仿真軟件在汽車維修實踐教學中的應用*

王建鋒 陳香香

鄭州職業技術學院 鄭州 450121

作者：王建鋒，助教，碩士，研究方向為汽車電控技術的教學和研究。

汽車維修作為一門實踐性很強的課程，要求學生有較強的動手實踐能力，所以實踐教學是汽車維修課程教學的重要組成部分[1]。雖然各高職院校在實訓室建設方面都有很大投入，但仍存在諸多困難，如學生人數多、實訓項目多、技術更新快、設備維護復雜等問題[2]。運用仿真軟件模擬學生實訓的場景和項目，使學生在普通計算機上就能完成常規的課程實訓，將成為今后高職院校進行實踐教學改革的一個重要方向。

1 汽車維修仿真軟件概述

汽車維修仿真軟件是運用三維仿真技術培養汽車維修技能人才的軟件產品，它是專為汽車維修操作技能的教學、實訓和考核而開發的互動型仿真軟件，其最大特色是應用虛擬現實技術實現的“真三維全互動”特性，使其比三維動畫的非交互性有了質的提高[3]。下面介紹汽車維修仿真軟件在具體功能上的特點。

1)詳盡、逼真的實物模型。具備汽車各個零部件的三維實物模型，不但包括發動機、變速器、ABS等汽車主要零部件的模型，而且包括各類傳感器、油路、電路等較小的零部件的實體模型，所有模型都按照實物尺寸建模，反映了部件的真實結構。

2)生動、形象的交互式原理動畫。動畫演示采用交互式二維圖形技術，生動、形象地演示了各系統的運作過程和原理。用戶可以自己操縱油門、剎車、離合器和檔位來控制原理動畫的演示過程。

3)清晰、直觀的三維運動仿真。模型增加半剖、透明等顯示方式，用戶可以清晰、直觀地查看到原本無法看到的系統運行時的內部狀態和原理。互動式的設計，使得用戶可以自由地切換檔位和調節速度，在三維模型的運動過程中看到相應的變化，并給出相應檔位的動力路線的文字說明。

4)獨具特色的故障設置與檢測。用戶可以設置1000多個各類汽車的發動機系統、變速器系統、空調系統和ABS系統的故障。設定故障后，相關聯的系統電路狀態值、排放值、油路壓力或進氣管真空度會相應改變。此時，用相應的測量工具去測量，可以看到改變后的值。在找到故障部件并修復它后，系統的運行狀態和故障部件的狀態將恢復正常，同時相關的測量值也恢復正常。

5)特別設計的零部件裝配功能。汽車維修最基本的技能是零部件的拆卸和裝配，軟件的裝配界面分為裝配區和零件擺放區，待裝配的零件模型有序擺放在零件擺放區，有助于學生養成良好的裝配習慣。將擺放區的零件模型拖入裝配區進行裝配。軟件提供了多個特定的裝配視角，以便學生在合適的位置進行裝配。只有按特定的裝配順序進行裝配，才能完成裝配任務。否則將無法裝配，并且軟件會給出提示。

2 汽車維修仿真軟件在汽車維修實踐教學中的應用

在汽車維修過程中，拆卸與裝配消耗的時間決定了維修作業的速度，從而直接影響維修任務的完成。要想又快又好地完成維修任務，必需熟練掌握汽車各總成部件的拆裝規范，做到心中有數[4]。俗語說：“修理匠，拆了上，不怕不熟就怕忘。”掌握規范的分解、裝配與調整方法，是一個維修工必須具備的基本技能。

圖1 前輪制動器的分解操作流程

基于宇龍汽車維修仿真軟件的汽車前輪制動器拆裝流程分析：前輪制動器分解操作流程如圖1所示；前輪制動器裝配操作流程如圖2所示；前輪制動器的拆裝操作界面如圖3所示。

3 汽車維修仿真軟件的應用分析

圖2 前輪制動器的裝配操作流程

圖3 前輪制動器的拆裝操作界面

3.1 汽車維修仿真軟件的優勢

1)汽車維修仿真軟件的應用，有利于啟迪學生思維，豐富學生想象力。通過汽車仿真軟件模擬汽車各零部件運動和工作原理，使學生都可親身操作虛擬演練。在虛擬演練過程中，學生在大腦中獲得教學的信息，具有生動、形象、直觀、感染力強等特點，增強記憶和理解能力。

2)汽車維修仿真軟件的應用，能避免學生在實驗、實操訓練中所帶來的各種危險。安全責任重于泰山，應防范于未然。在日常教學中，教師根本無法讓學生直接參與這種實操來獲得感性認識，只能采用口授式來取代實驗。利用仿真軟件進行實操模擬訓練，學生在虛擬實操環境中可以放心地做上述操作，并可以自設故障進行檢測和試驗。

3)汽車維修仿真軟件的應用，能適當緩解教學資源緊缺問題。隨著科技的發展，生產技術不斷更新換代，學校為能適應科技同步發展，必需不斷更新實器設備。但由于經費有限，導致實訓設備少、更新慢。為解決這一困擾，采用仿真教學不失為一種有效的解決方法。

3.2 汽車維修仿真軟件的不足

1)缺乏實際實訓場地親身感知，不利于學生安全意識的形成。仿真軟件的使用比較隨意，不會對學生造成人身傷害，這也帶來很大的弊端，學生會養成模擬教學場景的操作習慣，在實際操作中對安全警惕性不高，很容易發生安全事故。

2)操作過程過于程式化，不能很好地培養學生的臨場應變能力。仿真軟件是事先經過計算機程序設計好的，所以操作模式是固定的，但現場實際操作時會遇到許多突發狀況，工具和方法的運用不能死板硬套，要具有一定的隨機應變能力。

3.3 汽車維修仿真軟件的發展思路

1)隨著虛擬仿真技術的發展，應不斷增加仿真數據庫容量，增強虛擬仿真效果。由于計算機硬件和軟件的限制，使汽車仿真軟件的運行速度不高、車型比較單一。應繼續優化數據庫，并開發出更多現有車型的仿真程序，使汽車仿真軟件的仿真效果和理論教學相匹配。

2)虛擬仿真教學可以作為實物實踐教學的有益補充，但不能完全替代實物實踐教學。汽車維修仿真軟件應根據不同實訓的特點確定虛擬教學實訓系統的設計思想和仿真工具，并在虛擬仿真教學前后加入實物實踐教學，使兩者相輔相成，相互促進。

4 結語

仿真軟件應用于汽車維修教學中，是對實物實訓教學的補充、完善和擴展，能夠保證實踐教學系統中具有良好的開放性和具有真實感的交互，必將引發實踐教學領域的深刻變化，虛擬仿真實訓教學也將成為實踐教學改革的一個重要方向。虛擬仿真技術的發展水平直接影響實訓教學中經費支出和教師工作量，具有很高的經濟效益和社會效益。因此，合理利用仿真軟件進行汽車維修實踐教學，將對高等職業教育的發展產生深遠影響。

[1]王一剛,張君維.仿真技術在汽車檢測與維修教學中的應用初探[J].科學咨詢,2011(4):70.

[2]Burden G C, Coiffet P. Virtual Reality Technology[M].北京:電子工業出版社,2005.

[3]單增郎杰.虛擬仿真技術在教學實驗系統中的應用研究[J].計算機光盤軟件與應用,2010(5):178.

[4]楊文.仿真技術在汽車維修教學中的應用[J].汽車維修,2010(1):21-23.