陸桂華，祝燕

（廣西桂東機(jī)電工程學(xué)校，廣西賀州542800）

淺議基于汽車專業(yè)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)

陸桂華，祝燕

（廣西桂東機(jī)電工程學(xué)校，廣西賀州542800）

傳統(tǒng)的汽車實(shí)訓(xùn)課程主要依托實(shí)訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)，由于實(shí)訓(xùn)設(shè)備少，實(shí)訓(xùn)弊端多，造成實(shí)際教學(xué)效果不好，我校采購(gòu)了汽車實(shí)訓(xùn)虛擬仿真軟件，將虛擬仿真技術(shù)引入到汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、節(jié)約了實(shí)訓(xùn)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了考核方式多樣化和提高實(shí)訓(xùn)安全性，從而達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。

汽車專業(yè)；虛擬；仿真實(shí)訓(xùn)

近年來(lái)，隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，電子技術(shù)在汽車行業(yè)上的應(yīng)用也越趨于多元化。汽車實(shí)訓(xùn)課程是我校汽車類專業(yè)的主要課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生查閱汽車相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，分析排除汽車出現(xiàn)故障的能力，以適應(yīng)汽車專業(yè)相關(guān)崗位的要求。由于我校的實(shí)訓(xùn)設(shè)備較少，且課程具有一定的抽象性，要求學(xué)生運(yùn)用縝密的邏輯思維去分析出現(xiàn)的問(wèn)題，于是造成了學(xué)生學(xué)習(xí)課程難度較大，且教學(xué)的效果并不好。

為響應(yīng)教育部要求職業(yè)院校以信息技術(shù)推動(dòng)職業(yè)教育教學(xué)改革創(chuàng)新的要求，本文基于我校2007年所采購(gòu)的汽車實(shí)訓(xùn)虛擬仿真軟件，并將虛擬仿真技術(shù)引入到汽車實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，實(shí)際證明：虛擬仿真教學(xué)提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，節(jié)約了實(shí)訓(xùn)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了考核方式多樣化和提高實(shí)訓(xùn)安全性，從而達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。

1 虛擬仿真技術(shù)概述

虛擬仿真技術(shù)伴隨著科技技術(shù)的發(fā)展而形成了一類試驗(yàn)研究的新技術(shù)，首次于20世紀(jì)80年代初正式提出來(lái)的，經(jīng)過(guò)幾十年的創(chuàng)造發(fā)展，在各種行業(yè)中，應(yīng)用廣泛，例如：航天航空、軍事學(xué)習(xí)、建筑制造、業(yè)務(wù)培訓(xùn)等。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在職業(yè)院校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，研究起步于2005年，也是再現(xiàn)在企業(yè)中常說(shuō)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)。目前，用于汽車專業(yè)的虛擬仿真軟件主要有：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)3D仿真實(shí)訓(xùn)軟件、汽車變速器系統(tǒng)3D仿真實(shí)訓(xùn)軟件、汽車ABS系統(tǒng)3D仿真實(shí)訓(xùn)軟件、汽車SRS系統(tǒng)3D仿真實(shí)訓(xùn)軟件、汽車營(yíng)銷3D仿真實(shí)訓(xùn)軟件、汽車新能源3D仿真實(shí)訓(xùn)軟件等。

2 虛擬仿真技術(shù)在汽車專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1虛擬仿真軟件與計(jì)算機(jī)的發(fā)展關(guān)系

從學(xué)校1994年開(kāi)始采購(gòu)286計(jì)算機(jī)辦公，到現(xiàn)在智能手機(jī)普及，計(jì)算機(jī)速度、手機(jī)運(yùn)行速度呈幾何倍數(shù)加快，時(shí)代已經(jīng)發(fā)生質(zhì)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(yīng)用在軍事訓(xùn)練及航天航空領(lǐng)域。現(xiàn)在，飛行駕駛、汽車駕駛虛擬仿真軟件，各種專業(yè)維修虛擬仿真軟件不斷地研發(fā)生產(chǎn)、上市使用，新一代的手機(jī)虛擬仿真軟件，正在走來(lái)。

2.2 汽車專業(yè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)軟件發(fā)展

從虛擬仿真軟件課程開(kāi)設(shè)，我校經(jīng)歷了安裝調(diào)試，不好用、不實(shí)用，到輔助教學(xué)，學(xué)生主動(dòng)認(rèn)真進(jìn)行虛擬仿真課程訓(xùn)練?，F(xiàn)在學(xué)校使用的虛擬仿真軟件是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上，將仿真模擬技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種更高級(jí)的仿真技術(shù)應(yīng)用的軟件。新的虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)為學(xué)校解決以下問(wèn)題：理論課時(shí)過(guò)長(zhǎng)、學(xué)習(xí)興趣缺乏、抽象內(nèi)容難解、實(shí)訓(xùn)條件不足、實(shí)訓(xùn)耗材過(guò)多、理實(shí)一體難行、教學(xué)事故頻繁、教師資源緊缺、資金投入不足。

近年，企業(yè)開(kāi)始研發(fā)基于手機(jī)（安卓、蘋(píng)果）版的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)軟件，微型移動(dòng)服務(wù)器系統(tǒng)。為學(xué)校解決以下問(wèn)題：訓(xùn)練場(chǎng)所與仿真訓(xùn)練交替進(jìn)行、仿真實(shí)訓(xùn)中心投入、仿真實(shí)訓(xùn)中心數(shù)量、學(xué)生仿真訓(xùn)練時(shí)間短、實(shí)訓(xùn)報(bào)告批改、技術(shù)資料庫(kù)查閱。

目前用于汽車專業(yè)的虛擬仿真軟件，可以通過(guò)現(xiàn)有的實(shí)體建模，掃描實(shí)體汽車零部件，形成3D模型，可以360°旋轉(zhuǎn)，例如：汽車構(gòu)造課程，汽車曲軸可以通過(guò)掃描曲軸的實(shí)物，形成與本?，F(xiàn)有實(shí)訓(xùn)器材一致的3D虛擬仿真汽車構(gòu)造實(shí)訓(xùn)軟件。軟件可以旋轉(zhuǎn)、放大、分解等操作。

學(xué)校在2007年采購(gòu)了教師版汽車構(gòu)造虛擬仿真軟件[1]，2012年采購(gòu)了汽車仿真考試考核中心和教師用汽車空調(diào)、學(xué)生汽車維護(hù)虛擬仿真軟件，2016年采購(gòu)了平板便攜的汽車虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教具[2]。新研發(fā)的3D仿真建模軟件，可以補(bǔ)充，計(jì)劃采購(gòu)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(shù),來(lái)增加參數(shù)的多變性,給定kent映射的初值為0.76,系統(tǒng)參數(shù)為0.4997,chebyshev映射的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置為ac=4+4f1。

我校使用虛擬仿真3D實(shí)訓(xùn)軟件，比如汽車構(gòu)造：在認(rèn)識(shí)實(shí)體零件后，進(jìn)行理論講解，3D模擬實(shí)訓(xùn)，可以實(shí)現(xiàn)任意角度步觀察汽車所有零件，并進(jìn)行放大，技術(shù)說(shuō)明，材料及工藝注解，將理論與實(shí)體完美結(jié)合，相對(duì)于PPT文稿，3D仿真可以更加真實(shí)的觀察零件結(jié)構(gòu)。比如：汽車二級(jí)保養(yǎng)，汽車底盤檢查過(guò)程，對(duì)各底盤螺栓、螺母的檢查，數(shù)量多，標(biāo)準(zhǔn)名稱與實(shí)物對(duì)不上，在實(shí)訓(xùn)室上課，空間小，學(xué)生多，多節(jié)課之后，學(xué)生也沒(méi)有達(dá)到熟悉零件名稱的效果，使用3D仿真軟件，可以加快學(xué)習(xí)速度，提高學(xué)生積極性，實(shí)現(xiàn)在游戲中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中進(jìn)步。

在學(xué)校的計(jì)劃中，通過(guò)使用3D仿真軟件，基本解決學(xué)生多，實(shí)訓(xùn)工位不足，教學(xué)過(guò)程中，安全操作流程不規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)訓(xùn)興趣，使學(xué)生實(shí)訓(xùn)操作快速達(dá)到熟練程度，學(xué)生實(shí)行理實(shí)一體化教學(xué)與理論、仿真操作相結(jié)合，進(jìn)一步解決機(jī)械類專業(yè)，特別是汽車專業(yè)，實(shí)訓(xùn)與理論之間多年難以解決的問(wèn)題。

2.3 汽車虛擬仿真軟件上課實(shí)例

基于汽修12-5班上3D虛擬仿真課的實(shí)例，上課內(nèi)容為汽車二級(jí)保養(yǎng)，說(shuō)明虛擬仿真軟件在我校的應(yīng)用及帶來(lái)的實(shí)際好處。

與普通的理論學(xué)識(shí)課比較，學(xué)生對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程表現(xiàn)的更加的積極，參與性及互動(dòng)性表現(xiàn)的更加的強(qiáng)烈。上課時(shí)，每個(gè)學(xué)生一臺(tái)電腦，按教室座位就坐，相比實(shí)訓(xùn)操作的小組，每人可以獨(dú)立工位操作。本次虛擬仿真實(shí)訓(xùn)內(nèi)容是對(duì)汽車前后的車輪制動(dòng)磨擦片進(jìn)行檢查。具體操作步驟如下：

上課開(kāi)始時(shí)，學(xué)生進(jìn)行演示操作，開(kāi)機(jī)→登陸→進(jìn)入舉升位置四，拆下左前、右后車輪，拆下制動(dòng)磨擦片，選擇合適的量具，檢查其厚度，與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，是否需要更換。如果正確操作的同學(xué)，舉手報(bào)告，可以從舉升位置一開(kāi)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(dòng)磨擦片檢查仿真

然后，教師用機(jī)演示操作10分鐘，并投影方式快速展示給學(xué)生觀看，并對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行講解。學(xué)生登陸自己的帳號(hào)，進(jìn)行練習(xí)。教師及實(shí)訓(xùn)輔導(dǎo)員進(jìn)行巡邏檢查，及時(shí)解答學(xué)生的疑問(wèn)，糾正學(xué)生操作失誤等問(wèn)題，重點(diǎn)對(duì)動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生、怕臟不愿意動(dòng)手的學(xué)生，進(jìn)行重點(diǎn)巡邏檢查、指導(dǎo)。每過(guò)一個(gè)小時(shí)后，進(jìn)行小組互動(dòng)，每小組安排一人，對(duì)仿真操作出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行提問(wèn)，由另一組選人回答，結(jié)果由其它小組組長(zhǎng)、教師、實(shí)訓(xùn)輔導(dǎo)員共同來(lái)判斷對(duì)與錯(cuò)。時(shí)間限制為每組5分鐘，并對(duì)表現(xiàn)好的小組，平時(shí)分進(jìn)行加分，表現(xiàn)好的隊(duì)員，期評(píng)分進(jìn)行加分獎(jiǎng)勵(lì)。下課前，教師及實(shí)訓(xùn)輔導(dǎo)員對(duì)課程中同學(xué)們提出的問(wèn)題，進(jìn)行匯總并解答，對(duì)課程進(jìn)行簡(jiǎn)單的總結(jié)，并布置下次實(shí)訓(xùn)課程的內(nèi)容（或強(qiáng)化本次實(shí)訓(xùn)）。

一是，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)主要是將實(shí)驗(yàn)儀器、材料等進(jìn)行數(shù)字化的虛擬，構(gòu)建一個(gè)虛擬的服務(wù)平臺(tái)供給學(xué)生使用。學(xué)生借助平臺(tái)來(lái)操作虛擬的儀器設(shè)備，完成類似在實(shí)訓(xùn)室中的操作；

二是，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)具有零安全事故、設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用和維護(hù)成本低、升級(jí)更新快、學(xué)生實(shí)操練習(xí)時(shí)間大大提高等特點(diǎn)；

三是，環(huán)保節(jié)能，仿真實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)幾乎沒(méi)有產(chǎn)生環(huán)境污染；

四是，節(jié)約，相比實(shí)物實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)消耗的材料，仿真軟件僅交電費(fèi)；

五是，操作訓(xùn)練次數(shù)多，仿真課程，每位學(xué)生一臺(tái)機(jī)，每次課，一個(gè)項(xiàng)目可以訓(xùn)練5~8次；

六是，利于交流總結(jié)，教師可以觀看到每位的學(xué)生操作失誤，系統(tǒng)對(duì)操作失誤，進(jìn)行提示。

當(dāng)然，在上仿真實(shí)訓(xùn)課時(shí)也發(fā)現(xiàn)這樣的問(wèn)題，主要是以下幾個(gè)方面：

（1）仿真軟件的實(shí)訓(xùn)車型，與學(xué)校平時(shí)實(shí)訓(xùn)的實(shí)物，有差異；

（2）由于市場(chǎng)轉(zhuǎn)變快，軟件研發(fā)到學(xué)校使用，周期長(zhǎng)。我校使用的仿真軟件，車型是八代的豐田卡羅拉，現(xiàn)在市場(chǎng)上，八代卡羅拉準(zhǔn)備進(jìn)入報(bào)廢期；

（3）仿真軟件研發(fā)成本高，采購(gòu)價(jià)格高，普及速度慢。我校平均每套仿真軟件，網(wǎng)絡(luò)版60個(gè)點(diǎn)的，均超過(guò)10萬(wàn)元。配套的仿真實(shí)訓(xùn)中心，投入也不少；

（4）仿真軟件以比賽為中心，平時(shí)基本的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，開(kāi)發(fā)的仿真軟件不多。

通過(guò)使用3D虛擬仿真軟件上課，讓我更加期待企業(yè)研發(fā)汽車專業(yè)3D仿真產(chǎn)品，教育教育行業(yè)3D虛擬仿真軟件的普及，使職業(yè)技術(shù)類學(xué)校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的學(xué)員、學(xué)生們，在安全環(huán)境中更好更快地掌握專業(yè)技術(shù)，提高實(shí)訓(xùn)操作水平，為國(guó)家降低實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)費(fèi)用支出，為環(huán)保及節(jié)能減排作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。如今學(xué)生智能手機(jī)已經(jīng)普及，企業(yè)研發(fā)無(wú)線移動(dòng)版的虛擬仿真軟件時(shí)代，已經(jīng)開(kāi)啟！

3 結(jié)束語(yǔ)

從我校開(kāi)設(shè)的3D仿真實(shí)訓(xùn)課程及教學(xué)效果看，每學(xué)期每個(gè)班平均實(shí)訓(xùn)耗材經(jīng)費(fèi)有所下降，約5%左右，學(xué)生單項(xiàng)技能熟練程度及速度，平均加快1個(gè)課時(shí)。平均訓(xùn)練出錯(cuò)、安全操作均有不同程度的改善。

通信時(shí)代已經(jīng)進(jìn)入智能手機(jī)時(shí)代，手機(jī)的功能已經(jīng)替代部分的筆記本電腦，學(xué)生已經(jīng)普及智能手機(jī)，各企業(yè)也開(kāi)始研發(fā)基于智能手機(jī)平臺(tái)的3D仿真虛擬實(shí)訓(xùn)軟件，相信不久以后，學(xué)生在任意的時(shí)間，均可以進(jìn)行仿真學(xué)習(xí)、考試，技能的訓(xùn)練也可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行。

[1]上海景格科技有限公司.上海景格產(chǎn)品手冊(cè)：景格汽車維護(hù)虛擬實(shí)訓(xùn)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(yè)教學(xué)系統(tǒng)宣傳冊(cè)[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(yè)課程教學(xué)、汽車實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)、汽車實(shí)訓(xùn)室管理及電化教學(xué)工作；祝燕（1974-），女，廣西梧州人，講師，主要從事汽車專業(yè)英語(yǔ)、汽車文化，汽車營(yíng)銷等專業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)教學(xué)工作。