浅议基于汽车专业的虚拟仿真实训

陆桂华，祝燕

（广西桂东机电工程学校，广西贺州542800）

浅议基于汽车专业的虚拟仿真实训

陆桂华，祝燕

（广西桂东机电工程学校，广西贺州542800）

传统的汽车实训课程主要依托实训设备进行教学，由于实训设备少，实训弊端多，造成实际教学效果不好，我校采购了汽车实训虚拟仿真软件，将虚拟仿真技术引入到汽车实训教学中，提高了学生学习积极性、节约了实训费用，实现了考核方式多样化和提高实训安全性，从而达到提高教学效果的目的。

汽车专业；虚拟；仿真实训

近年来，随着汽车技术的不断发展，电子技术在汽车行业上的应用也越趋于多元化。汽车实训课程是我校汽车类专业的主要课程，旨在培养学生查阅汽车相关知识点，分析排除汽车出现故障的能力，以适应汽车专业相关岗位的要求。由于我校的实训设备较少，且课程具有一定的抽象性，要求学生运用缜密的逻辑思维去分析出现的问题，于是造成了学生学习课程难度较大，且教学的效果并不好。

为响应教育部要求职业院校以信息技术推动职业教育教学改革创新的要求，本文基于我校2007年所采购的汽车实训虚拟仿真软件，并将虚拟仿真技术引入到汽车实训教学中，实际证明：虚拟仿真教学提高了学生学习积极性，节约了实训费用，实现了考核方式多样化和提高实训安全性，从而达到提高教学效果的目的。

1 虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术伴随着科技技术的发展而形成了一类试验研究的新技术，首次于20世纪80年代初正式提出来的，经过几十年的创造发展，在各种行业中，应用广泛，例如：航天航空、军事学习、建筑制造、业务培训等。将虚拟仿真技术应用在职业院校的实训教学环节，研究起步于2005年，也是再现在企业中常说的虚拟仿真实训教学。目前，用于汽车专业的虚拟仿真软件主要有：汽车发动机电控系统3D仿真实训软件、汽车变速器系统3D仿真实训软件、汽车ABS系统3D仿真实训软件、汽车SRS系统3D仿真实训软件、汽车营销3D仿真实训软件、汽车新能源3D仿真实训软件等。

2 虚拟仿真技术在汽车专业教学中的应用

2.1虚拟仿真软件与计算机的发展关系

从学校1994年开始采购286计算机办公，到现在智能手机普及，计算机速度、手机运行速度呈几何倍数加快，时代已经发生质的变化。虚拟仿真软件就象游戏软件一样，不断地推陈出新，最早的虚拟仿真软件应用在军事训练及航天航空领域。现在，飞行驾驶、汽车驾驶虚拟仿真软件，各种专业维修虚拟仿真软件不断地研发生产、上市使用，新一代的手机虚拟仿真软件，正在走来。

2.2 汽车专业虚拟仿真实训软件发展

从虚拟仿真软件课程开设，我校经历了安装调试，不好用、不实用，到辅助教学，学生主动认真进行虚拟仿真课程训练。现在学校使用的虚拟仿真软件是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上，将仿真模拟技术与虚拟现实技术相结合的产物，是一种更高级的仿真技术应用的软件。新的虚拟仿真技术的应用将会为学校解决以下问题：理论课时过长、学习兴趣缺乏、抽象内容难解、实训条件不足、实训耗材过多、理实一体难行、教学事故频繁、教师资源紧缺、资金投入不足。

近年，企业开始研发基于手机（安卓、苹果）版的虚拟仿真实训软件，微型移动服务器系统。为学校解决以下问题：训练场所与仿真训练交替进行、仿真实训中心投入、仿真实训中心数量、学生仿真训练时间短、实训报告批改、技术资料库查阅。

目前用于汽车专业的虚拟仿真软件，可以通过现有的实体建模，扫描实体汽车零部件，形成3D模型，可以360°旋转，例如：汽车构造课程，汽车曲轴可以通过扫描曲轴的实物，形成与本校现有实训器材一致的3D虚拟仿真汽车构造实训软件。软件可以旋转、放大、分解等操作。

学校在2007年采购了教师版汽车构造虚拟仿真软件[1]，2012年采购了汽车仿真考试考核中心和教师用汽车空调、学生汽车维护虚拟仿真软件，2016年采购了平板便携的汽车虚拟仿真实训教具[2]。新研发的3D仿真建模软件，可以补充，计划采购中。

第二部分中采用均匀性较好的kent映射控制chebyshev映射的分形参数,来增加参数的多变性,给定kent映射的初值为0.76,系统参数为0.4997,chebyshev映射的系统参数设置为ac=4+4f1。

我校使用虚拟仿真3D实训软件，比如汽车构造：在认识实体零件后，进行理论讲解，3D模拟实训，可以实现任意角度步观察汽车所有零件，并进行放大，技术说明，材料及工艺注解，将理论与实体完美结合，相对于PPT文稿，3D仿真可以更加真实的观察零件结构。比如：汽车二级保养，汽车底盘检查过程，对各底盘螺栓、螺母的检查，数量多，标准名称与实物对不上，在实训室上课，空间小，学生多，多节课之后，学生也没有达到熟悉零件名称的效果，使用3D仿真软件，可以加快学习速度，提高学生积极性，实现在游戏中学习，在学习中进步。

在学校的计划中，通过使用3D仿真软件，基本解决学生多，实训工位不足，教学过程中，安全操作流程不规范，培养学生实训兴趣，使学生实训操作快速达到熟练程度，学生实行理实一体化教学与理论、仿真操作相结合，进一步解决机械类专业，特别是汽车专业，实训与理论之间多年难以解决的问题。

2.3 汽车虚拟仿真软件上课实例

基于汽修12-5班上3D虚拟仿真课的实例，上课内容为汽车二级保养，说明虚拟仿真软件在我校的应用及带来的实际好处。

与普通的理论学识课比较，学生对于虚拟仿真实验课程表现的更加的积极，参与性及互动性表现的更加的强烈。上课时，每个学生一台电脑，按教室座位就坐，相比实训操作的小组，每人可以独立工位操作。本次虚拟仿真实训内容是对汽车前后的车轮制动磨擦片进行检查。具体操作步骤如下：

上课开始时，学生进行演示操作，开机→登陆→进入举升位置四，拆下左前、右后车轮，拆下制动磨擦片，选择合适的量具，检查其厚度，与标准对比，是否需要更换。如果正确操作的同学，举手报告，可以从举升位置一开始，从头操作。仿真界面如图1所示。

图1 汽车前后的车轮制动磨擦片检查仿真

然后，教师用机演示操作10分钟，并投影方式快速展示给学生观看，并对关键点进行讲解。学生登陆自己的帐号，进行练习。教师及实训辅导员进行巡逻检查，及时解答学生的疑问，纠正学生操作失误等问题，重点对动手能力强的学生、怕脏不愿意动手的学生，进行重点巡逻检查、指导。每过一个小时后，进行小组互动，每小组安排一人，对仿真操作出现的问题进行提问，由另一组选人回答，结果由其它小组组长、教师、实训辅导员共同来判断对与错。时间限制为每组5分钟，并对表现好的小组，平时分进行加分，表现好的队员，期评分进行加分奖励。下课前，教师及实训辅导员对课程中同学们提出的问题，进行汇总并解答，对课程进行简单的总结，并布置下次实训课程的内容（或强化本次实训）。

一是，虚拟仿真实训教学主要是将实验仪器、材料等进行数字化的虚拟，构建一个虚拟的服务平台供给学生使用。学生借助平台来操作虚拟的仪器设备，完成类似在实训室中的操作；

二是，虚拟仿真技术应用于实训教学具有零安全事故、设备采购费用和维护成本低、升级更新快、学生实操练习时间大大提高等特点；

三是，环保节能，仿真实习实训几乎没有产生环境污染；

四是，节约，相比实物实习实训消耗的材料，仿真软件仅交电费；

五是，操作训练次数多，仿真课程，每位学生一台机，每次课，一个项目可以训练5~8次；

六是，利于交流总结，教师可以观看到每位的学生操作失误，系统对操作失误，进行提示。

当然，在上仿真实训课时也发现这样的问题，主要是以下几个方面：

（1）仿真软件的实训车型，与学校平时实训的实物，有差异；

（2）由于市场转变快，软件研发到学校使用，周期长。我校使用的仿真软件，车型是八代的丰田卡罗拉，现在市场上，八代卡罗拉准备进入报废期；

（3）仿真软件研发成本高，采购价格高，普及速度慢。我校平均每套仿真软件，网络版60个点的，均超过10万元。配套的仿真实训中心，投入也不少；

（4）仿真软件以比赛为中心，平时基本的实习实训，开发的仿真软件不多。

通过使用3D虚拟仿真软件上课，让我更加期待企业研发汽车专业3D仿真产品，教育教育行业3D虚拟仿真软件的普及，使职业技术类学校及培训机构的学员、学生们，在安全环境中更好更快地掌握专业技术，提高实训操作水平，为国家降低实训实习费用支出，为环保及节能减排作出应有的贡献。如今学生智能手机已经普及，企业研发无线移动版的虚拟仿真软件时代，已经开启！

3 结束语

从我校开设的3D仿真实训课程及教学效果看，每学期每个班平均实训耗材经费有所下降，约5%左右，学生单项技能熟练程度及速度，平均加快1个课时。平均训练出错、安全操作均有不同程度的改善。

通信时代已经进入智能手机时代，手机的功能已经替代部分的笔记本电脑，学生已经普及智能手机，各企业也开始研发基于智能手机平台的3D仿真虚拟实训软件，相信不久以后，学生在任意的时间，均可以进行仿真学习、考试，技能的训练也可以在任何时间、任何地点进行。

[1]上海景格科技有限公司.上海景格产品手册：景格汽车维护虚拟实训软件[Z].2007.

[2]上海景格科技有限公司；上海景格“职教云立方”系列新能源汽车专业教学系统宣传册[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

陆桂华（1972-），男，广西梧州人，讲师，主要从事汽车专业课程教学、汽车实验实习、汽车实训室管理及电化教学工作；祝燕（1974-），女，广西梧州人，讲师，主要从事汽车专业英语、汽车文化，汽车营销等专业相关基础教学工作。