弓 馨 徐 婷 張麗英

（長春人文學(xué)院理工學(xué)院 吉林·長春 130117）

0 引言

課程建設(shè)是提高教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證，而實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)課程的建設(shè)對(duì)于工科學(xué)生的實(shí)踐能力提高更是重中之重。加強(qiáng)高校實(shí)踐環(huán)節(jié)建設(shè)是培養(yǎng)能為本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)型人才的最有效途徑。虛擬仿真技術(shù)可以讓學(xué)生在交互、開放、共享的虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)中，不僅順應(yīng)了現(xiàn)今高等教育信息化的發(fā)展趨勢，也符合汽車專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革的實(shí)際需要。建立多層次、立體化、虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是培養(yǎng)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展時(shí)期創(chuàng)新應(yīng)用型人才的重要保障。

本文的研究旨在建立以“虛擬仿真”為基礎(chǔ)的多維度實(shí)驗(yàn)課程方案。擬采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)操教學(xué)手段與現(xiàn)代虛擬仿真教學(xué)手段相融合，學(xué)生自主討論、操作與教師講解、答疑相結(jié)合，課內(nèi)實(shí)踐與校外實(shí)踐相結(jié)合的方法，建立多維度的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。該方法基于我校應(yīng)用型本科的辦學(xué)定位，以就業(yè)為導(dǎo)向，按照企業(yè)需求的專業(yè)能力，不斷提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力，同時(shí)也為社會(huì)和企業(yè)培養(yǎng)懂技術(shù)、擅實(shí)操的應(yīng)用技術(shù)型專業(yè)人才。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)的線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著不可替代的優(yōu)勢和地位，仍然是現(xiàn)今實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體形式。然而，線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間、空間、設(shè)備、安全性等方面的現(xiàn)實(shí)局限，使很多新型實(shí)驗(yàn)技術(shù)和內(nèi)容難以引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。虛擬仿真技術(shù)為解決以上難題提供了有效途徑，實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)模擬、多媒體交叉、人機(jī)互動(dòng)的高度融合，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式的拓展和質(zhì)量提升起到了強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。基于虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)在以下三方面教學(xué)效果可以實(shí)現(xiàn)明顯的改進(jìn)：

（1）提高學(xué)生參與度：傳統(tǒng)實(shí)車實(shí)驗(yàn)由于設(shè)備價(jià)格高、占用場地大等問題，教學(xué)過程中，往往會(huì)出現(xiàn)4-5個(gè)人甚至更多人圍繞在一臺(tái)設(shè)備前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況，通過每人一臺(tái)電腦先進(jìn)行虛擬仿真操作，再到實(shí)操對(duì)比，可明顯改善傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足。

（2）效率高：傳統(tǒng)實(shí)車實(shí)驗(yàn)過程中可能會(huì)由于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不熟悉、對(duì)工具使用不當(dāng)?shù)仍?，造成?duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損壞，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中斷。利用虛擬仿真設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，有效規(guī)避了傳統(tǒng)時(shí)間中由于人為原因?qū)е聼o法正常實(shí)驗(yàn)的問題。

（3）學(xué)習(xí)不受時(shí)間、空間的限制：通過開設(shè)網(wǎng)絡(luò)課堂，解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程定時(shí)、定場地進(jìn)行的限制。學(xué)生對(duì)某些內(nèi)容理解的不夠深刻或者對(duì)某些工具使用及拆裝方法不夠熟練，可以在課下利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，提升學(xué)習(xí)效果。

然而，如何能將虛擬仿真技術(shù)與專業(yè)能力的培養(yǎng)更為有機(jī)的融合，真正做到“以虛補(bǔ)實(shí)、虛實(shí)結(jié)合”，并為高校的實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)解決實(shí)際問題還需要進(jìn)一步的探索與實(shí)踐。

2 多維度實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

本項(xiàng)目擬采用的實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)方法如圖1所示。

圖1：多維度實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案

（1）教學(xué)流程：整體教學(xué)流程從傳統(tǒng)的課堂教學(xué)向課下的學(xué)生自主學(xué)習(xí)延伸，不僅包含了課前的自主預(yù)習(xí)、課堂的集中學(xué)習(xí)還有課后的自主學(xué)習(xí)內(nèi)容。教學(xué)方法上采用教師講解、虛擬仿真、硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)車實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式。教師通過虛擬結(jié)構(gòu)展示臺(tái)結(jié)合實(shí)車進(jìn)行講解，學(xué)生利用虛擬拆裝車+VR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，最終通過硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)或者實(shí)車進(jìn)行集體實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用了目前最為先進(jìn)的VR虛擬仿真試驗(yàn)相關(guān)設(shè)備，這種實(shí)驗(yàn)方案即可保證學(xué)生操作安全性，又可以隨時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，節(jié)約成本、降低消耗又便于管理。

（2）評(píng)價(jià)方式：采用20%教師提問+60%實(shí)驗(yàn)過程表現(xiàn)（仿真實(shí)驗(yàn)+實(shí)操實(shí)驗(yàn)）+20%實(shí)驗(yàn)報(bào)告的加權(quán)評(píng)定方式。這種評(píng)價(jià)方式既能考查學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的掌握情況，又能考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力，并且通過每名同學(xué)的仿真實(shí)驗(yàn)在線考核中也能解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中“渾水摸魚、大幫混”等現(xiàn)象。

3 新能源汽車實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)分析

本文就新能源汽車實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)進(jìn)行闡述，通過該應(yīng)用實(shí)例，驗(yàn)證本文提出的虛擬仿真教學(xué)方案的有效性，并提出課程開發(fā)的注意事項(xiàng)。

3.1 新能源汽車實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例

以新能源汽車實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目“新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)認(rèn)知與運(yùn)行工況觀察”為例，說明學(xué)生如何利用虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，如圖2所示。

圖2：新能源汽車實(shí)驗(yàn)學(xué)生在線學(xué)習(xí)交互流程

3.2 課程建設(shè)分析

通過新能源汽車實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例的分析可知，該多維度實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)的延伸與拓展，通過虛擬仿真技術(shù)可以解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量少、所有學(xué)生不能完全參與到實(shí)驗(yàn)中、在實(shí)驗(yàn)過程中容易損壞設(shè)備部件以及重復(fù)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間較長等問題。但在今后的建設(shè)中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）改進(jìn)完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃與教學(xué)大綱。有效地與虛擬仿真方法相結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案體現(xiàn)出一流的水平和鮮明的特色。

（2）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，特別是線上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)與管理。通過線上教學(xué)和輔導(dǎo)，積累素材，不斷提高課程質(zhì)量，并加強(qiáng)電子資源的制作，使電子資源的數(shù)量和質(zhì)量得到提高。不斷加強(qiáng)與國內(nèi)外同行的教學(xué)交流和研討，加強(qiáng)線上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)推廣和交流，使課程具有示范和輻射作用。

（3）改革教學(xué)評(píng)價(jià)方式，建立有效的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系、教學(xué)過程監(jiān)控體系，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)踐總結(jié)為今后課程的改進(jìn)更新提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（4）走出去，請(qǐng)進(jìn)來，加強(qiáng)與公司、研究所、高等院校的聯(lián)系，了解社會(huì)需求，進(jìn)行課程建設(shè)與改革。

4 結(jié)語

通過該多維度實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，不僅可以為汽車服務(wù)工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)提供思路，也可以此為基礎(chǔ)開發(fā)其它課程的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，為校內(nèi)相近專業(yè)服務(wù)，同時(shí)也可供其它高校參觀及共享實(shí)驗(yàn)，有效促進(jìn)校際間的交流與信息共享。通過校企合作，可進(jìn)行聯(lián)合課程開發(fā)，使學(xué)生學(xué)到的知識(shí)切實(shí)有用，并且也為學(xué)生的就業(yè)提供方向和機(jī)會(huì)。