汽車虛擬仿真在職技高師實訓教學中的運用研究

王宏志

(吉林工程技術師范學院，吉林 長春 130052)

一、職技高師傳統汽車實訓模式的缺陷

在職技高師傳統汽車實訓過程中，多數的實訓方式為一名教師(最多兩名教師)同時帶一個或者是幾個班的學生同時進行實訓，教師只能采用分組的方式進行實訓，但仍然存在學生過多的問題，只能是教師進行示范，多組同學一起進行觀看，一起進行實訓，教師不能兼顧到每一名學生，有的學生在實訓期間混水摸魚，所以整個實訓下來，有的學生并沒有掌握實訓內容。另外，在實訓過程中，由于分組太多，每次實訓的時間太長，學生不能進行重復練習，所以無法牢固地掌握相關知識，導致達不到實訓的目的。

職技高師的實訓場地和實訓費用等問題也是導致其存在缺陷的主要原因。一方面，由于實訓經費不足，不能夠買到最先進的汽車實訓設備，導致實訓設備無法及時更新[1]，學生不能學到最新的相關知識，從而不能很好地適應社會的需要；另一方面，由于實訓場地不夠，無法容納一些大型的汽車設備，從而導致學生掌握知識不夠全面；由于汽車專業的特殊性，需要學生自己對一些設備(部件)進行拆卸和安裝，新的實驗設備很容易被處于初級階段的學生弄壞，所以有的實訓教師不讓學生自己動手操作，導致學生不能真正了解和掌握汽車的構造，使學生對相關知識的掌握仍處于理論階段。

二、汽車維修虛擬仿真技術

虛擬仿真技術是通過相應的程序設計，將實訓時整個真實場景通過計算機展現出來。通過技術處理，使通過計算機模擬的虛擬場景與真實場景更相近。學生可以通過計算機展現的這種虛擬場景，模擬各種真實的實訓，了解實訓的目的、原理和步驟，從而達到掌握相關知識和技能的目的。隨著計算機技術的廣泛應用，虛擬仿真技術在實訓中的應用越來越廣泛[2]。另外，學生電腦及智能手機的普及也是虛擬仿真技術廣泛應用的重要原因之一。

在我國，隨著教育受重視程度的加強以及企業也越來越重視招收有能力的人才，學校相應地加強了對應用型人才的培養。由于實訓環節是培養應用型人才的重要手段，職技高師也注重加強對實訓的投入。隨著對實訓方面虛擬仿真的投入，一方面解決了實訓場地不夠的問題，學校不用再去購買大型的實訓設備，學生可以在實訓平臺上操作學校沒有的實訓設備[3]；另一方面，解決了學校實訓經費不足的問題。學校不用再擔心相應的實訓設備被學生損壞，也不用再擔心實訓設備更新太快的問題，在汽車虛擬平臺上可以將內容更新，使學生能及時了解并掌握最新的相關知識。

三、汽車虛擬仿真實訓的優點

職技高師汽車實訓課程采用了理實一體化教學法[4]。將虛擬仿真技術應用于職技高師汽車實訓課程有其自己的特點。

(一)再現真實的汽車場景

在汽車實訓中引入汽車虛擬仿真教學方法，通過在計算機上選擇合適的軟件來完成汽車的整體結構、發動機的安裝與拆卸、底盤的安裝與拆卸和變速器的安裝與拆卸等實訓課程。在這種實訓過程中，通過反復模擬真實實訓場景，學生能夠及時發現自身的不足并且通過反復操作軟件進行練習，從而達到對其掌握的目的；另外，此種實訓能夠使帶實訓的教師對每個學生做出及時有效的評估。此類型實訓能夠實現多人同時進行同一項目練習的目的，有效地解決了真實實訓不能解決的一些問題。

(二)汽車零部件與實物相對應

學生在進入相應的汽車虛擬仿真軟件后，點擊汽車中相應部位的零部件，立刻出現該零部件的立體圖，且此部件的立體圖能夠進行三維立體旋轉，學生可以從各個角度來觀察此部件。此種實訓模式既解決了實訓場地不足的問題又解決了經費不足的缺陷。

(三)每名學生一臺計算機

在職技高師的汽車實訓中，由于虛擬仿真軟件的引入，使實訓可以通過計算機來完成。學校可以做到一人一臺計算機，學生通過學生端口輸入自己的賬號和密碼進入程序，從而完成實訓內容；教師通過教師端口進入程序，來監督學生完成實訓的進度及質量。這種實訓方式能夠使所有參加實訓的同學同時進行實訓，能夠充分調動學生的學習積極性[5]。

(四)避免事故的出現

在傳統的職技高師實訓中存在一定的事故隱患，所以會存在一定的危險。由于汽車專業的特殊性，在實訓場地存在著蓄電池、開關、啟動機等設備，大多數進行實訓的學生都不進行預習，不能夠很好地掌握實訓的原理，容易誤操作，可能會引起燒壞實訓設備、設備短路引起火災和啟動實訓機器時出現傷人的情況。由于具有上述危險存在，在實訓過程中教師需要時刻提醒學生注意操作的規范性，這樣會分散學生的注意力，也會使學生在實訓過程中存在很多顧慮，不能夠自由發揮。而虛擬仿真實訓教學是完全通過計算機來模擬各種實際操作的，沒有具體的實物，所以可以完全避免上述各種危險。學生可以集中精神來進行實訓，使知識掌握的更加牢固。

(五)虛擬實訓與真實實訓相結合

在虛擬仿真實訓中，學生先對實訓內容進行預習，之后在計算機中通過仿真軟件對實訓內容進行反復操作和練習，從而達到熟練掌握知識的目的。實訓教師也可以通過虛擬仿真軟件來了解學生對相關知識掌握的程度，可以將熟練掌握實訓知識的學生安排到真實實訓中進行實操。這種實訓方法既能激發學生的學習興趣又能夠避免真實實訓中存在的各種危險，還能夠延長真實實訓中的設備的使用壽命，從而達到降低花在實訓設備上費用的目的。

(六)極大地滿足學生的不同要求

職技高師的汽車專業具有自身特點，需要學生具有很豐富的專業知識及很強的實操能力，為了實現既定的教學目標，使學生更好地適應社會的需求，需要職技高師汽車專業的教師對本專業學生進行有針對性的指導，但由于師資力量的匱乏而使此項工作很難開展。隨著將虛擬仿真引入實訓當中，學生可以通過軟件模擬的方式，針對自己的薄弱環節來反復進行實操練習。通過這種虛擬實訓，當所有的同學都掌握了實訓內容后，就可以進入真實實訓階段。

(七)有效地解決了場地、設備不足和實訓經費短缺問題

隨著經濟的飛速發展，汽車逐漸成為人們的主要交通工具，汽車更新的速度也逐漸加快。為了更好地適應社會，學生不僅要牢牢地掌握專業知識，還需要不斷地對知識進行更新。一些職技高師院校由于受校園面積和經費的限制，致使實訓的設備較陳舊，不能夠做到及時更新換代，沒有辦法滿足本校學生更新知識的需求。將虛擬仿真軟件引入到職技高師實訓中來，從根本上解決了實訓場地、設備不足和經費短缺的問題，因為虛擬仿真軟件與汽車設備相比，價格低廉，而且只需要能運行軟件的計算機，使每個學生都能同時進行模擬實訓，在反復練習中將專業知識掌握得更牢固，使教學效果更好。

(八)教學與考核一體化

傳統的職技高師實訓成績由平時成績、實操成績、實訓報告成績組成。由于實訓的學生人數遠遠超過教師人數，在實訓過程中，帶實訓的教師不能夠完全掌握每一位同學的平時表現情況，只能注意到表現特別好和特別不好的同學。教師只能通過考核環節了解每位同學的學習情況。在虛擬仿真實訓中，學生的每一步操作都被計算機所記錄，最后會給出每一位同學的綜合成績。實訓教師就可以通過虛擬仿真軟件來掌握學生對知識的掌握程度。

(九)教學內容立體化，易于理解

在職技高師的汽車虛擬仿真實訓中，通過虛擬仿真軟件將汽車及其零部件在三維空間里展示出來，具有立體效果，使學生有身臨其境的感覺，更利于學生對知識的理解與掌握，從而能夠提高學生的學習效果。

(十)理論與實踐相結合

職技高師汽車專業具有其特殊性，學生在學習完理論課之后，需要立即進行實操訓練，這樣才能使學生更好地掌握汽車的相關知識。但由于實訓場地及實訓人數的原因，往往理論學習與實操訓練不能達到完美的結合。兩者一旦脫節，學生將會忘掉所學到的理論知識，在實訓時還需要重新對理論知識進行梳理，從而降低了學習效率。虛擬仿真實訓不受場地和人數的限制，使學生的理論學習與實際操作兩者相結合，提高教學效率。

四、職技高師實訓引入虛擬仿真軟件的策略

為確保職技高師汽車專業虛擬仿真實訓的順利開展，首要解決的問題就是虛擬仿真軟件的來源。總而言之，獲得虛擬仿真軟件有3種途徑。第一，向軟件公司進行購買。通過這種購買的方式來獲得虛擬仿真軟件的辦法，在一定程度上會節省出售方與購買者的時間、精力和金錢。由于虛擬仿真軟件具有一定的針對性和特殊性，購買來的仿真軟件并不一定適合本校的指定專業或者說在某些環節上會與本校指定專業有出入，所以在購買軟件時一定要得到專業教師的認可；第二，通過校企合作開發的方式來獲得虛擬仿真軟件。在這種形式中，一線教師根據自己的經驗，向開發公司提出具體的方案和關鍵的步驟，而開發公司依靠自己具有雄厚實力的研發團隊，來完成此虛擬仿真軟件的開發，并提升軟件的適用性和實用性；第三，自主研發。對于有相關能力的院校，可以鼓勵教師依據本校的特點來自主研發仿真軟件。

五、職技高師實訓引入虛擬仿真軟件的成效

職技高師汽車專業在實訓中引入虛擬仿真軟件，將虛擬實訓引入到教學中，此種舉措在多方面取得了顯著的成效。首先，在經濟方面，能夠為學校節約大批經費，主要是因為學校原來的汽車實訓屬于真實實訓，為了完成教學任務和教學目的，學校需要購買汽車發動機、底盤、變速器、整車以及相應的實訓設備供學生在實訓過程中使用。由于經濟的快速發展，這些實訓設備也需要及時地更新，才能提高學校的教學質量和學生的技能水平；虛擬仿真實訓是在計算機上完成的，不需要更換實訓設備，只需要花費少量經費來更新相應的軟件，這就大大地降低了實訓的費用，學生可以在計算機上反復進行練習，直到將汽車相關知識完全掌握為止，大大地提高了實訓效率[6]；其次，在實訓場地方面，虛擬實訓僅需要少量的場地來放置計算機，為學校節省了大量的空間。雖然虛擬實訓需要場地小，但通過不斷對仿真軟件的更新，來達到更新實訓設備的目的，使學生能夠了解并掌握最前沿的汽車知識，做到與時俱進。最后，在安全方面，由于虛擬實訓不需要真實的汽車零部件及實訓設備，所以能夠避免真實實訓中的安全問題的出現，從而避免在實訓過程中出現意外事故，帶實訓的教師可以放心地讓學生自己去操作軟件。

六、結論

綜上所述，在職技高師的汽車實訓中引入虛擬仿真實訓，這種新實訓方式能夠克服傳統的真實實訓教學模式在場地、經濟以及安全等方面的缺陷。虛擬仿真實訓是完全在計算機上完成的，所以可以不受實訓場地的限制并能為學校節約購買設備的費用。由于虛擬仿真實訓完全是在虛擬的環境中進行的，所以可以避免真實實訓中安全事故的發生。另外，虛擬仿真實訓不受場地和學生人數的限制，參加實訓的學生可以在虛擬平臺上反復進行練習，直到掌握實訓的所有內容，大大提高了實訓效率和質量。