基于移動互聯(lián)網(wǎng)及虛擬樣機(jī)技術(shù)的汽車拆裝實訓(xùn)課程教學(xué)改革探索

羅彪 李林升 盛湘飛 劉志文

摘 要 目前，各高校開設(shè)的汽車拆裝實訓(xùn)課程采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，存在諸多弊端。分析教學(xué)現(xiàn)狀，在教學(xué)過程中引入移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及虛擬樣機(jī)技術(shù)，為學(xué)生搭建虛擬共享實訓(xùn)平臺，同時對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合與優(yōu)化，希望對深化教學(xué)改革有所幫助。

關(guān)鍵詞 移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；虛擬樣機(jī)技術(shù)；汽車拆裝；虛擬共享實訓(xùn)平臺；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）16-0128-03

1 前言

汽車拆裝實訓(xùn)課程是國內(nèi)眾多高校對車輛工程專業(yè)本科生開設(shè)的一門實踐類必修課程。該課程是理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生動手能力、分析和解決問題能力的重要環(huán)節(jié)，也是對所學(xué)的機(jī)械、車輛專業(yè)知識的一個綜合檢驗和鍛煉。為了提高汽車拆裝實習(xí)課程的教學(xué)質(zhì)量，本文對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行初步探索，在教學(xué)過程中引入移動互聯(lián)網(wǎng)及虛擬樣機(jī)技術(shù)，以構(gòu)建課程教學(xué)的虛擬共享平臺，同時對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合與優(yōu)化，以滿足本科教學(xué)的需求，最終提高課程教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

2 課程教學(xué)的主要問題及改革現(xiàn)狀

主要問題 目前，汽車拆裝實習(xí)課程的設(shè)置及教學(xué)方式大多采用現(xiàn)場講解實物拆裝的傳統(tǒng)方式，即指導(dǎo)教師在做完拆裝示范并講解完操作規(guī)程及注意事項后，由學(xué)生分組進(jìn)行汽車主要總成的拆裝操作。這種傳統(tǒng)的授課方式存在諸多弊端：

1）因指導(dǎo)教師精力有限，在講解和示范過程中，認(rèn)真聽講的學(xué)生少，圍觀的學(xué)生多，而且不同教師的授課效果也有差異；

2）由于拆裝設(shè)備的數(shù)量及課程學(xué)時的限制，不可能做到每人一組，學(xué)生在分組拆裝操作過程中實際動手操作機(jī)會少；

3）教學(xué)過程缺少課前、課中、課后的階段劃分；

4）實物拆裝零部件的可重復(fù)利用率不高；

5）汽車零部件屬于高速更新?lián)Q代的產(chǎn)品，但由于課程經(jīng)費(fèi)限制，實物即時更新的成本過高，無法承受。

改革現(xiàn)狀 針對以上問題，國內(nèi)眾多院校在該課程的教研教改上做了大量的研究工作以提高課程的教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)課程體系的建設(shè)。

青島理工大學(xué)[1]對本科層次的汽車拆裝實訓(xùn)進(jìn)行了深入探討，并對該課程專科與本科不同層次的教學(xué)進(jìn)行了對比分析，認(rèn)為本科層次的教學(xué)應(yīng)由“術(shù)”提升到“法”的層面。

大連大學(xué)[2]從本科培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，著重于高校汽車創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，及結(jié)合科研教學(xué)與企業(yè)技術(shù)崗位人才的需求，以汽車拆裝實踐課程為改革對象，在實訓(xùn)基地建設(shè)、課程內(nèi)容、考核方式上進(jìn)行探索：在實訓(xùn)基地建設(shè)改革方面，加強(qiáng)與企業(yè)和兄弟院校的合作并引入汽車維修中級工證的考核；在課程內(nèi)容上引入虛擬技術(shù)，利用視頻動畫等多媒體手段，展示世界知名汽車生產(chǎn)商的總裝過程，同時增加零部件的測繪檢測內(nèi)容；在考核方式上引入競賽機(jī)制等。

成都工業(yè)學(xué)院[3]主要在教學(xué)內(nèi)容上增加零部件測量、檢測、機(jī)構(gòu)調(diào)整、汽車配件質(zhì)量的鑒別與檢測、汽車再制造認(rèn)識、再生燃料及新能源汽車認(rèn)識等拓展內(nèi)容，以引導(dǎo)學(xué)生不滿足于現(xiàn)狀、努力學(xué)習(xí)，達(dá)到強(qiáng)化實踐操作技能、提升工作能力的目的。

王鶴鵬[4]等在基于VR技術(shù)的汽車拆裝實訓(xùn)課程教學(xué)改革探索中認(rèn)為，VR技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決實訓(xùn)場地要求較大，試驗材料及教學(xué)成本較高且存在一定事故隱患等問題。蔣斌[5]在發(fā)動機(jī)拆裝實訓(xùn)課程中引入翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法。李軍功[6]在發(fā)動機(jī)構(gòu)造與拆裝實訓(xùn)課程的教學(xué)中采用項目教學(xué)的方法。

綜上所述，目前眾多高校對汽車專業(yè)汽車拆裝實訓(xùn)課程的教學(xué)進(jìn)行改革研究，其內(nèi)容主要集中在教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化及教學(xué)手段和方法的創(chuàng)新等方面。本課題將以汽車變速箱的拆裝實訓(xùn)為例，利用目前大眾普及的移動終端、無線局域網(wǎng)絡(luò)、虛擬樣機(jī)技術(shù)及現(xiàn)有實訓(xùn)條件，構(gòu)建一個先虛擬后現(xiàn)實的虛實結(jié)合的汽車變速箱拆裝實訓(xùn)環(huán)境，從而達(dá)到降低教學(xué)成本、提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

3 教學(xué)改革的主要內(nèi)容

針對以上問題，本文基于移動互聯(lián)網(wǎng)及虛擬樣機(jī)技術(shù)對汽車拆裝實訓(xùn)課程教學(xué)進(jìn)行改革研究，將利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及虛擬樣機(jī)技術(shù)建立汽車拆裝虛擬實訓(xùn)室平臺，并利用移動終端將虛擬場景與現(xiàn)實場景緊密融合；同時，利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)課程平臺對虛擬實訓(xùn)平臺進(jìn)行開放共享，將實訓(xùn)課程有效地劃分為課前、課中和課后三個階段，提高學(xué)生實物操作的規(guī)范性，增加實物拆裝零部件的可重復(fù)利用率；在拆裝對象的更新?lián)Q代上，可在虛擬共享實訓(xùn)平臺上即時更新國內(nèi)外的最新產(chǎn)品，最終在保證教學(xué)內(nèi)容及時更新及增強(qiáng)教學(xué)效果的前提下，最大限度降低教學(xué)成本。其主要的改革內(nèi)容如下。

教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 對于車輛專業(yè)的本科教學(xué)，汽車拆裝實訓(xùn)課程的教學(xué)目的已不局限于讓學(xué)生了解汽車整車及其各大總成的結(jié)構(gòu)和裝配工藝，而是通過拆裝實訓(xùn)培養(yǎng)學(xué)生綜合掌握和運(yùn)用所學(xué)知識的能力，即通過拆裝實訓(xùn)使學(xué)生鞏固拆裝對象的主要功能、工作原理，并進(jìn)一步掌握拆裝對象的設(shè)計過程、設(shè)計方法和加工制造方法，最終使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解答“拆裝對象是什么”“怎樣設(shè)計、制造”“為什么這樣設(shè)計、制造”三個問題。針對這三個問題，本改革對變速箱拆裝實訓(xùn)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，在原有教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加變速箱傳動路線示意圖的繪制、關(guān)鍵零部件的測繪與檢測等內(nèi)容。

虛擬共享實訓(xùn)平臺的搭建 虛擬共享實訓(xùn)平臺的搭建是本改革實施的關(guān)鍵，本改革將基于移動互聯(lián)網(wǎng)及虛擬樣機(jī)技術(shù)搭建變速箱拆裝實訓(xùn)的虛擬共享實訓(xùn)平臺。平臺中主要包含變速箱三維實體模型及拆裝演示動畫、變速箱傳動路線及換擋過程的動態(tài)示意動畫、拆裝工具三維模型及相關(guān)演示動畫、實物拆裝講解視頻、虛擬考核內(nèi)容等。

教學(xué)手段和方法的創(chuàng)新 基于前述搭建的虛擬共享實訓(xùn)平臺，本改革對變速箱拆裝實訓(xùn)課程的教學(xué)手段和方法進(jìn)行創(chuàng)新，將整個拆裝實訓(xùn)課程劃分為課前、課中和課后三個階段（如圖1所示）。

在課前準(zhǔn)備階段，利用虛擬共享實訓(xùn)平臺發(fā)布變速箱拆裝實訓(xùn)的相關(guān)演示動畫和講解視頻，使學(xué)生提前對拆裝對象有更加直觀的了解，同時通過演示動畫和講解視頻熟悉拆裝的操作規(guī)范和注意事項，做到有目的、有效果的課前準(zhǔn)備。

在課中操作階段，學(xué)生可以使用移動終端掃碼獲得虛擬共享實訓(xùn)平臺上的一切資源，可以參照虛擬拆裝過程完成對變速箱實物的拆裝，并且在虛擬共享平臺上提供實物拆裝過程中遇到的普遍性問題的解決方法，以保證實物拆裝的順利進(jìn)行；同時，在實物拆裝過程中拆卸下的每一個零部件，在虛擬平臺上都有其相應(yīng)的實體模型及功用、參數(shù)等信息，學(xué)生可自行獲取學(xué)習(xí)。

在課后階段，學(xué)生可以通過移動終端進(jìn)入虛擬共享實訓(xùn)平臺，通過虛擬共享平臺上的動畫和視頻回憶鞏固拆裝實訓(xùn)的相關(guān)內(nèi)容，完成實訓(xùn)報告的撰寫及關(guān)鍵零部件圖紙的完善工作，最后需要通過虛擬平臺上設(shè)置的虛擬考核內(nèi)容完成該課程的學(xué)習(xí)。

綜上所述，通過虛擬共享實訓(xùn)平臺，在變速箱拆裝實訓(xùn)課程教學(xué)中采用先虛后實、虛實融合的方法進(jìn)行，最后通過虛擬考核的方式結(jié)束課程的學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語

通過對課程教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整及引入移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與虛擬樣機(jī)技術(shù)，汽車拆裝實訓(xùn)課程的教學(xué)將發(fā)生下面一些變化。

1）對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合與優(yōu)化，滿足汽車專業(yè)本科生教學(xué)的要求，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合利用所學(xué)知識解決實際問題能力的目的。

2）在教學(xué)過程中引入移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及虛擬樣機(jī)技術(shù)，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的可重復(fù)、可存儲和可復(fù)制，同時可實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的即時廉價更新。

3）在整個教學(xué)過程中采用先虛后實、虛實融合的教學(xué)方法，既提高學(xué)生實物拆裝的規(guī)范性，又提高教學(xué)實訓(xùn)設(shè)備的可重復(fù)利用率，節(jié)約了教學(xué)成本，達(dá)到高效教學(xué)的目的。

4）在引入移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，在本課程的教學(xué)過程中，移動終端成為課程教學(xué)順利實施的必要工具，使學(xué)生在玩手機(jī)的過程中快樂學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)積極性。

參考文獻(xiàn)

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