借助仿真技术手段提高中职汽修专业教学实效

于春宝+王金梅

摘 要 以汽车发动机构造与维修教学为例，探索运用仿真技术解决课前预习、课后复习或者课上实训设备不足等问题，提高中职汽修专业教学实效。

关键词 仿真实训室；汽修专业；中职；实训；汽车实训平台

中图分类号：TP391.9 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）23-0035-02

1 引言

当前随着现代汽车制造技术与现代信息技术的不断发展与完善，对于汽车维修专业的教学工作提出更新、更高的技术要求。因此，如何高效率地培养出高水平的汽车维修人才，就成为中等职业学校汽修专业迫切需要解决的一个大问题。笔者在长期的中职汽修专业教学实践中清楚地认识到：一方面，如果一所中等职业学校缺乏相应的汽修实践练习环节，就会使得学生的基本操作技能训练成为无可奈何的纸上谈兵；另一方面，如果一所学校不切实际，一味地在汽修专业教学的每个环节中都力求采取实地训练的方法，就目前中等职业学校的资金能力，也会出现因实训资金费用不足而不了了之的结果。那么，怎样才能做到既要有训练的良好效果，又能量力而行，多快好省地搞好汽修专业的学生实训工作，收到两全其美的效果呢？虚拟仿真技术的出现与应用，使得这一棘手的难题迎刃而解。

那么，何谓虚拟仿真技术？它有哪些方面的技术优势？为什么特别适合中等职业学校汽修专业的实训教学工作？虚拟仿真技术是20世纪末才兴起的一种崭新的综合性信息技术，是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工虚拟环境，用户投入这种环境中，就可以人机之间交互作用、相互影响。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支。目前，虚拟现实技术已在教育培训、医疗、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得应用，正在成为一种广泛应用的新技术。它的主要特征包括：依托学科的高度综合化；人的临场化；系统或环境的大规模集成化；数据表示的多样化和标准化，数据存储的大容量，数据传输的高速化与数据处理的分布式和并行化。正是由于这些特征，使操作者沉浸其中，并通过多种媒体对感官的刺激，对需要解决的问题有了清晰和直观的认识，从而使模型的建立和验证更加方便。

对于中等职业学校的汽修专业教学来说，面对的是各种类型的汽车、汽车实训平台等，学生在学校接受训练是没有任何问题的，基本能够满足汽修教学的实训要求；如果学生在校外想解决课前预习、课后复习或者课上实训设备不足等问题，该如何处理呢？虚拟仿真技术的发展，给这些问题的解决提供了极大的便利条件。下面结合汽修专业教学实际，进行简要分析。

2 中等职业学校汽修教学实践中存在的主要问题

当前，汽修专业教学中所面对的教学设备都比较大而重，不仅占用空间大、不容易携带，而且价格昂贵。以发动机缸盖的拆装实训为例，一个班级有50人，学校发动机实训台数量也就是10台左右，很少有学校人手一台；就是有学校达到了这个条件，人手一台，教师上课也不可能让一名学生一台机器完成拆装，因为根本看不过来，也不利于学生的学习。通常情况下，就是将50个人分成10组，五个学生一台实训台，按照一人拆装、一人记录、一人负责工具、一人协助拆装、一人检测的分工进行，然后轮换。这样带来的是一节课或者两节课下来，有些学生只是感性认识，没有亲自拆装练习；如果他想自己在家练习，也会因为发动机实训台的重量而不可能带回家。如果学生在学完缸盖的拆装后想再进一步学习活塞连杆的拆装，提前预习，也只能看看视频或者维修手册，自己亲自实践一下是不可能的。这是实训条件比较好的学校，如果一所学校实训条件不好，只有很少的发动机实训台，那学生练习的机会就更少了。怎么才能更好地解决这些问题呢？仿真技术的运用，使这一问题迎刃而解。

3 仿真技术的优越性

运用仿真技术可以很好地解决实训设备不足的问题 只需要有充足的满足软件运行基本条件的计算机，就可以将发动机实训室、底盘实训室、汽车整车实训室、汽车电气实训室、汽车大赛实训室等“搬到”机房乃至于家中，只是节点的问题。如果有高端班需要50台奔驰整车实训用，也只需要50台计算机就可以。一人一台计算机，和真实的汽修实训场景完全一致。

运用仿真技术可以更好地解决学生学习的宽度和广度相矛盾的问题 如果学生想在家练习发动机拆装技术，该怎么办？只要有网络存在，只需要用电脑登录学校的教学平台，找到汽修专业发动机仿真实训室，就可以在上面练习。在仿真实训室里，可以取出和现实实训中完全一样的扭力扳手、对应螺丝的套筒、棘爪扳手等工具，从容不迫地进行拆装练习。也就是说，只要有网络链接，学生就可以用电脑随时随地学习，甚至如果有其他学校或汽车4S店的登录密码，也可以在其他学校或4S店的仿真实训室中练习，甚至于与教师、专家和同学在实践教学平台上交流拆装学习的心得。

运用仿真技术可以极大地扩展学生学习的空间 中等职业学校的汽车专业学习一般是在汽修实训室进行，运用仿真技术，只要有网络链接存在，可以通过电脑在更广泛的场所学习，大大拓展了学生学习的空间。学生的学习也有了更大的自主性，只要想学、乐学，即使已经毕业，有了新的汽车技术诞生，也可以随时登录仿真学习网站进行实操练习，提前掌握新技术，为自己的专业发展提供更广阔的平台。

仿真技术的广泛应用可以极大地节约实训学习的成本 仿真技术的广泛应用，讓课前预习、课后复习、课中预热成为可能，大大提升学生规范操作的能力，从而在实际实训设备操作中提升教学效率的同时，降低实训设备的损坏率，节约汽修专业实训成本。同时，实训设备损坏率的降低可以延长学校实训设备的使用寿命，降低更换教学设备的频率，从而节约投入。

4 仿真技术在汽修教学中的应用

在实际的汽修课堂中如何应用仿真技术呢？这里以发动机构造与维修课为例进行说明。

课前预习的切入 有了仿真技术，学生可以在课前的预习中先根据仿真发动机进行模拟练习，降低在实际操作中的错误率。比如缸盖的测量一节，如果没有运用仿真技术进行预习，在拆装缸盖环节，一名学生练习完毕，就要换一组螺栓，50个学生就要换50组螺栓；一组缸盖螺栓为8～10个，一个班训练一次就要换400～500个螺栓。而训练一次是远远达不到要求的，假如每个学生练习三次，全部掌握缸盖的拆装这个环节，那么就要换掉1200～1500个螺栓，教学效率不高，实训成本加大。因此，在平时的教学中只好违反规范操作，不换螺栓或用坏了的螺栓继续使用，坏了的就不再装配，导致大家看到好多学校实际练习的发动机，缸盖螺栓都是残缺的，这对于后续学生的练习极为不利。而有了仿真技术，学生可以在课前提前预习，保证在实际课上的缸盖拆装环节做到技术上的规范和准确，提高教学效率，节约实训成本。endprint

课中训练的预热 在课中汽修实训前，先让学生在仿真实训室模拟操作几遍，掌握工具的正确使用方法和正确的操作流程后再进行实训，效果更好。如在活塞连杆组一节活塞环的更换教学环节，在没有仿真实训前，一堂课下来，学生要弄断好多活塞环，严重的甚至于一根活塞环也没有。运用仿真技术，学生先在仿真实训室练习活塞环的安装，2气环开口错开180°，3气环开口错开120°，开口与活塞销错开45°；扭曲环内上外下，TOP标记的朝上，镀铬环装第一道环；油环先装衬环，再装钢片，两个钢片互错180°，开口尽量不朝向活塞销……这些活塞环安装时需要学生记住的规范，他们在仿真模拟中都可以掌握，那么对于后面真实的发动机活塞环的拆装，实训效率大大提高，取得理想的效果。当然，实训的成本也就降低了。

课后复习的强化 发动机是笨重的，活塞、连杆较轻，即使学习完活塞和连杆的拆装，要把活塞连杆组相对较轻的实训设备带回家复习也是不可能的。借助于学校教学平台的仿真实训室，就可以在家操作，将课上没有掌握或掌握不牢固的问题，利用仿真发动机再实际操作一遍。如在讲气缸的测量时，利用量缸表测量气缸的圆度、圆柱度是一个难点。而且，学生在学完后很容易与曲轴的径向圆跳动误差混淆。学生在家里利用仿真发动机，反复模拟练习量缸表预紧量、螺旋测微器的使用、量缸表在气缸内垂直度的把握、量缸表在缸内的几个关键测量位置的把握、量缸表的度数等五个关键环节，对于发动机构造与维修这门课的难点问题熟练许多，使得教学活动得以顺利进行。

5 结语

仿真技术只是模擬了真实的实训设备，就目前技术层面的水平来讲，还达不到与真实实训设备完全一致。因此，它现在还只能是一种较好的、较为先进的辅助教学手段，在提高教学效率、节约实训成本方面，在汽修教学中具有举足轻重的作用。但要练到更为扎实地掌握汽车维修技术，还要积极引导学生在仿真技术的基础上，在真实的汽车实训中苦练专业技术。

当然，在未来的中等职业学校汽车维修专业教学中，随着这一技术的不断发展完善，引进汽修仿真技术将会很好地把汽车的各个零部件的构成、技术分解、性能检验、技术调整以及拆卸与装配等环节紧密结合起来。借助现代信息技术装备来虚拟和再现这些场景，可以使得学生更加灵活地对汽车构造原理和维护操作技术进行模拟训练，更好地掌握实际操作的技术与方法，掌握学习训练的要领。既然运用现代仿真技术在中等职业学校汽车维修专业教学中可以有效缩短汽修技术工人的培养时间，减少教学实习场地与训练器材等的投入费用，具有良好的社会与经济效益，那么在实际教学实践中何乐而不为呢？

参考文献

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[3]郭烈，申国哲，杨姝，等.汽车发动机原理课程虚拟仿真教学系统构建[J].实验室科学，2016（5）：71-73.endprint