汽車(chē)虛擬仿真在職技高師實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的運(yùn)用研究

王宏志

(吉林工程技術(shù)師范學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130052)

一、職技高師傳統(tǒng)汽車(chē)實(shí)訓(xùn)模式的缺陷

在職技高師傳統(tǒng)汽車(chē)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，多數(shù)的實(shí)訓(xùn)方式為一名教師(最多兩名教師)同時(shí)帶一個(gè)或者是幾個(gè)班的學(xué)生同時(shí)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，教師只能采用分組的方式進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，但仍然存在學(xué)生過(guò)多的問(wèn)題，只能是教師進(jìn)行示范，多組同學(xué)一起進(jìn)行觀看，一起進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，教師不能兼顧到每一名學(xué)生，有的學(xué)生在實(shí)訓(xùn)期間混水摸魚(yú)，所以整個(gè)實(shí)訓(xùn)下來(lái)，有的學(xué)生并沒(méi)有掌握實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。另外，在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，由于分組太多，每次實(shí)訓(xùn)的時(shí)間太長(zhǎng)，學(xué)生不能進(jìn)行重復(fù)練習(xí)，所以無(wú)法牢固地掌握相關(guān)知識(shí)，導(dǎo)致達(dá)不到實(shí)訓(xùn)的目的。

職技高師的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和實(shí)訓(xùn)費(fèi)用等問(wèn)題也是導(dǎo)致其存在缺陷的主要原因。一方面，由于實(shí)訓(xùn)經(jīng)費(fèi)不足，不能夠買(mǎi)到最先進(jìn)的汽車(chē)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)設(shè)備無(wú)法及時(shí)更新[1]，學(xué)生不能學(xué)到最新的相關(guān)知識(shí)，從而不能很好地適應(yīng)社會(huì)的需要；另一方面，由于實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不夠，無(wú)法容納一些大型的汽車(chē)設(shè)備，從而導(dǎo)致學(xué)生掌握知識(shí)不夠全面；由于汽車(chē)專(zhuān)業(yè)的特殊性，需要學(xué)生自己對(duì)一些設(shè)備(部件)進(jìn)行拆卸和安裝，新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備很容易被處于初級(jí)階段的學(xué)生弄壞，所以有的實(shí)訓(xùn)教師不讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，導(dǎo)致學(xué)生不能真正了解和掌握汽車(chē)的構(gòu)造，使學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握仍處于理論階段。

二、汽車(chē)維修虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)是通過(guò)相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)，將實(shí)訓(xùn)時(shí)整個(gè)真實(shí)場(chǎng)景通過(guò)計(jì)算機(jī)展現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)技術(shù)處理，使通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的虛擬場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景更相近。學(xué)生可以通過(guò)計(jì)算機(jī)展現(xiàn)的這種虛擬場(chǎng)景，模擬各種真實(shí)的實(shí)訓(xùn)，了解實(shí)訓(xùn)的目的、原理和步驟，從而達(dá)到掌握相關(guān)知識(shí)和技能的目的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，虛擬仿真技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[2]。另外，學(xué)生電腦及智能手機(jī)的普及也是虛擬仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用的重要原因之一。

在我國(guó)，隨著教育受重視程度的加強(qiáng)以及企業(yè)也越來(lái)越重視招收有能力的人才，學(xué)校相應(yīng)地加強(qiáng)了對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。由于實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要手段，職技高師也注重加強(qiáng)對(duì)實(shí)訓(xùn)的投入。隨著對(duì)實(shí)訓(xùn)方面虛擬仿真的投入，一方面解決了實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不夠的問(wèn)題，學(xué)校不用再去購(gòu)買(mǎi)大型的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，學(xué)生可以在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上操作學(xué)校沒(méi)有的實(shí)訓(xùn)設(shè)備[3]；另一方面，解決了學(xué)校實(shí)訓(xùn)經(jīng)費(fèi)不足的問(wèn)題。學(xué)校不用再擔(dān)心相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備被學(xué)生損壞，也不用再擔(dān)心實(shí)訓(xùn)設(shè)備更新太快的問(wèn)題，在汽車(chē)虛擬平臺(tái)上可以將內(nèi)容更新，使學(xué)生能及時(shí)了解并掌握最新的相關(guān)知識(shí)。

三、汽車(chē)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)的優(yōu)點(diǎn)

職技高師汽車(chē)實(shí)訓(xùn)課程采用了理實(shí)一體化教學(xué)法[4]。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于職技高師汽車(chē)實(shí)訓(xùn)課程有其自己的特點(diǎn)。

(一)再現(xiàn)真實(shí)的汽車(chē)場(chǎng)景

在汽車(chē)實(shí)訓(xùn)中引入汽車(chē)虛擬仿真教學(xué)方法，通過(guò)在計(jì)算機(jī)上選擇合適的軟件來(lái)完成汽車(chē)的整體結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝與拆卸、底盤(pán)的安裝與拆卸和變速器的安裝與拆卸等實(shí)訓(xùn)課程。在這種實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，通過(guò)反復(fù)模擬真實(shí)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，學(xué)生能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)自身的不足并且通過(guò)反復(fù)操作軟件進(jìn)行練習(xí)，從而達(dá)到對(duì)其掌握的目的；另外，此種實(shí)訓(xùn)能夠使帶實(shí)訓(xùn)的教師對(duì)每個(gè)學(xué)生做出及時(shí)有效的評(píng)估。此類(lèi)型實(shí)訓(xùn)能夠?qū)崿F(xiàn)多人同時(shí)進(jìn)行同一項(xiàng)目練習(xí)的目的，有效地解決了真實(shí)實(shí)訓(xùn)不能解決的一些問(wèn)題。

(二)汽車(chē)零部件與實(shí)物相對(duì)應(yīng)

學(xué)生在進(jìn)入相應(yīng)的汽車(chē)虛擬仿真軟件后，點(diǎn)擊汽車(chē)中相應(yīng)部位的零部件，立刻出現(xiàn)該零部件的立體圖，且此部件的立體圖能夠進(jìn)行三維立體旋轉(zhuǎn)，學(xué)生可以從各個(gè)角度來(lái)觀察此部件。此種實(shí)訓(xùn)模式既解決了實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不足的問(wèn)題又解決了經(jīng)費(fèi)不足的缺陷。

(三)每名學(xué)生一臺(tái)計(jì)算機(jī)

在職技高師的汽車(chē)實(shí)訓(xùn)中，由于虛擬仿真軟件的引入，使實(shí)訓(xùn)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成。學(xué)?？梢宰龅揭蝗艘慌_(tái)計(jì)算機(jī)，學(xué)生通過(guò)學(xué)生端口輸入自己的賬號(hào)和密碼進(jìn)入程序，從而完成實(shí)訓(xùn)內(nèi)容；教師通過(guò)教師端口進(jìn)入程序，來(lái)監(jiān)督學(xué)生完成實(shí)訓(xùn)的進(jìn)度及質(zhì)量。這種實(shí)訓(xùn)方式能夠使所有參加實(shí)訓(xùn)的同學(xué)同時(shí)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[5]。

(四)避免事故的出現(xiàn)

在傳統(tǒng)的職技高師實(shí)訓(xùn)中存在一定的事故隱患，所以會(huì)存在一定的危險(xiǎn)。由于汽車(chē)專(zhuān)業(yè)的特殊性，在實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地存在著蓄電池、開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)機(jī)等設(shè)備，大多數(shù)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的學(xué)生都不進(jìn)行預(yù)習(xí)，不能夠很好地掌握實(shí)訓(xùn)的原理，容易誤操作，可能會(huì)引起燒壞實(shí)訓(xùn)設(shè)備、設(shè)備短路引起火災(zāi)和啟動(dòng)實(shí)訓(xùn)機(jī)器時(shí)出現(xiàn)傷人的情況。由于具有上述危險(xiǎn)存在，在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中教師需要時(shí)刻提醒學(xué)生注意操作的規(guī)范性，這樣會(huì)分散學(xué)生的注意力，也會(huì)使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中存在很多顧慮，不能夠自由發(fā)揮。而虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)是完全通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)模擬各種實(shí)際操作的，沒(méi)有具體的實(shí)物，所以可以完全避免上述各種危險(xiǎn)。學(xué)生可以集中精神來(lái)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，使知識(shí)掌握的更加牢固。

(五)虛擬實(shí)訓(xùn)與真實(shí)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合

在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生先對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，之后在計(jì)算機(jī)中通過(guò)仿真軟件對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)操作和練習(xí)，從而達(dá)到熟練掌握知識(shí)的目的。實(shí)訓(xùn)教師也可以通過(guò)虛擬仿真軟件來(lái)了解學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)掌握的程度，可以將熟練掌握實(shí)訓(xùn)知識(shí)的學(xué)生安排到真實(shí)實(shí)訓(xùn)中進(jìn)行實(shí)操。這種實(shí)訓(xùn)方法既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣又能夠避免真實(shí)實(shí)訓(xùn)中存在的各種危險(xiǎn)，還能夠延長(zhǎng)真實(shí)實(shí)訓(xùn)中的設(shè)備的使用壽命，從而達(dá)到降低花在實(shí)訓(xùn)設(shè)備上費(fèi)用的目的。

(六)極大地滿足學(xué)生的不同要求

職技高師的汽車(chē)專(zhuān)業(yè)具有自身特點(diǎn)，需要學(xué)生具有很豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)及很強(qiáng)的實(shí)操能力，為了實(shí)現(xiàn)既定的教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生更好地適應(yīng)社會(huì)的需求，需要職技高師汽車(chē)專(zhuān)業(yè)的教師對(duì)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)，但由于師資力量的匱乏而使此項(xiàng)工作很難開(kāi)展。隨著將虛擬仿真引入實(shí)訓(xùn)當(dāng)中，學(xué)生可以通過(guò)軟件模擬的方式，針對(duì)自己的薄弱環(huán)節(jié)來(lái)反復(fù)進(jìn)行實(shí)操練習(xí)。通過(guò)這種虛擬實(shí)訓(xùn)，當(dāng)所有的同學(xué)都掌握了實(shí)訓(xùn)內(nèi)容后，就可以進(jìn)入真實(shí)實(shí)訓(xùn)階段。

(七)有效地解決了場(chǎng)地、設(shè)備不足和實(shí)訓(xùn)經(jīng)費(fèi)短缺問(wèn)題

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車(chē)逐漸成為人們的主要交通工具，汽車(chē)更新的速度也逐漸加快。為了更好地適應(yīng)社會(huì)，學(xué)生不僅要牢牢地掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還需要不斷地對(duì)知識(shí)進(jìn)行更新。一些職技高師院校由于受校園面積和經(jīng)費(fèi)的限制，致使實(shí)訓(xùn)的設(shè)備較陳舊，不能夠做到及時(shí)更新?lián)Q代，沒(méi)有辦法滿足本校學(xué)生更新知識(shí)的需求。將虛擬仿真軟件引入到職技高師實(shí)訓(xùn)中來(lái)，從根本上解決了實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地、設(shè)備不足和經(jīng)費(fèi)短缺的問(wèn)題，因?yàn)樘摂M仿真軟件與汽車(chē)設(shè)備相比，價(jià)格低廉，而且只需要能運(yùn)行軟件的計(jì)算機(jī)，使每個(gè)學(xué)生都能同時(shí)進(jìn)行模擬實(shí)訓(xùn)，在反復(fù)練習(xí)中將專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握得更牢固，使教學(xué)效果更好。

(八)教學(xué)與考核一體化

傳統(tǒng)的職技高師實(shí)訓(xùn)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、實(shí)操成績(jī)、實(shí)訓(xùn)報(bào)告成績(jī)組成。由于實(shí)訓(xùn)的學(xué)生人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)教師人數(shù)，在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，帶實(shí)訓(xùn)的教師不能夠完全掌握每一位同學(xué)的平時(shí)表現(xiàn)情況，只能注意到表現(xiàn)特別好和特別不好的同學(xué)。教師只能通過(guò)考核環(huán)節(jié)了解每位同學(xué)的學(xué)習(xí)情況。在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生的每一步操作都被計(jì)算機(jī)所記錄，最后會(huì)給出每一位同學(xué)的綜合成績(jī)。實(shí)訓(xùn)教師就可以通過(guò)虛擬仿真軟件來(lái)掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。

(九)教學(xué)內(nèi)容立體化，易于理解

在職技高師的汽車(chē)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中，通過(guò)虛擬仿真軟件將汽車(chē)及其零部件在三維空間里展示出來(lái)，具有立體效果，使學(xué)生有身臨其境的感覺(jué)，更利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與掌握，從而能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

(十)理論與實(shí)踐相結(jié)合

職技高師汽車(chē)專(zhuān)業(yè)具有其特殊性，學(xué)生在學(xué)習(xí)完理論課之后，需要立即進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，這樣才能使學(xué)生更好地掌握汽車(chē)的相關(guān)知識(shí)。但由于實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地及實(shí)訓(xùn)人數(shù)的原因，往往理論學(xué)習(xí)與實(shí)操訓(xùn)練不能達(dá)到完美的結(jié)合。兩者一旦脫節(jié)，學(xué)生將會(huì)忘掉所學(xué)到的理論知識(shí)，在實(shí)訓(xùn)時(shí)還需要重新對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行梳理，從而降低了學(xué)習(xí)效率。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)不受場(chǎng)地和人數(shù)的限制，使學(xué)生的理論學(xué)習(xí)與實(shí)際操作兩者相結(jié)合，提高教學(xué)效率。

四、職技高師實(shí)訓(xùn)引入虛擬仿真軟件的策略

為確保職技高師汽車(chē)專(zhuān)業(yè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)的順利開(kāi)展，首要解決的問(wèn)題就是虛擬仿真軟件的來(lái)源。總而言之，獲得虛擬仿真軟件有3種途徑。第一，向軟件公司進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)。通過(guò)這種購(gòu)買(mǎi)的方式來(lái)獲得虛擬仿真軟件的辦法，在一定程度上會(huì)節(jié)省出售方與購(gòu)買(mǎi)者的時(shí)間、精力和金錢(qián)。由于虛擬仿真軟件具有一定的針對(duì)性和特殊性，購(gòu)買(mǎi)來(lái)的仿真軟件并不一定適合本校的指定專(zhuān)業(yè)或者說(shuō)在某些環(huán)節(jié)上會(huì)與本校指定專(zhuān)業(yè)有出入，所以在購(gòu)買(mǎi)軟件時(shí)一定要得到專(zhuān)業(yè)教師的認(rèn)可；第二，通過(guò)校企合作開(kāi)發(fā)的方式來(lái)獲得虛擬仿真軟件。在這種形式中，一線教師根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，向開(kāi)發(fā)公司提出具體的方案和關(guān)鍵的步驟，而開(kāi)發(fā)公司依靠自己具有雄厚實(shí)力的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，來(lái)完成此虛擬仿真軟件的開(kāi)發(fā)，并提升軟件的適用性和實(shí)用性；第三，自主研發(fā)。對(duì)于有相關(guān)能力的院校，可以鼓勵(lì)教師依據(jù)本校的特點(diǎn)來(lái)自主研發(fā)仿真軟件。

五、職技高師實(shí)訓(xùn)引入虛擬仿真軟件的成效

職技高師汽車(chē)專(zhuān)業(yè)在實(shí)訓(xùn)中引入虛擬仿真軟件，將虛擬實(shí)訓(xùn)引入到教學(xué)中，此種舉措在多方面取得了顯著的成效。首先，在經(jīng)濟(jì)方面，能夠?yàn)閷W(xué)校節(jié)約大批經(jīng)費(fèi)，主要是因?yàn)閷W(xué)校原來(lái)的汽車(chē)實(shí)訓(xùn)屬于真實(shí)實(shí)訓(xùn)，為了完成教學(xué)任務(wù)和教學(xué)目的，學(xué)校需要購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、變速器、整車(chē)以及相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備供學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中使用。由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，這些實(shí)訓(xùn)設(shè)備也需要及時(shí)地更新，才能提高學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的技能水平；虛擬仿真實(shí)訓(xùn)是在計(jì)算機(jī)上完成的，不需要更換實(shí)訓(xùn)設(shè)備，只需要花費(fèi)少量經(jīng)費(fèi)來(lái)更新相應(yīng)的軟件，這就大大地降低了實(shí)訓(xùn)的費(fèi)用，學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上反復(fù)進(jìn)行練習(xí)，直到將汽車(chē)相關(guān)知識(shí)完全掌握為止，大大地提高了實(shí)訓(xùn)效率[6]；其次，在實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地方面，虛擬實(shí)訓(xùn)僅需要少量的場(chǎng)地來(lái)放置計(jì)算機(jī)，為學(xué)校節(jié)省了大量的空間。雖然虛擬實(shí)訓(xùn)需要場(chǎng)地小，但通過(guò)不斷對(duì)仿真軟件的更新，來(lái)達(dá)到更新實(shí)訓(xùn)設(shè)備的目的，使學(xué)生能夠了解并掌握最前沿的汽車(chē)知識(shí)，做到與時(shí)俱進(jìn)。最后，在安全方面，由于虛擬實(shí)訓(xùn)不需要真實(shí)的汽車(chē)零部件及實(shí)訓(xùn)設(shè)備，所以能夠避免真實(shí)實(shí)訓(xùn)中的安全問(wèn)題的出現(xiàn)，從而避免在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中出現(xiàn)意外事故，帶實(shí)訓(xùn)的教師可以放心地讓學(xué)生自己去操作軟件。

六、結(jié)論

綜上所述，在職技高師的汽車(chē)實(shí)訓(xùn)中引入虛擬仿真實(shí)訓(xùn)，這種新實(shí)訓(xùn)方式能夠克服傳統(tǒng)的真實(shí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式在場(chǎng)地、經(jīng)濟(jì)以及安全等方面的缺陷。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)是完全在計(jì)算機(jī)上完成的，所以可以不受實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的限制并能為學(xué)校節(jié)約購(gòu)買(mǎi)設(shè)備的費(fèi)用。由于虛擬仿真實(shí)訓(xùn)完全是在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行的，所以可以避免真實(shí)實(shí)訓(xùn)中安全事故的發(fā)生。另外，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)不受場(chǎng)地和學(xué)生人數(shù)的限制，參加實(shí)訓(xùn)的學(xué)生可以在虛擬平臺(tái)上反復(fù)進(jìn)行練習(xí)，直到掌握實(shí)訓(xùn)的所有內(nèi)容，大大提高了實(shí)訓(xùn)效率和質(zhì)量。