿真技術(shù)平臺得出的成績納入期末考試成績，在傳統(tǒng)的考試模式的基礎(chǔ)上融合高科技測評成績，學(xué)生對于這種新穎的測算方式也非常感興趣，這調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性。

4.增強(qiáng)專業(yè)教師關(guān)于交互式仿真技術(shù)實(shí)踐平臺的培訓(xùn)學(xué)習(xí)

為進(jìn)一步提升交互式仿真教學(xué)效果，任課的專業(yè)教師必須加強(qiáng)交互式仿真技術(shù)實(shí)踐平臺的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，能夠熟練應(yīng)用軟件的教師端與學(xué)生端。在培訓(xùn)的同時(shí)也能提升教師的專業(yè)技術(shù)水平和實(shí)踐教學(xué)能力，可以更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)的雙向性，在學(xué)生中樹立教師的威信，提高教學(xué)效果。

四、小結(jié)

隨著近年來教學(xué)方法的不斷信息化，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不足以滿足現(xiàn)在高職學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，亟須引入新的教學(xué)模式。交互式仿真技術(shù)深受新時(shí)代學(xué)生的喜愛，將其引入到教學(xué)中來，與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相融合，能夠激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，真正實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí)，在娛樂的同時(shí)掌握專業(yè)技能，提高教學(xué)成果。

目前交互式仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用仍然處于探索階段，需要更多的專家和教師做出研究與實(shí)踐，讓現(xiàn)在的學(xué)生可以在校園里盡可能多地吸納知識儲備能量，以應(yīng)對日新月異的科技變化。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊南粵.交互式虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)在職業(yè)教育中的應(yīng)用實(shí)例[J]. 職業(yè)教育研究，2013（2）.

[2]王秀宇，王陸峰.交互式仿真在物流實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)，2018（8）.

[3]張立文，謝柱堅(jiān).交互式實(shí)踐教學(xué)法在“橋梁工程”課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].科教文匯，2018（5）.

[4]高彩茹，丁樺.專業(yè)課教學(xué)引入“軋機(jī)交互式仿真裝配軟件”的實(shí)踐[J].科教導(dǎo)刊，2017（11）.

（作者單位：內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院）