《汽车故障诊断与维修》课程教学中仿真技术的应用

张钱斌 安徽机电职业技术学院 241000

《汽车故障诊断与维修》课程教学中仿真技术的应用

张钱斌 安徽机电职业技术学院 241000

本文分析了在《汽车故障诊断与维修》课程教学中应用仿真技术对提高课堂教学效果，培养学生分析和解决问题的能力有很多益处。全面论述了仿真技术的特点、仿真技术在教学中的实施及仿真教学取得的效果。

汽车故障诊断与维修；理实一体化；教学效果

《汽车故障诊断与维修》是三年制高职汽车检测与维修技术、汽车技术服务与营销专业的一门主干课程，是汽车电子技术、汽车制造与装配技术专业的选修课程。其任务是介绍当代汽车各系统的故障现象、故障主要原因、故障诊断及排除方法。该课程的实践环节在整个教学过程中起到了非常重要的作用。

随着科技的发展，一种新兴的前沿科学被引入到《汽车故障诊断与维修》教学中，它可以最大限度地挖掘教师和学生的潜能，提高维修教学的质量。仿真技术就是通过模拟仿真的形式，像3D游戏一样，采取人机交互的方式，把汽车各总成部件的构成、拆卸和分解、零件检验、装配调整、检测试验等有机地结合起来，通过计算机技术虚拟再现。学员可以在计算机上模拟汽车的构造原理及维修操作，从而掌握实际操作的方法、步骤和要领。

本文在《汽车故障诊断与维修》课程省级教学改革的基础上，将仿真技术引入到课程教学中，特别是实践教学环节，取得了较好的教学效果。

一、仿真技术的特点

与传统方式相比，仿真技术具有下列优点：

1．为学生提供了充分动手的机会。强大的交互性能，使得学生们可以自己动手设置各种实验参数，并及时地得到结果，这在真实世界中往往是无法实现的。

2．灵活的仿真各种真实情况。在仿真软件中可以灵活地设置各种参数、模拟条件，就可以自如地模拟真实世界中的各种情况。

3．设定各种事故及极限运行状态。通过仿真，可以了解真实世界中无法实现的危险性操作，或者临界条件。

4．自动评价功能。一般情况下，仿真软件具有评价功能，可以给学生的每一次操作实时地评分，使学生们可以即时地了解自己的每一次操作的正确性或合理性。

5．安全性。所有的操作均不是现场实施，因此绝对不会带来危险的后果。

6．由于不需要购置大量的实验实训设备，节省了购置设备的开支。

二、仿真技术在教学中的实施

1．仿真实训室的建立

实践教学是高职专业课程教学中的一个重要环节， 是培养操作型、技能型人才的重要手段，各个学校都把实验实训室建设放在首要地位。但是，受到经费、场地、设备等限制，实验实训室建设往往不能达到满意的效果，特别是对于汽车检测与维修专业来说，实践教学所需的实训设备、仪器仪表、工具量具较多，汽车厂家、车型较多，汽车技术更新快，投资巨大，一般院校很难满足，严重影响实践教学环节的正常开展和实验实训效果。能不能少花钱多干事，利用有限的资源，建立适于汽车故障诊断与维修课程的实训室呢？开发虚拟仿真技术，建立仿真实训室就可以达到上述目的。在仿真实训室中，配备所需的电脑、投影仪、黑板和汽车仿真软件等教学设备。如图1、图2所示。

2．汽车仿真软件的运用

现代汽车技术的发展，特别是电子技术在汽车上的应用使得汽车的故障诊断与维修不再是简单的认知学习过程，而是一种现场实践、经验积累与技能提高的复杂过程。仅书本教学已无法满足对学生技能提高的要求，而实验实训设备的购置又需要大量的经费开支，这些制约了学校对汽修专业学生的实际动手能力培养，基于这些考虑，从2007年，我们开始引进如上海景格、上海鹏达、上海宇龙等汽车仿真教学软件，充实到《汽车故障诊断与维修》课程的实践教学中，教师能在课程中进行实训视频教学，学生在电脑上进行模拟仿真实训，三维动画使学生对较为抽象的知识点能更容易理解，弥补实训实际操作资源有限所产生的不足，提高学生理论及实践操作水平。

如上海宇龙“汽车维修仿真软件”，在教学中，我们运用了将该软件的一些特有功能：

①详尽、逼真的实物模型 该软件提供了现代汽车各个零部件的三维实物模型，不但包括了发动机、变速器、ABS等汽车主要零部件的模型，而且包括了各类传感器、油路、电路等较小的零部件的实体模型，反映了部件的真实结构。并且，提供了实体、剖面、透明、爆炸图等方式。利用这一功能，我们在讲解零部件的结构时，弥补了传统实物教学的不足（只能看见零部件的外部结构，看不见内部结构）。

②生动、形象的原理动画 该软件提供了发动机运行和点火启动、空调运行、ABS系统运行、变速器油路等系统的原理演示动画。生动、形象地演示了各系统的运作过程和原理。学生可以自己在软件中操纵油门、刹车、离合器和档位来控制原理动画的演示过程。利用这一功能，我们在介绍各系统工作过程和原理时，弥补了传统教学只能靠挂图、视频等方式讲解的缺点。学生能很直观、生动地掌握每一个知识点。

③特色的故障设置与检测 该软件可以设置近200个发动机系统、变速器系统、空调系统和 ABS 系统的故障。提供了多种测量工具和手段，包括诊断仪、万用表、排放表、油压表和真空表。这些检测工具完全参照真实工具的操作方式和数据。设定故障后，相关联的系统电路状态值（电压和电阻）、排放值、油路压力或进气管真空度会相应改变。然后再用相应的测量仪器去测量，可以看到改变后的值。在找到故障部件并修复它后，系统的运行状态和故障部件的状态将恢复正常，同时相关的测量值也恢复正常。利用这一功能，在讲解汽车的故障诊断内容时，教师可以直接设置相应的故障，学生根据所学知识，进行故障的检测、诊断、分析和故障排除，提高了学生问题分析的能力，也弥补了设备台套数不足的缺点。

三、仿真技术在教学中达到的效果

将仿真技术引入到课程的教学环节中，达到了预期的效果：

1．调动了学生的学习主动性。仿真软件一般都是独立操作，独立完成，学生必须开动脑筋认真分析问题，从而才能准确地解决问题。传统的教学中，学生往往会等待教师给出正确答案。

2．学生创造性思考得到提高。仿真软件的操作不存在限制，学生可以根据故障的现象，查找故障产生的原因及故障点，并迅速地通过仿真看到结果。这在传统教学中是不可能实现的。

3．减轻了教师的负担。学生们主观能动性的提高，就意味着教师可以腾出手来做更多的教学工作，或进行有针对性的指导工作。传统教学中，一个教师往往要面对几十位学生，无法跟踪每个学生的全过程。

4．学生的自信心和成就感得到增强。通过仿真训练，学生们充分了解自己所学的知识，应用领域、应用前景等，将理论与实践相结合，增强了对专业技术的认识，从而激发敬业精神。而传统教学中，学生们掌握了一大堆知识，却不知道如何应用，往往会对本专业有一种挫败感，丧失从事专业工作的积极性。

5．学生的安全意识得到增强。通过计算机仿真，在虚拟世界中由于错误的操作而产生的安全事故，可以提高学生的警觉，分析故障原因，掌握排除故障的技巧。

[1]杨文．仿真技术在汽车维修中的应用[J]．汽车维修.2010（1）．

[2]吴昊，张犁黎．将仿真教学手段引入仪器分析实验的思考[J]．科技信息.2009（27）．

[3]时培成等．虚拟仿真技术在车辆工程实验教学中的应用[J]．科技信息.2009（13）．

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.16.146

安徽省2008年高等学校省级教学研究资助项目（2008jyxm596）

张钱斌（1980－），男，安徽望江人，汽车维修技师，助教，主要从事汽车专业职业教育研究。