劉良和

(安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院, 安徽 馬鞍山 243011)

隨著我國汽車工業(yè)迅速發(fā)展，汽車保有量急速上升，汽車維修技能型人才的社會需求逐年增加。社會對汽車維修從業(yè)人員的大量需求助推了職業(yè)院校汽車檢測與維修專業(yè)的發(fā)展,在很多職業(yè)院校的汽車檢測與維修專業(yè)的教學(xué)當(dāng)中, 將汽車維修虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于其中，取得了良好的教學(xué)效果。本文結(jié)合安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院與上海宇龍軟件工程有限公司聯(lián)合開發(fā)的《汽車維修專項(xiàng)技能仿真實(shí)訓(xùn)軟件》的實(shí)踐教學(xué)案例，探討仿真技術(shù)在汽車維修教學(xué)中的應(yīng)用。

一、汽車維修仿真軟件簡介

以安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院與上海宇龍軟件工程有限公司聯(lián)合開發(fā)的《汽車維修專項(xiàng)技能仿真實(shí)訓(xùn)軟件》為例，具體功能上的特點(diǎn)為：實(shí)物模型詳盡、逼真；交互式原理動畫生動、形象，提供汽車各機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的原理演示動畫；三維運(yùn)動仿真清晰、直觀，可以查看到原本無法看到的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部狀態(tài)和原理；系統(tǒng)電路圖詳細(xì)、實(shí)時(shí)；故障設(shè)置與檢測獨(dú)具特色，學(xué)生需要按照相應(yīng)的檢測流程進(jìn)行診斷，并根據(jù)模擬故障現(xiàn)象查出原因，最終排除設(shè)置故障；軟件還模擬了包括電腦診斷儀、氣缸壓力表、機(jī)油壓力表和萬用表等多種測量工具，并且檢測工具完全參照真實(shí)工具的操作方式和數(shù)據(jù)[1]。零部件裝配功能流程完整，軟件技能模塊中為學(xué)生提供汽車零部件的拆卸和裝配仿真模擬，設(shè)計(jì)了零部件的拆卸和裝配操作流程。為構(gòu)建汽車維修作業(yè)典型工作情境，仿真軟件將待裝配的零件模型有序擺放在零件擺放區(qū)，有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的職業(yè)習(xí)慣。

二、《汽車維修專項(xiàng)技能仿真實(shí)訓(xùn)軟件》在汽車維修教學(xué)中的應(yīng)用

《汽車維修專項(xiàng)技能仿真實(shí)訓(xùn)軟件》就是采取人機(jī)交互的方式，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬真實(shí)情境，把汽車各總成部件的構(gòu)成原理、拆卸和分解過程、零件檢驗(yàn)、裝配調(diào)整步驟、檢測試驗(yàn)等以三維動畫的形式展現(xiàn)。學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)汽車構(gòu)造總成、機(jī)構(gòu)工作原理，模擬汽車維修典型工作任務(wù)中總成、組件的拆解安裝、汽車系統(tǒng)維護(hù)和修理，以及故障排除的操作，從而掌握汽車維修作業(yè)的實(shí)際操作方法、步驟和規(guī)范[1]。

(一)汽車維修教學(xué)創(chuàng)新離不開仿真技術(shù)應(yīng)用

首先，從汽車維修類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)來看，汽車檢測與故障診斷排除是核心技能，汽車構(gòu)造是學(xué)生深入學(xué)習(xí)專業(yè)知識和技能的基礎(chǔ)。掌握汽車維修技能，解決汽車故障診斷與汽車維修實(shí)際問題，學(xué)生必須有扎實(shí)的基本理論和過硬的專業(yè)技能，必須熟練掌握汽車整車與汽車各總成構(gòu)造與基本原理，圖文并茂的虛擬仿真軟件必然是一種不可缺少的教學(xué)資源，也是信息化教學(xué)的手段。大量的實(shí)踐證明，虛擬仿真軟件在汽車維修教學(xué)中起到了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)效果的作用。對于初學(xué)者來說汽車有幾分神秘，尤其是汽車結(jié)構(gòu)與基本原理，許多學(xué)生覺得難以理解。如果這種狀態(tài)在短期內(nèi)沒有改觀，學(xué)生的積極性和興趣勢必會下降，很大程度地影響到教學(xué)效果。其次，從近年汽車維修技能大賽比賽內(nèi)容設(shè)置來看，整個(gè)大賽由理論考試、汽車仿真、實(shí)踐維修排故操作三塊構(gòu)成，汽車仿真技能已是作為一個(gè)參賽選手必備的能力構(gòu)成部分。再次，從汽車維修工種職業(yè)技能鑒定看，部分地區(qū)在進(jìn)行汽車維修工種技能鑒定考核中，在理論考試中增加汽車維修專項(xiàng)技能仿真內(nèi)容。基于此，為了適應(yīng)不斷變化的考核方式和內(nèi)容，職業(yè)院校陸續(xù)使用仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)考核軟件，多方位地進(jìn)行模擬訓(xùn)練和模塊化教學(xué)。最后，實(shí)習(xí)教學(xué)也離不開軟件仿真，由于汽車類型多，汽車整車以及主要總成價(jià)格高且數(shù)量有限，不可能為每幾名學(xué)生提供一輛車或一臺發(fā)動機(jī)，因此在有限的真車操作之余在軟件上仿真是一種必然。

(二)汽車維修實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果體現(xiàn)在仿真技術(shù)應(yīng)用

汽車維修仿真技術(shù)的應(yīng)用，縮短了汽車維修人員技能的培養(yǎng)時(shí)間。按照傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)模式進(jìn)行的汽車維修專項(xiàng)技能實(shí)踐教學(xué)，對教學(xué)條件中的實(shí)訓(xùn)設(shè)備要求種類多、數(shù)量多，實(shí)踐教學(xué)場所面積大，實(shí)踐教學(xué)教師數(shù)量多，教學(xué)訓(xùn)練時(shí)間長。即便如此，學(xué)生的汽車維修實(shí)踐的機(jī)會還是很少，使培養(yǎng)周期變得很長。在汽車維修實(shí)踐教學(xué)過程中，汽車總成拆卸與裝配消耗過多的時(shí)間，很多教學(xué)內(nèi)容不能在特定的時(shí)間內(nèi)完成，影響了教學(xué)進(jìn)度，也影響知識、技能的連貫性。學(xué)生要完成指定維修項(xiàng)目任務(wù)，必需熟練掌握汽車各總成部件的拆裝規(guī)范，掌握規(guī)范的分解、裝配與調(diào)整方法。汽車維修專項(xiàng)技能仿真軟件就可以用來訓(xùn)練學(xué)生的汽車拆裝規(guī)范，尤其是拓寬對汽車總成拆裝順序、技術(shù)要求、工具選擇使用；汽車維修專項(xiàng)技能仿真軟件練習(xí)，同時(shí)再結(jié)合一定的真實(shí)維修實(shí)際操作，這樣，可以通過很少的實(shí)踐給學(xué)生糾正在汽車維修作業(yè)中機(jī)構(gòu)總成拆裝、汽車故障診斷與排除中出現(xiàn)的問題。汽車維修實(shí)訓(xùn)教學(xué)中仿真技術(shù)的應(yīng)用，節(jié)省了訓(xùn)練器材和場地等的經(jīng)費(fèi)投入，大幅度減少了教師的工作量，大大縮短了培養(yǎng)周期，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

緩解教學(xué)資金投入的不足。利用仿真軟件可以彌補(bǔ)汽車整車、總成教學(xué)資源的不足，充分利用現(xiàn)有資源，為學(xué)校節(jié)約大量的教學(xué)經(jīng)費(fèi)和設(shè)備投資費(fèi)。汽車維修實(shí)踐教學(xué)設(shè)備投入量是很大的，如果要使每個(gè)學(xué)生有充足的實(shí)習(xí)時(shí)間，可能要購置多車型車、多車型總成，這些都要花去大量的經(jīng)費(fèi)，這對一般的職業(yè)院校財(cái)力來說顯然是難以承受的，并且這些設(shè)備在學(xué)生的拆裝過程中很容易出現(xiàn)問題，無法完整地恢復(fù)，減少設(shè)備的利用次數(shù)。如建立一個(gè)滿足60人實(shí)習(xí)的汽車維修拆裝實(shí)習(xí)場地，每實(shí)習(xí)崗位安排6名學(xué)生，就需要10部整車。這需要大量的設(shè)備投資費(fèi)。而若采用汽車維修仿真軟件進(jìn)行汽車維修工種實(shí)訓(xùn)教學(xué)，60臺套計(jì)算機(jī)就滿足了教學(xué)需要。且由于是一人一機(jī)，可以保證每個(gè)學(xué)生有充足的時(shí)間來動手練習(xí)，提高實(shí)訓(xùn)效果。而且汽車機(jī)構(gòu)總成的拆裝、汽車典型故障診斷與除排在軟件上可以無限次地進(jìn)行，短時(shí)間內(nèi)可以讓學(xué)生達(dá)到熟練的層次并且沒有實(shí)際材料的消耗，仿真練習(xí)結(jié)束后再配合一兩次實(shí)際操作，極大地提升學(xué)生汽車維修專項(xiàng)技能。

激發(fā)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)。汽車維修仿真軟件的詳盡逼真的實(shí)物模型、生動形象的原理動畫，激發(fā)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識。對于高等職業(yè)院校的學(xué)生來講，學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握相對薄弱，而汽車維修專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)又要求學(xué)生具有豐富的空間思維能力，實(shí)際的教學(xué)過程相對乏味枯燥，這樣很容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，教學(xué)效果不理想；而汽車維修仿真軟件以其和實(shí)際汽車及總成部件相似的可感知性和相同情境的可感知性，充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，汽車維修仿真軟件可根據(jù)學(xué)生技能的形成規(guī)律設(shè)計(jì)訓(xùn)練過程，學(xué)生可以得到及時(shí)強(qiáng)化和實(shí)際生產(chǎn)中不能得到的直觀感受，從而較快地提高操作技能，激發(fā)自信心；汽車維修仿真軟件專項(xiàng)技能訓(xùn)練一定程度上培養(yǎng)學(xué)生刻苦鉆研和創(chuàng)新精神，形成良好的團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)氛圍；汽車維修仿真軟件教學(xué)中學(xué)生出錯可以及時(shí)糾錯，既提升了能力，同時(shí)也可以避免實(shí)際生產(chǎn)中出錯帶來的安全問題，使學(xué)生崗位技能全面提升[3]?？傊谄嚲S修仿真軟件教學(xué)中，可設(shè)計(jì)出實(shí)際汽車拆裝、調(diào)整中可能發(fā)生的變化，讓學(xué)生全面把握汽車及總成拆裝技術(shù)規(guī)范，排查故障的思路和檢測設(shè)備的應(yīng)用方法，從而加深認(rèn)識達(dá)到傳統(tǒng)課堂教學(xué)中無法達(dá)到的效果。

實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量大大提升。汽車維修專項(xiàng)技能仿真軟件有效整合理論與實(shí)踐一體教學(xué)資源，極大程度地實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化教學(xué)。汽車維修類專業(yè)核心課程中，汽車構(gòu)造以及故障診斷與排除等課程是非常抽象的，注重的是實(shí)踐性。比如汽車零件的拆裝過程，用傳統(tǒng)的課堂講授教學(xué)方法，很多學(xué)生很難理解；但如果利用仿真軟件一邊演示一邊教學(xué)，通過汽車整車以及總成的三維動畫演示，學(xué)生就很容易理解總成以及零件的部位，機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)之間的位置關(guān)系、運(yùn)動關(guān)系，而且能自己親手操作來加深認(rèn)識，理論和實(shí)踐相互滲透交叉，實(shí)現(xiàn)同步教學(xué)，使抽象內(nèi)容形象化，能夠大大提升教學(xué)質(zhì)量。

(三)仿真軟件在汽車維修教學(xué)的應(yīng)用方法

首先，教學(xué)方法要豐富多彩。職業(yè)院校的學(xué)生基礎(chǔ)知識不是很牢固，學(xué)習(xí)缺乏興趣，因此，在教學(xué)中必須采取多樣化的教學(xué)方法、教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生學(xué)習(xí)知識和技能的效率。作為汽車維修專業(yè)教師，應(yīng)具有非常高的理論教學(xué)水平和教學(xué)能力，同時(shí)還要具有非常強(qiáng)的汽車維修職業(yè)能力，能較為嫻熟地運(yùn)用行動導(dǎo)向的教學(xué)方法，利用汽車維修仿真軟件在課堂教學(xué)中真正體現(xiàn)以學(xué)生為主體，突出顯示學(xué)生動手用腦的活動，化學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)[2]。在教學(xué)過程中，采取任務(wù)驅(qū)動方法，引導(dǎo)學(xué)生查閱咨詢，設(shè)計(jì)方法、實(shí)施操作；同時(shí)對學(xué)生遇到的問題進(jìn)行講解并示范操作，對學(xué)生完成的操作予以及時(shí)點(diǎn)評。教學(xué)設(shè)計(jì)中，對課程中知識點(diǎn)的講解盡可能深入淺出，符合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律，便于學(xué)生掌握；仿真軟件操部分應(yīng)接近汽車維修作業(yè)典型工作任務(wù)， 提升學(xué)生操作技能。

其次，仿真技術(shù)要運(yùn)用恰當(dāng)、科學(xué)。汽車維修專業(yè)教師應(yīng)重視汽車維修專項(xiàng)技能仿真在教學(xué)中的科學(xué)應(yīng)用方法，擺正汽車維修專項(xiàng)技能仿真在汽車維修實(shí)踐教學(xué)中的位置，合理使用汽車維修專項(xiàng)技能仿真軟件，恰當(dāng)?shù)匦拚處熢诮虒W(xué)中從頭講到尾的常規(guī)教學(xué)模式，同時(shí)教師也要堅(jiān)持在教學(xué)中的引導(dǎo)作用，將傳統(tǒng)教學(xué)模式和創(chuàng)新教學(xué)方法科學(xué)結(jié)合，真正發(fā)揮其在教學(xué)中的作用。教師在汽車維修、排除故障課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)資訊，重點(diǎn)解決汽車總成部件拆裝安全規(guī)范，汽車故障排除的診斷思路，并著重強(qiáng)調(diào)汽車故障原因分析判斷與處理，學(xué)生借助汽車維修仿真系統(tǒng)反復(fù)練習(xí)操作，完成不同機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)、不同車型的安全技術(shù)操作規(guī)范。在練習(xí)時(shí)，學(xué)生根據(jù)任務(wù)完成操作項(xiàng)目，練習(xí)前教師應(yīng)在汽車維修仿真系統(tǒng)中進(jìn)行操作演示和講解，安排學(xué)生完成任務(wù)設(shè)計(jì)，并在學(xué)生練習(xí)時(shí)進(jìn)行巡回指導(dǎo)，個(gè)別講解和實(shí)施過程評價(jià)。學(xué)生應(yīng)用汽車維修仿真軟件進(jìn)行汽車總成、部件拆裝與故障診斷與排除反復(fù)練習(xí)操作，能一定程度上掌握汽車維修專項(xiàng)技能，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決汽車維修實(shí)際問題的能力。

再次，教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)要合理有序，汽車維修綜合技能螺旋提升。教學(xué)中，根據(jù)“必須夠用、突出技能”的思想，將教學(xué)環(huán)節(jié)劃分為兩大模塊，分別為知識模塊和技能模塊。知識模塊講述汽車構(gòu)造、機(jī)構(gòu)工作原理以及各總成組成和功能，學(xué)生必須熟練掌握、靈活應(yīng)用，為技能學(xué)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ)。技能模塊部分，先利用集合了多車型的零部件的拆卸和裝配功能、故障診斷與排除功能的《汽車維修專項(xiàng)技能仿真實(shí)訓(xùn)軟件》，教學(xué)中教師利用軟件演示告訴學(xué)生怎么做，布置實(shí)操項(xiàng)目讓學(xué)生自己做，教師檢查點(diǎn)評學(xué)生做得怎么樣。在利用汽車維修仿真軟件的一體化教學(xué)實(shí)施中，必須構(gòu)建以過程考核與結(jié)果考核并重的考核評價(jià)體系。教學(xué)評價(jià)將很好地觸發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性，在汽車維修仿真教學(xué)中，過程評價(jià)必須做到如下幾點(diǎn)：(1)合理且有一定的彈性，如一些仿真操作中學(xué)生實(shí)施方案的可行性討論，實(shí)操過程中拆裝順序以及故障原因排除流程等，注重操作規(guī)范和習(xí)慣培養(yǎng)；(2)結(jié)果考核評價(jià)尤為重要，對在仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中學(xué)生的互動踴躍程度，表現(xiàn)出的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識和良好個(gè)人品質(zhì)要及時(shí)鼓勵、認(rèn)可；(3)增加自評與互評，對學(xué)生在仿真教學(xué)實(shí)施中技能操作情況及結(jié)果的評價(jià)，可以讓學(xué)生自我評價(jià)，同時(shí)也可以安排不同組別互評，適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換教學(xué)評價(jià)的主客體關(guān)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力，滿足他們的成就感?？茖W(xué)合理安排教學(xué)內(nèi)容，輔以科學(xué)的評價(jià)，循序漸進(jìn)提高學(xué)生汽車維修綜合技能。

三、汽車維修仿真軟件的負(fù)面影響及應(yīng)對措施

汽車維修仿真在汽車維修實(shí)訓(xùn)教學(xué)中恰當(dāng)應(yīng)用，解決部分職業(yè)技術(shù)院校作為教學(xué)用汽車數(shù)量少，學(xué)生數(shù)量多的矛盾。但是從多年的實(shí)際教學(xué)發(fā)現(xiàn)，盡管虛擬仿真軟件更新升級快，生命力強(qiáng)大，但終究不能完全代替汽車維修中真車的實(shí)踐練習(xí)，尤其是真車拆裝與故障診斷與排除綜合技能訓(xùn)練[4]。

職業(yè)院校對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)具有高度職業(yè)性，培養(yǎng)過程從汽車維修工作崗位典型工作任務(wù)出發(fā)，保證學(xué)生掌握夠用基本知識，注重學(xué)生掌握必備的操作技能；對于汽車檢測與維修類專業(yè)，應(yīng)用性技術(shù)比較強(qiáng)，在教學(xué)過程中適度合理借助虛擬仿真，會起到錦上添花的功效，但虛擬仿真終究代替不了真車實(shí)習(xí)訓(xùn)練，必要時(shí)，還要一定程度地消除過分依賴虛擬仿真所產(chǎn)生的操作習(xí)慣的影響。汽車維修仿真軟件模擬的維修作業(yè)，與實(shí)際汽車維修中真實(shí)情境還是存在區(qū)別的，絕不能替代真車實(shí)際操作。使用工具的力度手感無法感知，汽車零部件的質(zhì)感重量不夠?qū)嶋H，故障的現(xiàn)象模擬不夠真實(shí)，對汽車總成裝配、調(diào)整的結(jié)果無法進(jìn)行直觀檢驗(yàn)等，而所有這些恰恰是技能訓(xùn)練的重要要求，因此，授課教師必須加以重視?？梢栽趯W(xué)生進(jìn)行初期訓(xùn)練前，先進(jìn)行汽車維修作業(yè)真實(shí)工量具的正確選擇、使用的訓(xùn)練，使其對汽車維修中工量具的正確運(yùn)用有扎實(shí)的能力基礎(chǔ)；汽車拆解與故障診斷與排除采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，教師分配任務(wù)并分析問題分布實(shí)施演示，引導(dǎo)學(xué)生明確任務(wù)設(shè)計(jì)實(shí)施方案，進(jìn)行仿真操作，輔助以真車練習(xí)?？傊瑧?yīng)盡最大可能彌補(bǔ)應(yīng)用汽車維修仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)的缺陷。

過多依賴虛擬仿真進(jìn)行汽車維修技能訓(xùn)練，會使學(xué)生對PC機(jī)、鼠標(biāo)產(chǎn)生粘性，熱衷于汽車總成部件的模擬拆裝與故障診斷與排除，而疏于汽車總成部件的模擬拆裝及故障診斷與排除的實(shí)際操作，甚至?xí)尣糠謱W(xué)生滋生自我滿足感，甚至不愿意參加真實(shí)環(huán)境的汽車維修實(shí)操，僅僅為排除幾個(gè)軟件設(shè)置的故障而沾沾自喜，從而放松學(xué)習(xí)，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量和浪費(fèi)教學(xué)資源。這就要求教師在創(chuàng)新教學(xué)方法同時(shí)提高管理能力，科學(xué)安排仿真訓(xùn)練的時(shí)間，科學(xué)調(diào)整真實(shí)情境訓(xùn)練和仿真軟件訓(xùn)練時(shí)間比例，在汽車維修專項(xiàng)技能實(shí)訓(xùn)中穿插進(jìn)行。此外，教師要強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境操作與仿真操作有不一樣的地方，使學(xué)生對軟件仿真有科學(xué)準(zhǔn)確的認(rèn)知，引起對汽車維修真實(shí)情境操作足夠重視。

四、結(jié)語

隨著虛擬仿真技術(shù)的快速發(fā)展，仿真效果與實(shí)際汽車維修拆裝、調(diào)整、故障排除以及作業(yè)環(huán)境已相差很小，具有很高的仿真模擬效果。虛擬仿真在我國的職業(yè)院校已得到廣泛的應(yīng)用，有效地克服教學(xué)器材少、實(shí)操作業(yè)破壞性大等弊端，同時(shí)解決了教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足的現(xiàn)實(shí)問題，提高了教學(xué)水平和教學(xué)效果[5]。但是軟件仿真和汽車維修實(shí)際操作之間始終還有差距存在，二者不能混為一談，更不能相互替代，只有在實(shí)際教學(xué)中科學(xué)、合理、有效地利用仿真軟件才能更好地為教學(xué)服務(wù)；只有在教學(xué)過程中積極思考仿真軟件在應(yīng)用中產(chǎn)生的問題，主動采取應(yīng)對措施，并將仿真訓(xùn)練與實(shí)踐操作訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，才能發(fā)揮仿真教學(xué)的最佳效果，收到事半功倍的效果。