于春寶+王金梅

摘 要 以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修教學(xué)為例，探索運(yùn)用仿真技術(shù)解決課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)或者課上實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足等問題，提高中職汽修專業(yè)教學(xué)實(shí)效。

關(guān)鍵詞 仿真實(shí)訓(xùn)室；汽修專業(yè)；中職；實(shí)訓(xùn)；汽車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）23-0035-02

1 引言

當(dāng)前隨著現(xiàn)代汽車制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，對(duì)于汽車維修專業(yè)的教學(xué)工作提出更新、更高的技術(shù)要求。因此，如何高效率地培養(yǎng)出高水平的汽車維修人才，就成為中等職業(yè)學(xué)校汽修專業(yè)迫切需要解決的一個(gè)大問題。筆者在長期的中職汽修專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中清楚地認(rèn)識(shí)到：一方面，如果一所中等職業(yè)學(xué)校缺乏相應(yīng)的汽修實(shí)踐練習(xí)環(huán)節(jié)，就會(huì)使得學(xué)生的基本操作技能訓(xùn)練成為無可奈何的紙上談兵；另一方面，如果一所學(xué)校不切實(shí)際，一味地在汽修專業(yè)教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)中都力求采取實(shí)地訓(xùn)練的方法，就目前中等職業(yè)學(xué)校的資金能力，也會(huì)出現(xiàn)因?qū)嵱?xùn)資金費(fèi)用不足而不了了之的結(jié)果。那么，怎樣才能做到既要有訓(xùn)練的良好效果，又能量力而行，多快好省地搞好汽修專業(yè)的學(xué)生實(shí)訓(xùn)工作，收到兩全其美的效果呢？虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，使得這一棘手的難題迎刃而解。

那么，何謂虛擬仿真技術(shù)？它有哪些方面的技術(shù)優(yōu)勢？為什么特別適合中等職業(yè)學(xué)校汽修專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作？虛擬仿真技術(shù)是20世紀(jì)末才興起的一種嶄新的綜合性信息技術(shù)，是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的三維信息的人工虛擬環(huán)境，用戶投入這種環(huán)境中，就可以人機(jī)之間交互作用、相互影響。它融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個(gè)信息技術(shù)分支。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已在教育培訓(xùn)、醫(yī)療、軍事模擬、科學(xué)和金融可視化等方面獲得應(yīng)用，正在成為一種廣泛應(yīng)用的新技術(shù)。它的主要特征包括：依托學(xué)科的高度綜合化；人的臨場化；系統(tǒng)或環(huán)境的大規(guī)模集成化；數(shù)據(jù)表示的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的大容量，數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚倩c數(shù)據(jù)處理的分布式和并行化。正是由于這些特征，使操作者沉浸其中，并通過多種媒體對(duì)感官的刺激，對(duì)需要解決的問題有了清晰和直觀的認(rèn)識(shí)，從而使模型的建立和驗(yàn)證更加方便。

對(duì)于中等職業(yè)學(xué)校的汽修專業(yè)教學(xué)來說，面對(duì)的是各種類型的汽車、汽車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等，學(xué)生在學(xué)校接受訓(xùn)練是沒有任何問題的，基本能夠滿足汽修教學(xué)的實(shí)訓(xùn)要求；如果學(xué)生在校外想解決課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)或者課上實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足等問題，該如何處理呢？虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，給這些問題的解決提供了極大的便利條件。下面結(jié)合汽修專業(yè)教學(xué)實(shí)際，進(jìn)行簡要分析。

2 中等職業(yè)學(xué)校汽修教學(xué)實(shí)踐中存在的主要問題

當(dāng)前，汽修專業(yè)教學(xué)中所面對(duì)的教學(xué)設(shè)備都比較大而重，不僅占用空間大、不容易攜帶，而且價(jià)格昂貴。以發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的拆裝實(shí)訓(xùn)為例，一個(gè)班級(jí)有50人，學(xué)校發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)數(shù)量也就是10臺(tái)左右，很少有學(xué)校人手一臺(tái)；就是有學(xué)校達(dá)到了這個(gè)條件，人手一臺(tái)，教師上課也不可能讓一名學(xué)生一臺(tái)機(jī)器完成拆裝，因?yàn)楦究床贿^來，也不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。通常情況下，就是將50個(gè)人分成10組，五個(gè)學(xué)生一臺(tái)實(shí)訓(xùn)臺(tái)，按照一人拆裝、一人記錄、一人負(fù)責(zé)工具、一人協(xié)助拆裝、一人檢測的分工進(jìn)行，然后輪換。這樣帶來的是一節(jié)課或者兩節(jié)課下來，有些學(xué)生只是感性認(rèn)識(shí)，沒有親自拆裝練習(xí)；如果他想自己在家練習(xí)，也會(huì)因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的重量而不可能帶回家。如果學(xué)生在學(xué)完缸蓋的拆裝后想再進(jìn)一步學(xué)習(xí)活塞連桿的拆裝，提前預(yù)習(xí)，也只能看看視頻或者維修手冊(cè)，自己親自實(shí)踐一下是不可能的。這是實(shí)訓(xùn)條件比較好的學(xué)校，如果一所學(xué)校實(shí)訓(xùn)條件不好，只有很少的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)，那學(xué)生練習(xí)的機(jī)會(huì)就更少了。怎么才能更好地解決這些問題呢？仿真技術(shù)的運(yùn)用，使這一問題迎刃而解。

3 仿真技術(shù)的優(yōu)越性

運(yùn)用仿真技術(shù)可以很好地解決實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的問題 只需要有充足的滿足軟件運(yùn)行基本條件的計(jì)算機(jī)，就可以將發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)訓(xùn)室、底盤實(shí)訓(xùn)室、汽車整車實(shí)訓(xùn)室、汽車電氣實(shí)訓(xùn)室、汽車大賽實(shí)訓(xùn)室等“搬到”機(jī)房乃至于家中，只是節(jié)點(diǎn)的問題。如果有高端班需要50臺(tái)奔馳整車實(shí)訓(xùn)用，也只需要50臺(tái)計(jì)算機(jī)就可以。一人一臺(tái)計(jì)算機(jī)，和真實(shí)的汽修實(shí)訓(xùn)場景完全一致。

運(yùn)用仿真技術(shù)可以更好地解決學(xué)生學(xué)習(xí)的寬度和廣度相矛盾的問題 如果學(xué)生想在家練習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝技術(shù)，該怎么辦？只要有網(wǎng)絡(luò)存在，只需要用電腦登錄學(xué)校的教學(xué)平臺(tái)，找到汽修專業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)仿真實(shí)訓(xùn)室，就可以在上面練習(xí)。在仿真實(shí)訓(xùn)室里，可以取出和現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)中完全一樣的扭力扳手、對(duì)應(yīng)螺絲的套筒、棘爪扳手等工具，從容不迫地進(jìn)行拆裝練習(xí)。也就是說，只要有網(wǎng)絡(luò)鏈接，學(xué)生就可以用電腦隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，甚至如果有其他學(xué)校或汽車4S店的登錄密碼，也可以在其他學(xué)校或4S店的仿真實(shí)訓(xùn)室中練習(xí)，甚至于與教師、專家和同學(xué)在實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)上交流拆裝學(xué)習(xí)的心得。

運(yùn)用仿真技術(shù)可以極大地?cái)U(kuò)展學(xué)生學(xué)習(xí)的空間 中等職業(yè)學(xué)校的汽車專業(yè)學(xué)習(xí)一般是在汽修實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行，運(yùn)用仿真技術(shù)，只要有網(wǎng)絡(luò)鏈接存在，可以通過電腦在更廣泛的場所學(xué)習(xí)，大大拓展了學(xué)生學(xué)習(xí)的空間。學(xué)生的學(xué)習(xí)也有了更大的自主性，只要想學(xué)、樂學(xué)，即使已經(jīng)畢業(yè)，有了新的汽車技術(shù)誕生，也可以隨時(shí)登錄仿真學(xué)習(xí)網(wǎng)站進(jìn)行實(shí)操練習(xí)，提前掌握新技術(shù)，為自己的專業(yè)發(fā)展提供更廣闊的平臺(tái)。

仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用可以極大地節(jié)約實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)的成本 仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用，讓課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、課中預(yù)熱成為可能，大大提升學(xué)生規(guī)范操作的能力，從而在實(shí)際實(shí)訓(xùn)設(shè)備操作中提升教學(xué)效率的同時(shí)，降低實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損壞率，節(jié)約汽修專業(yè)實(shí)訓(xùn)成本。同時(shí)，實(shí)訓(xùn)設(shè)備損壞率的降低可以延長學(xué)校實(shí)訓(xùn)設(shè)備的使用壽命，降低更換教學(xué)設(shè)備的頻率，從而節(jié)約投入。

4 仿真技術(shù)在汽修教學(xué)中的應(yīng)用

在實(shí)際的汽修課堂中如何應(yīng)用仿真技術(shù)呢？這里以發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修課為例進(jìn)行說明。

課前預(yù)習(xí)的切入 有了仿真技術(shù)，學(xué)生可以在課前的預(yù)習(xí)中先根據(jù)仿真發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行模擬練習(xí)，降低在實(shí)際操作中的錯(cuò)誤率。比如缸蓋的測量一節(jié)，如果沒有運(yùn)用仿真技術(shù)進(jìn)行預(yù)習(xí)，在拆裝缸蓋環(huán)節(jié)，一名學(xué)生練習(xí)完畢，就要換一組螺栓，50個(gè)學(xué)生就要換50組螺栓；一組缸蓋螺栓為8～10個(gè)，一個(gè)班訓(xùn)練一次就要換400～500個(gè)螺栓。而訓(xùn)練一次是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求的，假如每個(gè)學(xué)生練習(xí)三次，全部掌握缸蓋的拆裝這個(gè)環(huán)節(jié)，那么就要換掉1200～1500個(gè)螺栓，教學(xué)效率不高，實(shí)訓(xùn)成本加大。因此，在平時(shí)的教學(xué)中只好違反規(guī)范操作，不換螺栓或用壞了的螺栓繼續(xù)使用，壞了的就不再裝配，導(dǎo)致大家看到好多學(xué)校實(shí)際練習(xí)的發(fā)動(dòng)機(jī)，缸蓋螺栓都是殘缺的，這對(duì)于后續(xù)學(xué)生的練習(xí)極為不利。而有了仿真技術(shù)，學(xué)生可以在課前提前預(yù)習(xí)，保證在實(shí)際課上的缸蓋拆裝環(huán)節(jié)做到技術(shù)上的規(guī)范和準(zhǔn)確，提高教學(xué)效率，節(jié)約實(shí)訓(xùn)成本。endprint

課中訓(xùn)練的預(yù)熱 在課中汽修實(shí)訓(xùn)前，先讓學(xué)生在仿真實(shí)訓(xùn)室模擬操作幾遍，掌握工具的正確使用方法和正確的操作流程后再進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，效果更好。如在活塞連桿組一節(jié)活塞環(huán)的更換教學(xué)環(huán)節(jié)，在沒有仿真實(shí)訓(xùn)前，一堂課下來，學(xué)生要弄斷好多活塞環(huán)，嚴(yán)重的甚至于一根活塞環(huán)也沒有。運(yùn)用仿真技術(shù)，學(xué)生先在仿真實(shí)訓(xùn)室練習(xí)活塞環(huán)的安裝，2氣環(huán)開口錯(cuò)開180°，3氣環(huán)開口錯(cuò)開120°，開口與活塞銷錯(cuò)開45°；扭曲環(huán)內(nèi)上外下，TOP標(biāo)記的朝上，鍍鉻環(huán)裝第一道環(huán)；油環(huán)先裝襯環(huán)，再裝鋼片，兩個(gè)鋼片互錯(cuò)180°，開口盡量不朝向活塞銷……這些活塞環(huán)安裝時(shí)需要學(xué)生記住的規(guī)范，他們?cè)诜抡婺M中都可以掌握，那么對(duì)于后面真實(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)的拆裝，實(shí)訓(xùn)效率大大提高，取得理想的效果。當(dāng)然，實(shí)訓(xùn)的成本也就降低了。

課后復(fù)習(xí)的強(qiáng)化 發(fā)動(dòng)機(jī)是笨重的，活塞、連桿較輕，即使學(xué)習(xí)完活塞和連桿的拆裝，要把活塞連桿組相對(duì)較輕的實(shí)訓(xùn)設(shè)備帶回家復(fù)習(xí)也是不可能的。借助于學(xué)校教學(xué)平臺(tái)的仿真實(shí)訓(xùn)室，就可以在家操作，將課上沒有掌握或掌握不牢固的問題，利用仿真發(fā)動(dòng)機(jī)再實(shí)際操作一遍。如在講氣缸的測量時(shí)，利用量缸表測量氣缸的圓度、圓柱度是一個(gè)難點(diǎn)。而且，學(xué)生在學(xué)完后很容易與曲軸的徑向圓跳動(dòng)誤差混淆。學(xué)生在家里利用仿真發(fā)動(dòng)機(jī)，反復(fù)模擬練習(xí)量缸表預(yù)緊量、螺旋測微器的使用、量缸表在氣缸內(nèi)垂直度的把握、量缸表在缸內(nèi)的幾個(gè)關(guān)鍵測量位置的把握、量缸表的度數(shù)等五個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修這門課的難點(diǎn)問題熟練許多，使得教學(xué)活動(dòng)得以順利進(jìn)行。

5 結(jié)語

仿真技術(shù)只是模擬了真實(shí)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，就目前技術(shù)層面的水平來講，還達(dá)不到與真實(shí)實(shí)訓(xùn)設(shè)備完全一致。因此，它現(xiàn)在還只能是一種較好的、較為先進(jìn)的輔助教學(xué)手段，在提高教學(xué)效率、節(jié)約實(shí)訓(xùn)成本方面，在汽修教學(xué)中具有舉足輕重的作用。但要練到更為扎實(shí)地掌握汽車維修技術(shù)，還要積極引導(dǎo)學(xué)生在仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上，在真實(shí)的汽車實(shí)訓(xùn)中苦練專業(yè)技術(shù)。

當(dāng)然，在未來的中等職業(yè)學(xué)校汽車維修專業(yè)教學(xué)中，隨著這一技術(shù)的不斷發(fā)展完善，引進(jìn)汽修仿真技術(shù)將會(huì)很好地把汽車的各個(gè)零部件的構(gòu)成、技術(shù)分解、性能檢驗(yàn)、技術(shù)調(diào)整以及拆卸與裝配等環(huán)節(jié)緊密結(jié)合起來。借助現(xiàn)代信息技術(shù)裝備來虛擬和再現(xiàn)這些場景，可以使得學(xué)生更加靈活地對(duì)汽車構(gòu)造原理和維護(hù)操作技術(shù)進(jìn)行模擬訓(xùn)練，更好地掌握實(shí)際操作的技術(shù)與方法，掌握學(xué)習(xí)訓(xùn)練的要領(lǐng)。既然運(yùn)用現(xiàn)代仿真技術(shù)在中等職業(yè)學(xué)校汽車維修專業(yè)教學(xué)中可以有效縮短汽修技術(shù)工人的培養(yǎng)時(shí)間，減少教學(xué)實(shí)習(xí)場地與訓(xùn)練器材等的投入費(fèi)用，具有良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，那么在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中何樂而不為呢？

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