淺議基于汽車專業的虛擬仿真實訓

陸桂華，祝燕

（廣西桂東機電工程學校，廣西賀州542800）

淺議基于汽車專業的虛擬仿真實訓

陸桂華，祝燕

（廣西桂東機電工程學校，廣西賀州542800）

傳統的汽車實訓課程主要依托實訓設備進行教學，由于實訓設備少，實訓弊端多，造成實際教學效果不好，我校采購了汽車實訓虛擬仿真軟件，將虛擬仿真技術引入到汽車實訓教學中，提高了學生學習積極性、節約了實訓費用，實現了考核方式多樣化和提高實訓安全性，從而達到提高教學效果的目的。

汽車專業；虛擬；仿真實訓

近年來，隨著汽車技術的不斷發展，電子技術在汽車行業上的應用也越趨于多元化。汽車實訓課程是我校汽車類專業的主要課程，旨在培養學生查閱汽車相關知識點，分析排除汽車出現故障的能力，以適應汽車專業相關崗位的要求。由于我校的實訓設備較少，且課程具有一定的抽象性，要求學生運用縝密的邏輯思維去分析出現的問題，于是造成了學生學習課程難度較大，且教學的效果并不好。

為響應教育部要求職業院校以信息技術推動職業教育教學改革創新的要求，本文基于我校2007年所采購的汽車實訓虛擬仿真軟件，并將虛擬仿真技術引入到汽車實訓教學中，實際證明：虛擬仿真教學提高了學生學習積極性，節約了實訓費用，實現了考核方式多樣化和提高實訓安全性，從而達到提高教學效果的目的。

1 虛擬仿真技術概述

虛擬仿真技術伴隨著科技技術的發展而形成了一類試驗研究的新技術，首次于20世紀80年代初正式提出來的，經過幾十年的創造發展，在各種行業中，應用廣泛，例如：航天航空、軍事學習、建筑制造、業務培訓等。將虛擬仿真技術應用在職業院校的實訓教學環節，研究起步于2005年，也是再現在企業中常說的虛擬仿真實訓教學。目前，用于汽車專業的虛擬仿真軟件主要有：汽車發動機電控系統3D仿真實訓軟件、汽車變速器系統3D仿真實訓軟件、汽車ABS系統3D仿真實訓軟件、汽車SRS系統3D仿真實訓軟件、汽車營銷3D仿真實訓軟件、汽車新能源3D仿真實訓軟件等。

2 虛擬仿真技術在汽車專業教學中的應用

2.1虛擬仿真軟件與計算機的發展關系

從學校1994年開始采購286計算機辦公，到現在智能手機普及，計算機速度、手機運行速度呈幾何倍數加快，時代已經發生質的變化。虛擬仿真軟件就象游戲軟件一樣，不斷地推陳出新，最早的虛擬仿真軟件應用在軍事訓練及航天航空領域。現在，飛行駕駛、汽車駕駛虛擬仿真軟件，各種專業維修虛擬仿真軟件不斷地研發生產、上市使用，新一代的手機虛擬仿真軟件，正在走來。

2.2 汽車專業虛擬仿真實訓軟件發展

從虛擬仿真軟件課程開設，我校經歷了安裝調試，不好用、不實用，到輔助教學，學生主動認真進行虛擬仿真課程訓練?，F在學校使用的虛擬仿真軟件是在多媒體技術、虛擬現實技術與網絡通信技術等信息科技迅猛發展的基礎上，將仿真模擬技術與虛擬現實技術相結合的產物，是一種更高級的仿真技術應用的軟件。新的虛擬仿真技術的應用將會為學校解決以下問題：理論課時過長、學習興趣缺乏、抽象內容難解、實訓條件不足、實訓耗材過多、理實一體難行、教學事故頻繁、教師資源緊缺、資金投入不足。

近年，企業開始研發基于手機（安卓、蘋果）版的虛擬仿真實訓軟件，微型移動服務器系統。為學校解決以下問題：訓練場所與仿真訓練交替進行、仿真實訓中心投入、仿真實訓中心數量、學生仿真訓練時間短、實訓報告批改、技術資料庫查閱。

目前用于汽車專業的虛擬仿真軟件，可以通過現有的實體建模，掃描實體汽車零部件，形成3D模型，可以360°旋轉，例如：汽車構造課程，汽車曲軸可以通過掃描曲軸的實物，形成與本?，F有實訓器材一致的3D虛擬仿真汽車構造實訓軟件。軟件可以旋轉、放大、分解等操作。

學校在2007年采購了教師版汽車構造虛擬仿真軟件[1]，2012年采購了汽車仿真考試考核中心和教師用汽車空調、學生汽車維護虛擬仿真軟件，2016年采購了平板便攜的汽車虛擬仿真實訓教具[2]。新研發的3D仿真建模軟件，可以補充，計劃采購中。

第二部分中采用均勻性較好的kent映射控制chebyshev映射的分形參數,來增加參數的多變性,給定kent映射的初值為0.76,系統參數為0.4997,chebyshev映射的系統參數設置為ac=4+4f1。

我校使用虛擬仿真3D實訓軟件，比如汽車構造：在認識實體零件后，進行理論講解，3D模擬實訓，可以實現任意角度步觀察汽車所有零件，并進行放大，技術說明，材料及工藝注解，將理論與實體完美結合，相對于PPT文稿，3D仿真可以更加真實的觀察零件結構。比如：汽車二級保養，汽車底盤檢查過程，對各底盤螺栓、螺母的檢查，數量多，標準名稱與實物對不上，在實訓室上課，空間小，學生多，多節課之后，學生也沒有達到熟悉零件名稱的效果，使用3D仿真軟件，可以加快學習速度，提高學生積極性，實現在游戲中學習，在學習中進步。

在學校的計劃中，通過使用3D仿真軟件，基本解決學生多，實訓工位不足，教學過程中，安全操作流程不規范，培養學生實訓興趣，使學生實訓操作快速達到熟練程度，學生實行理實一體化教學與理論、仿真操作相結合，進一步解決機械類專業，特別是汽車專業，實訓與理論之間多年難以解決的問題。

2.3 汽車虛擬仿真軟件上課實例

基于汽修12-5班上3D虛擬仿真課的實例，上課內容為汽車二級保養，說明虛擬仿真軟件在我校的應用及帶來的實際好處。

與普通的理論學識課比較，學生對于虛擬仿真實驗課程表現的更加的積極，參與性及互動性表現的更加的強烈。上課時，每個學生一臺電腦，按教室座位就坐，相比實訓操作的小組，每人可以獨立工位操作。本次虛擬仿真實訓內容是對汽車前后的車輪制動磨擦片進行檢查。具體操作步驟如下：

上課開始時，學生進行演示操作，開機→登陸→進入舉升位置四，拆下左前、右后車輪，拆下制動磨擦片，選擇合適的量具，檢查其厚度，與標準對比，是否需要更換。如果正確操作的同學，舉手報告，可以從舉升位置一開始，從頭操作。仿真界面如圖1所示。

圖1 汽車前后的車輪制動磨擦片檢查仿真

然后，教師用機演示操作10分鐘，并投影方式快速展示給學生觀看，并對關鍵點進行講解。學生登陸自己的帳號，進行練習。教師及實訓輔導員進行巡邏檢查，及時解答學生的疑問，糾正學生操作失誤等問題，重點對動手能力強的學生、怕臟不愿意動手的學生，進行重點巡邏檢查、指導。每過一個小時后，進行小組互動，每小組安排一人，對仿真操作出現的問題進行提問，由另一組選人回答，結果由其它小組組長、教師、實訓輔導員共同來判斷對與錯。時間限制為每組5分鐘，并對表現好的小組，平時分進行加分，表現好的隊員，期評分進行加分獎勵。下課前，教師及實訓輔導員對課程中同學們提出的問題，進行匯總并解答，對課程進行簡單的總結，并布置下次實訓課程的內容（或強化本次實訓）。

一是，虛擬仿真實訓教學主要是將實驗儀器、材料等進行數字化的虛擬，構建一個虛擬的服務平臺供給學生使用。學生借助平臺來操作虛擬的儀器設備，完成類似在實訓室中的操作；

二是，虛擬仿真技術應用于實訓教學具有零安全事故、設備采購費用和維護成本低、升級更新快、學生實操練習時間大大提高等特點；

三是，環保節能，仿真實習實訓幾乎沒有產生環境污染；

四是，節約，相比實物實習實訓消耗的材料，仿真軟件僅交電費；

五是，操作訓練次數多，仿真課程，每位學生一臺機，每次課，一個項目可以訓練5~8次；

六是，利于交流總結，教師可以觀看到每位的學生操作失誤，系統對操作失誤，進行提示。

當然，在上仿真實訓課時也發現這樣的問題，主要是以下幾個方面：

（1）仿真軟件的實訓車型，與學校平時實訓的實物，有差異；

（2）由于市場轉變快，軟件研發到學校使用，周期長。我校使用的仿真軟件，車型是八代的豐田卡羅拉，現在市場上，八代卡羅拉準備進入報廢期；

（3）仿真軟件研發成本高，采購價格高，普及速度慢。我校平均每套仿真軟件，網絡版60個點的，均超過10萬元。配套的仿真實訓中心，投入也不少；

（4）仿真軟件以比賽為中心，平時基本的實習實訓，開發的仿真軟件不多。

通過使用3D虛擬仿真軟件上課，讓我更加期待企業研發汽車專業3D仿真產品，教育教育行業3D虛擬仿真軟件的普及，使職業技術類學校及培訓機構的學員、學生們，在安全環境中更好更快地掌握專業技術，提高實訓操作水平，為國家降低實訓實習費用支出，為環保及節能減排作出應有的貢獻。如今學生智能手機已經普及，企業研發無線移動版的虛擬仿真軟件時代，已經開啟！

3 結束語

從我校開設的3D仿真實訓課程及教學效果看，每學期每個班平均實訓耗材經費有所下降，約5%左右，學生單項技能熟練程度及速度，平均加快1個課時。平均訓練出錯、安全操作均有不同程度的改善。

通信時代已經進入智能手機時代，手機的功能已經替代部分的筆記本電腦，學生已經普及智能手機，各企業也開始研發基于智能手機平臺的3D仿真虛擬實訓軟件，相信不久以后，學生在任意的時間，均可以進行仿真學習、考試，技能的訓練也可以在任何時間、任何地點進行。

[1]上海景格科技有限公司.上海景格產品手冊：景格汽車維護虛擬實訓軟件[Z].2007.

[2]上海景格科技有限公司；上海景格“職教云立方”系列新能源汽車專業教學系統宣傳冊[Z].2015.

Discussion of Virtual Simulating Practical Training on Automobile Major

LU Gui-hua，ZHU Yan
（Guangxi Guidong Mechanical and Electrical Engineering School，Hezhou Guangxi 542800，China)

Traditional automobile practical training，teaching with practical training equipments.There are so many shortcomings，because of few practical training equipments，bring about the actual teaching effect is not good.Our school bought the software of automobile virtual simulating practical training，virtual simulating technology would be introduced into automobile practical training teaching，there are so many advantages，such as：the enthusiasm of the students would be aroused；the cost of practical training would be saved；evaluation methods would be diversified，the safety of practical training would improved，thereby，teaching effectiveness would be improved.

automobile major；virtual；simulating practical training

U467

：A

：1672-545X（2017）01-0208-03

2016-10-05

陸桂華（1972-），男，廣西梧州人，講師，主要從事汽車專業課程教學、汽車實驗實習、汽車實訓室管理及電化教學工作；祝燕（1974-），女，廣西梧州人，講師，主要從事汽車專業英語、汽車文化，汽車營銷等專業相關基礎教學工作。