汽車發(fā)動(dòng)機(jī)仿真虛擬動(dòng)畫開發(fā)的教學(xué)設(shè)計(jì)研究

蔣莎 劉淵

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)的汽車行業(yè)市場(chǎng)也逐漸發(fā)展起來(lái)，并且呈現(xiàn)出了一種急劇增長(zhǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。本文針對(duì)汽車行業(yè)人才培養(yǎng)闡述了以現(xiàn)代教育理念為指導(dǎo)，以現(xiàn)代化信息技術(shù)為支持，對(duì)教育教學(xué)模式展開探索與研究，利用仿真虛擬動(dòng)畫開發(fā)的教學(xué)實(shí)施過(guò)程將汽車電子技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造（汽車方向）和數(shù)字媒體技術(shù)跨專業(yè)合作的新型課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式研究，以求培養(yǎng)適合企業(yè)發(fā)展的應(yīng)用型創(chuàng)新復(fù)合技能人才。

關(guān)鍵詞：汽車教學(xué)設(shè)計(jì)：仿真虛擬：發(fā)動(dòng)機(jī)

2015年中國(guó)經(jīng)濟(jì)低迷，但汽車行業(yè)表現(xiàn)良好，這可以從北京車展帶來(lái)的熱情和銷售統(tǒng)計(jì)數(shù)字推測(cè)出來(lái)。汽車銷售量不斷攀升，2015年比2014年增長(zhǎng)4.7%，其中小客車在購(gòu)買份額中所占比例最大。汽車銷售量在2016年全球汽車銷量迎來(lái)增長(zhǎng)，據(jù)JatoDynamics公布的數(shù)據(jù)顯示全球52個(gè)市場(chǎng)汽車銷量達(dá)8424萬(wàn)輛，同比攀升5 .6%。尤其是SUV和新能源汽車。同時(shí)，中國(guó)也在不斷向制造強(qiáng)國(guó)發(fā)展，這就要求加強(qiáng)對(duì)汽車專業(yè)從業(yè)人員的培養(yǎng)。近年虛擬技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，虛擬模擬系統(tǒng)讓人們有身臨其境的感受，國(guó)內(nèi)起步雖然較晚，但發(fā)展很快，特別是近年來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（ VR）的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，能利用三維交互設(shè)備生成五官感知和人體行為動(dòng)作的實(shí)時(shí)響應(yīng)。

1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)仿真虛擬動(dòng)畫開發(fā)教學(xué)重要意義

汽車教學(xué)現(xiàn)狀是汽車教學(xué)設(shè)備更新遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上汽車新技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)汽車教學(xué)設(shè)備價(jià)格昂貴，易損耗，投入大。虛擬動(dòng)畫與仿真技術(shù)剛好可以幫助學(xué)生將理論很好的運(yùn)用到實(shí)踐中，應(yīng)用軟件共享虛擬實(shí)訓(xùn)、儀器共享虛擬實(shí)訓(xùn)和遠(yuǎn)程控制虛擬實(shí)訓(xùn)等優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，解決現(xiàn)有設(shè)備不足，實(shí)訓(xùn)量大的難處。利用互聯(lián)網(wǎng)資源共享平臺(tái)等方式多元化改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。但是虛擬軟件昂貴，周期短，更新慢的問(wèn)題讓我們?cè)俅嗡伎迹鯓咏Y(jié)合各汽車專業(yè)的特色建立具有校本能力的教學(xué)特色。豐富教學(xué)內(nèi)容，拓展實(shí)踐領(lǐng)域，降低成本和風(fēng)險(xiǎn)，開展綠色實(shí)訓(xùn)教學(xué)。現(xiàn)代汽車制造企業(yè)中常常用到汽車虛擬技術(shù)，在汽車開發(fā)的整個(gè)過(guò)程中，全面采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)。在轎車開發(fā)的造型、設(shè)計(jì)、計(jì)算、試驗(yàn)直至制模、沖壓、焊接、總裝等各個(gè)環(huán)節(jié)中的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)聯(lián)為一體的綜合技術(shù)，使汽車的開發(fā)、制造都置于計(jì)算機(jī)技術(shù)所構(gòu)造的嚴(yán)格的數(shù)據(jù)環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，大大縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了市場(chǎng)反應(yīng)能力。所以，本著培養(yǎng)具有適應(yīng)企業(yè)人才需要的原則以仿真虛擬軟件設(shè)計(jì)為突破口針對(duì)汽車相關(guān)的汽車電子技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造（汽車方向）和數(shù)字媒體技術(shù)等專業(yè)制定一套教學(xué)實(shí)施過(guò)程。

2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)仿真虛擬動(dòng)畫開發(fā)教學(xué)過(guò)程具體實(shí)施方案

以制作桑塔納2000AJR發(fā)動(dòng)機(jī)三維動(dòng)畫為一個(gè)項(xiàng)目，計(jì)劃一學(xué)期的教學(xué)周期，每個(gè)專業(yè)集訓(xùn)8學(xué)分，實(shí)訓(xùn)時(shí)間一個(gè)月，集訓(xùn)安排在專業(yè)課教學(xué)第四學(xué)期。分三個(gè)專業(yè)，以集中技訓(xùn)的方式來(lái)完成教學(xué)計(jì)劃。具體安排如表1。

虛擬仿真軟件開發(fā)后，設(shè)計(jì)一個(gè)教學(xué)驗(yàn)證，將開發(fā)的軟件用于汽車專業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)的教學(xué)，讓同學(xué)們?cè)谑褂媒虒W(xué)軟件的過(guò)程中提出意見和改進(jìn)措施，再用于下一屆的集中技訓(xùn)。

汽車電子技術(shù)專業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝與測(cè)量集訓(xùn)匯報(bào)總結(jié)如圖1。

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造（汽車方向）專業(yè)集訓(xùn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件草圖繪制如圖2；專業(yè)集訓(xùn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件標(biāo)號(hào)如圖3。

數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)集訓(xùn)將發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管三維模型導(dǎo)入VRP虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器如圖4。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)一個(gè)周期的教學(xué)改革，跨專業(yè)合作，相互交流學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。學(xué)生學(xué)會(huì)了從零件到總成，從局部到整體的框架式學(xué)習(xí)和運(yùn)用。學(xué)生通過(guò)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)仿真虛擬動(dòng)畫開發(fā)的學(xué)習(xí)為后期畢業(yè)設(shè)計(jì)獲得了發(fā)動(dòng)機(jī)各零件的二維、三維數(shù)據(jù)。在以后的教學(xué)改革中，可以根據(jù)汽車發(fā)展方向適當(dāng)選擇仿真載體，讓學(xué)生適應(yīng)行業(yè)發(fā)展，同時(shí)通過(guò)自學(xué)仿真加上后期實(shí)體仿真的演練，從真正意義上做到了理實(shí)一體化的教學(xué)目的，對(duì)學(xué)生能力提升以及畢業(yè)后進(jìn)入企業(yè)發(fā)展提供了競(jìng)爭(zhēng)力。