摘要：近幾年，在中職學校汽車運用與維修專業(yè)運用計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展仿真教學已經(jīng)成為計算機輔助教育研究的主要領(lǐng)域之一。為此本文從汽車運用與維修專業(yè)實訓教學的現(xiàn)實問題、汽車運用與維修專業(yè)虛擬實訓輔助教學的實踐、汽車運用與維修專業(yè)虛擬實訓輔助教學產(chǎn)生的效果、汽車虛擬仿真實訓室建設(shè)的幾點建議等幾個方面進行闡述虛擬實訓的必要性，以便為解決專業(yè)實訓教學需要和現(xiàn)實硬件條件之間的矛盾提供借鑒。

關(guān)鍵詞：中職；虛擬實訓；輔助教學

中圖分類號：G712文獻標識碼：A文章編號：1005-1422（2016）02-0083-04

收稿日期：2015-12-25

作者簡介：胡瓊（1974-），女，清遠市職業(yè)技術(shù)學校教師，中學一級教師。研究方向：中職汽車運用與維修專業(yè)教育教學。（廣東 清遠/511800）

基金項目：本文系2014年度廣東省教育研究院教育研究課題《中職學校數(shù)字化資源建設(shè)及應(yīng)用研究》研究成果之一，項目編號：GDJY-2014-B-b241。

一、前言

1996年，天津大學最早基于VRML的國際標準開發(fā)出“虛擬校園”系統(tǒng)，這開啟了虛擬技術(shù)在我國教育領(lǐng)域應(yīng)用的序幕。從此以后，虛擬仿真技術(shù)不斷進入教育領(lǐng)域。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷蓬勃發(fā)展，汽車類服務(wù)人才出現(xiàn)短缺，大量中職學校掀起開辦汽車運用與維修專業(yè)的熱潮，其中一大部分并不具備開辦該專業(yè)的條件。因而汽車職業(yè)教育出現(xiàn)如何提高學生學習積極性、提高教學質(zhì)量、降低教學成本、解決學生數(shù)量與實訓設(shè)備的比例以及反復(fù)實訓對設(shè)備的損壞等一系列問題?？v觀當前職業(yè)教育領(lǐng)域，虛擬仿真教學軟件在一定程度上解決了這個問題。近年來，筆者通過在全國部分中職學校汽車運用與維修專業(yè)的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)“虛擬實訓”給教學帶來了切實的效果，特別是一些經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的中職學校為了緩解實訓硬件不足的問題而采用了這一手段，收到了事半功倍的效果。

二、汽車運用與維修專業(yè)實訓教學的現(xiàn)實問題

中國汽車售后服務(wù)行業(yè)的迅速發(fā)展，一方面對于維修人員素質(zhì)的要求不斷提高，包括中等職業(yè)學校汽車運用與維修專業(yè)畢業(yè)生；另一方面我國經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)中職汽車運用與維修專業(yè)在實訓操作課程教學面臨的是學生多、設(shè)備少、教學手段單一等諸多問題。

由于汽車整車或總成實物投入成本高，設(shè)備使用頻率高而引起機械磨損加劇、燃料損耗大、清洗液浪費嚴重等成為實訓教學當中一筆不小的開支。更何況汽車技術(shù)發(fā)展迅速，對于經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)投入的硬件很難在短時間內(nèi)更新?lián)Q代。專業(yè)實訓有很多項目實驗在進行現(xiàn)場演示，如汽車安全氣囊、自動變速器失速實驗和時滯實驗、發(fā)動機汽缸壓力檢測等具有一定的危險性，安全因素不能較好地滿足實際的教學需要。另外教師的業(yè)務(wù)水平也使實訓教學內(nèi)容的處理受到了一定的局限，等等。

三、汽車運用與維修專業(yè)虛擬實訓輔助教學的實踐

由于受到現(xiàn)實條件和安全因素的制約，將虛擬實訓與現(xiàn)場作業(yè)有機結(jié)合在一起，將虛擬實訓作為現(xiàn)場作業(yè)的輔助地位是充分發(fā)揮汽車運用與維修專業(yè)課程教學效能的一種最佳的教學方式，這已在處于廣東經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的我校得到長時間實踐的檢驗。我校從開辦汽車運用與維修專業(yè)以來，歷經(jīng)長時間硬件設(shè)施嚴重投入不足。為了緩解教學矛盾，首先上馬汽車仿真實訓室，讓學生在計算機房通過“虛擬現(xiàn)實”實訓來提高學生的學習興趣。具體做法如下：

（一） 將虛擬實訓安排在發(fā)動機、底盤、電氣等拆裝課程

將汽車運用與維修專業(yè)發(fā)動機、底盤、電氣等拆裝課程安排在相應(yīng)的現(xiàn)場教學環(huán)節(jié)之前，因為汽車虛擬實訓能提供完整的實訓車間、模擬的實訓場景。大到整車，小到每個汽車零部件，都能生動地展現(xiàn)出來。學生在汽車仿真實訓車間可完成每個項目、企業(yè)典型工作任務(wù)的模擬實訓練習過程，包括實訓項目選擇、實訓操作、查閱維修手冊和實訓報告等。學生通過手中的鼠標清晰地掌握汽車發(fā)動機、底盤、電氣實訓全過程的技術(shù)要領(lǐng)。不在車間，勝過車間。因為汽車運用與維修專業(yè)虛擬實訓是一個結(jié)合汽車維修企業(yè)和中職學校實際而提出的，是集職業(yè)技能課程的拆裝、維護、檢驗、故障診斷和考核為一體的，能夠仿真模擬汽車運用與維修專業(yè)實訓基地和汽車維修企業(yè)工作實際情景的訓練。所以此階段切入仿真實訓非常有必要。

（二）在仿真車間讓逼真的汽車零部件三維圖刺激學生的感官

仿真車間具備汽車各個零部件的三維實物模型，不但包括發(fā)動機、變速器、ABS等汽車主要總成、零部件的模型，而且包括各類傳感器、油路、電路等較小的零部件的實體模型，所有模型都按照實物尺寸建模，反映了各總成、零部件的真實結(jié)構(gòu)。生動、形象的交互式原理動畫，其采用交互式二維圖形技術(shù)，生動、形象地演示了各系統(tǒng)的運作過程和原理。學生可以自己操縱油門、制動、離合器和變換變速器擋位來控制原理動畫的演示過程。清晰、直觀的三維運動仿真，模型增加半剖、透明等顯示方式，學生可以清晰、直觀地查看到原本無法看到的系統(tǒng)運行時的內(nèi)部狀態(tài)和原理。互動式的設(shè)計，使得學生可以自由地切換擋位和調(diào)節(jié)速度，在三維模型的運動過程中看到相應(yīng)的變化，并給出相應(yīng)擋位的動力傳遞路線的文字說明。獨具特色的故障設(shè)置與檢測，學生可以設(shè)置1000 多個各類汽車的發(fā)動機系統(tǒng)、變速器系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和ABS系統(tǒng)的故障。設(shè)定故障后，相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)電路狀態(tài)值、排放值、油路壓力或進氣管真空度會發(fā)生相應(yīng)改變。此時，用相應(yīng)的測量工具去測量，可以看到改變后的值。這一系列二維、三維的模型，互動的設(shè)計、故障的檢測等讓學生在學習中有身臨其境的感覺。

中職汽車運用與維修專業(yè)“虛擬實訓”輔助教學的實踐與效果

（三）建經(jīng)濟型實訓車間來減少設(shè)備的損壞

由于汽車運用與維修專業(yè)是一個實訓設(shè)備損壞、材料的消耗大的高耗專業(yè)，在開展實訓教學中，實訓設(shè)備在使用過程中經(jīng)常會發(fā)生莫名其妙的損壞，實訓設(shè)備管理員很無奈，甚至有部分實訓室的管理員不敢對學生開放那些比較昂貴的設(shè)備。學生幾個小動作就要讓實訓室的管理員維修半天，極個別的實訓室往往只是在檢查的時候才打開讓人看看。又比如在汽車維護各典型任務(wù)教學中，每做一次全程保養(yǎng)至少需要200余元的材料費用，如機油、空濾、機濾的更換。有些實訓項目的車輛耗材遠不止這個數(shù)目，例如鈑金、油漆等工作開展起來消耗更是驚人。如果在電腦上面能夠仿真模擬，那么這部分資金就能夠節(jié)約下來。

四、汽車運用與維修虛擬實訓輔助教學產(chǎn)生的效果

（一）降低了實訓設(shè)施設(shè)備的投入成本

實訓教學的投入包括場地的投入、設(shè)施設(shè)備的投入、實訓耗材的投入、實訓指導教師的投入等。汽車運用與維修專業(yè)現(xiàn)場作業(yè)教學設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，單價較高，采用虛擬實訓可減少貨緩解資金的投入，可保護昂貴的真實設(shè)備，縮短占用設(shè)備的時間。實訓場所的建立、汽車整車、汽車總成拆裝臺架、汽車檢測儀器、專業(yè)設(shè)備的及時更新，需要大量的資金。由于場所、設(shè)備、資金等限制，使專業(yè)教學效果往往大打折扣，特別是在一些辦學實力薄弱的經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，虛擬實訓巧妙地解決了這一難題。虛擬實訓系統(tǒng)耗費資金有限，同時其資源可重復(fù)利用，為學生的實訓活動提供了極大的便利。虛擬實訓系統(tǒng)中，可以拋開時間、場所、資金等局限條件的顧慮，教學內(nèi)容可以反復(fù)演示與深入探究，有利于幫助學生加深理解，直到熟練掌握。

（二）提高了實訓安全，減少了實訓污染

實訓安全性主要包括人身安全和設(shè)備安全。實訓污染主要包括汽車尾氣排放污染、汽車運行材料泄露污染和汽車鈑金涂裝污染等。虛擬實訓系統(tǒng)的建立，構(gòu)建了一個相對安全的虛擬“真實”環(huán)境，使學生置身其中進行有序的學習，同時減少了部分實訓項目存在的潛在危險和傷害。規(guī)范動作可通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)一覽無余地將汽車結(jié)構(gòu)原理、維護保養(yǎng)、檢測診斷等形象生動地展現(xiàn)在學生眼前，學生可以從各個角度進行觀摩學習，保證了課堂正常秩序。模擬現(xiàn)實裝配，不會發(fā)生傳統(tǒng)的部件損壞、丟失現(xiàn)象，同時保證了人身安全和設(shè)備安全。對于危險的或?qū)θ梭w健康有危害的實訓，如果采用仿真實訓，學生不但獲得感性認識，還可以虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行虛擬實訓，則可以免除這種顧慮。學生可以放心地去做各種危險的或危害人體的實訓。汽車工作時總要排出大量的有毒廢氣、汽車運行材料的泄露、汽車鈑金涂裝作業(yè)時灰塵、油漆的飛揚，對身知其中的教師和學生的身體健康帶來不利影響。

（三）提高了實訓課堂教學有效性

學生通過虛擬實訓軟件進行模擬訓練，可以熟悉實訓的工藝過程、操作注意事項和基本工具儀器使用。待熟練流程并且考核通過后，再到實物上進行訓練，縮短了在實物上的實訓時間，真正意義上保證了每個學生的現(xiàn)場作業(yè)時間。虛擬實訓能夠為學生提供生動、逼真的學習環(huán)境，學生能夠成為虛擬環(huán)境的一名參與者，在虛擬環(huán)境中扮演一名角色，這對調(diào)動學生的學習積極性，突破教學重難點，培養(yǎng)學生的技能等起到積極的作用。所有的零部件結(jié)構(gòu)都嚴格按照實際尺寸進行三維實體建模，把零部件結(jié)構(gòu)和細節(jié)完全真實展現(xiàn)。零部件結(jié)構(gòu)展示采用三維虛擬表達方式，能夠展示零部件之間的位置關(guān)系，在三維環(huán)境下可以對零部件進行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、移動等操作，學生可以像玩游戲一樣，輕松地進行操作，這為后續(xù)的現(xiàn)場作業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。原理介紹采用二維和三維結(jié)合的表達方式，可詳細介紹汽車各個系統(tǒng)及零部件的工作原理和工作特性，并采用交互式操作進行表達。由于操作軟件時要按照技術(shù)規(guī)范和步驟，這對培養(yǎng)學生的小心謹慎、一絲不茍的工作作風大有裨益。這些軟件操作簡單靈活，易學易會，稍微具有一點電腦操作技能就可以了，因而深受學生喜歡，能夠充分調(diào)動學生學習的主動性、積極性，大大提高實訓教學有效性。軟件還能夠提供網(wǎng)絡(luò)版，滿足多人同時進行虛擬實訓操作，提高實訓課效率。對于教師，以往需要反復(fù)向?qū)W生講解也不易明白的知識點，現(xiàn)在只要幾分鐘的動畫就可以迎刃而解。對于學生，能全方位的接受知識和技能訓練。以前上課，教師主要是用一支粉筆一張嘴，學生坐著滿堂聽，對知識的接受是單層次的。教育專家告訴我們，要想盡快地接受一種知識，必須調(diào)動全身的細胞去接收它，而不是單單用某一種感覺器官去學。虛擬現(xiàn)實正是發(fā)揮了這一優(yōu)勢，集文字、圖形、聲音三種信息于一體，并且這種結(jié)合不是簡單的拼湊，而是相互交融的。在出現(xiàn)圖像的同時用醒目的文字加以說明，并可配以背景音樂和解說，三者同步進行，加大了學生對知識和技能的接受能力。

通過在現(xiàn)場作業(yè)階段之前安排虛擬實訓，對學生知識和技能有明顯的教學效果，對比見表1。

（四）方便教師的備課、上課和考核

“虛擬實訓”可以幫助教師在辦公室就進行備課，具備離線備課功能。軟件提供單機版，用于教師離線備課或多媒體教室離線使用，方便教師備課使用和多媒體教室離線上課。教師可帶著筆記本電腦在多媒體教室以大班的方式上實訓示范課。首先，利用仿真實訓教學來考核決定哪些學生可以進入下一階段的現(xiàn)場作業(yè)，未合格者不能進入工間現(xiàn)場作業(yè)，這無形當中給學生造成了一種壓力。其次，利用仿真教學，學生的主動性提高了，教師主要以答疑為主，大部分時間都交還給了學生，這對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新、自學能力非常有用。再次，利用仿真教學軟件進行考核，實現(xiàn)了公平性、真實性。虛擬實訓軟件具備考核功能，教師通過后臺信息管理模塊可以為每個學生設(shè)置汽車實訓考核項目，根據(jù)對學生實訓記錄信息進行查看來綜合評價學生對實訓項目的工藝和操作注意事項掌握的程度，解決實訓課考核問題。實訓考核功能，能夠設(shè)置診斷實訓項目、拆裝實訓項目、維護實訓項目、零部件檢驗實訓項目和檢測線實訓項目。

五、汽車虛擬仿真實訓室建設(shè)的幾點建議

虛擬實訓平臺能較好地彌補現(xiàn)場作業(yè)的不足，特別是硬件投入不能得到保證的中職學校，建立虛擬實訓室可解決此問題。但在構(gòu)建和利用中，也要面對不少新問題，如對管理和維護問題、運行成本的合理消化和效益問題、虛擬實訓平臺的發(fā)展保持先進性問題，單一的虛擬環(huán)境對學生情感目標的培養(yǎng)、自控能力培養(yǎng)等等。為此，筆者提出以下幾點建議。

（一）逐步形成有利于虛擬實訓平臺構(gòu)建的社會環(huán)境

要逐步形成有利于虛擬實訓平臺構(gòu)建的社會環(huán)境，就是要“政府搭臺，輿論導向，校企唱戲” 。

“政府搭臺”是指由政府出臺支持中職虛擬實訓平臺的政策。如出臺文件，提供校企交流和合作平臺，對參與企業(yè)實施稅收優(yōu)惠，對參與學校實施貸款貼息，實施前期運行補貼等。推行政府委托有關(guān)招標公司通過網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)備招標，招標公司具體去運作，政府只起到一種宏觀管理的作用。

“輿論導向”是要求社會輿論進行適度宣傳，特別是對參與者中的企業(yè)、投資機構(gòu)、運行成果、職業(yè)教育觀等的宣傳。通過網(wǎng)絡(luò)招標，不但可以公開信息，讓眾多的企業(yè)參與進來，進行陽光操作。

“校企唱戲”是虛擬實訓平臺成功構(gòu)建的關(guān)鍵。唱戲的主角是中職學校和企業(yè)。唱好戲的關(guān)鍵是中職學校，中職學校要放下架子，一要深入市場、深入企業(yè)群；二要了解企業(yè)的需求，考慮企業(yè)利益；三要主動與企業(yè)合作，贏得眾多企業(yè)的參與。在廣東，校企合作訂單式培養(yǎng)模式、校企共建實訓中心模式，由企業(yè)提供設(shè)備給學校，學校不花錢卻達到培養(yǎng)人才的目的，企業(yè)也得到了較好的社會效益和經(jīng)濟效益，學校企業(yè)最終達到了雙贏的局面。

（二）充分利用虛擬實訓資源，讓辦學效益和效果最大化

如何充分利用虛擬實訓資源，提高虛擬實訓室的運行效率與效能，實現(xiàn)辦學效益和效果最優(yōu)化，是當前虛擬實訓室建設(shè)首要考慮的問題。

前幾年，中職學校一窩蜂而上，公辦的，民辦的，遍地開花。經(jīng)過幾年的無序競爭，一些有識之士已發(fā)覺中職學校硬件和軟件建設(shè)同等重要?，F(xiàn)在已從擴規(guī)模逐漸轉(zhuǎn)向內(nèi)涵建設(shè)。在廣東，實訓中心、實訓基地已耳熟能詳。一些汽車軟件科技公司的問世并迅速在職業(yè)教育領(lǐng)域的運用，并且發(fā)展到校企合作，這有力地推動了汽車虛擬教學軟件在中職學校的普及。汽車軟件科技企業(yè)力推汽車仿真教學軟件的運用，對職業(yè)教育的作用不言而喻。廣東很多的中職學校在實訓設(shè)施設(shè)備的效益和效果的最大化方面做得非常成功，它把學歷教育

跟成人教育有機結(jié)合起來，學校周一至周五白天開展全日制的學歷教育，周末、晚上則為當?shù)氐钠髽I(yè)員工、成人進行技能培訓，真正達到辦學資源的充分利用。對虛擬實訓室的管理非常重要，要配備專業(yè)實驗員定期維護保養(yǎng)設(shè)備。在教學中教師將學生分好組，落實組長負責制，互相監(jiān)督，培養(yǎng)愛護實訓設(shè)備的意識。學生在虛擬實訓前應(yīng)具備一定的計算機使用技能，防止有學生非正常使用計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，自始至終讓設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。

六、結(jié)束語

虛擬實訓為中職學校汽車運用與維修專業(yè)教學的有效性提供了強有力的技術(shù)支持。隨著虛擬實訓的不斷普及，其將成為中職學校汽車運用與維修專業(yè)實訓教學中的重要輔助力量。讓汽車仿真技術(shù)在中職汽車運用與維修專業(yè)運用的高效性、真實性、系統(tǒng)性、交互性、趣味性、實用性、公平性、經(jīng)濟性、安全性及環(huán)保性等方面發(fā)揮更大的作用。有一點需要注意的是，虛擬實訓只是教學活動的輔助手段，不可能也無法代替職業(yè)教育領(lǐng)域內(nèi)的現(xiàn)場作業(yè)，所以教師在教學中教師要恰當、靈活地使用。專業(yè)教學中在現(xiàn)場作業(yè)前有一個準備階段即虛擬實訓階段，這對保證現(xiàn)場作業(yè)的順利進行非常有必要。

參考文獻：

[1]李一欣等.階段仿真教學法研究與實踐[J].職業(yè)教育研究，2014（12）.

[2]李松青.對高職會計網(wǎng)上虛擬實訓體系的思考與探索[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2010（2）.

[3]林格.運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造更和諧的教育環(huán)境[J].江蘇工業(yè)學院學報，2008（12）.

[4]周穎等.教育技術(shù)支持下的高職學?！扒榫郴睂嵱柲Ｊ窖芯縖J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2010（8）.

[5]李偉群等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職教學中的應(yīng)用[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2010（20）.

責任編輯 賴俊辰