王宏志

（吉林工程技術(shù)師范學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130052）

近年來(lái)，伴隨著科技的飛速發(fā)展，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)也步入了高速發(fā)展期。2016年，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)總量創(chuàng)歷史新高［1］。目前，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)是使我國(guó)由汽車(chē)制造大國(guó)逐步轉(zhuǎn)為汽車(chē)制造強(qiáng)國(guó)［2］，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵因素是培養(yǎng)出具有較強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力的專(zhuān)業(yè)技能型人才。高等職業(yè)師范院校（職技高師）作為培養(yǎng)職教師資人才的主陣地，承擔(dān)著“培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才”［3］以及“培養(yǎng)能夠勝任中等職業(yè)學(xué)校教育教學(xué)和管理工作的高素質(zhì)‘雙師型’職教師資”等重任。

為了培養(yǎng)出汽車(chē)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用型高技能人才，職技高師的車(chē)輛工程和汽車(chē)服務(wù)工程等專(zhuān)業(yè)以“汽車(chē)構(gòu)造”課程為起點(diǎn)，培養(yǎng)能夠勝任汽車(chē)產(chǎn)品及零部件的設(shè)計(jì)、制造、裝配、操作和調(diào)試等崗位的專(zhuān)業(yè)人才。由于車(chē)輛工程和汽車(chē)服務(wù)工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)可進(jìn)入的行業(yè)范圍廣，涉及的汽車(chē)種類(lèi)眾多，這就要求汽車(chē)類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生需掌握的相關(guān)技能也很多，如正在大力推行的1＋X證書(shū)考核機(jī)制。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生很難掌握所有的知識(shí)點(diǎn)，尤其是實(shí)踐操作技能的學(xué)習(xí)，所以專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革勢(shì)在必行。

一、“汽車(chē)構(gòu)造”課程教學(xué)現(xiàn)狀

作為車(chē)輛工程與汽車(chē)服務(wù)工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一，“汽車(chē)構(gòu)造”課程極其重要。學(xué)生對(duì)該課程的掌握程度直接影響本專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)后續(xù)課程及實(shí)踐技能的學(xué)習(xí)和掌握［4］。

“汽車(chē)構(gòu)造”課程具有以下特點(diǎn)：一是課程內(nèi)容豐富，知識(shí)點(diǎn)眾多。“汽車(chē)構(gòu)造”的主要內(nèi)容包含了發(fā)動(dòng)機(jī)的兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)、底盤(pán)的四大系統(tǒng)以及車(chē)身結(jié)構(gòu)、儀表、照明等附屬裝置，最新版本的教材還融入了新能源汽車(chē)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)與車(chē)載網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。二是汽車(chē)各機(jī)構(gòu)（系統(tǒng)）的工作原理不盡相同，無(wú)形中就增加了學(xué)生理解和掌握的難度。例如，凸輪機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)分別為配氣機(jī)構(gòu)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作原理；而對(duì)于底盤(pán)的傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)而言，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、類(lèi)型眾多，各個(gè)系統(tǒng)或總成部件的結(jié)構(gòu)形式不盡相同，所依據(jù)的工作原理亦各不同，有效的教學(xué)是力求學(xué)生能夠深入而系統(tǒng)地掌握汽車(chē)結(jié)構(gòu)的一般規(guī)律，以取得舉一反三、觸類(lèi)旁通的效果，這就增加了教師授課的難度，同時(shí)增加了學(xué)生對(duì)“汽車(chē)構(gòu)造”這門(mén)課程的學(xué)習(xí)難度。三是汽車(chē)整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成汽車(chē)的零部件繁多。無(wú)論是何品牌的汽車(chē)，都是由成千上萬(wàn)個(gè)具有不同功能和不同尺寸的零部件組成的，從而導(dǎo)致汽車(chē)各個(gè)機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。以發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)為例，傳統(tǒng)的點(diǎn)火系統(tǒng)主要由電源（蓄電池和發(fā)電機(jī)）、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火線圈、附加電阻、電容器、斷電器、配電器、高壓導(dǎo)線、高壓阻尼電阻和火花塞等組成；而電子點(diǎn)火系統(tǒng)又在此基礎(chǔ)上增加了晶體管、傳感器、控制器等；微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)則更為復(fù)雜，僅對(duì)于有分電器的微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的三大組成部分中的信號(hào)發(fā)生器（傳感器）來(lái)說(shuō)，其組成機(jī)構(gòu)就高達(dá)八種之多，此外還有微機(jī)控制器（ECU）和點(diǎn)火執(zhí)行器等，結(jié)構(gòu)也頗為繁多。

由于“汽車(chē)構(gòu)造”課程的特殊性，導(dǎo)致其實(shí)踐課需要開(kāi)設(shè)的項(xiàng)目也較多，這就增加了實(shí)踐課程的難度。由于汽車(chē)品牌繁多，不同品牌或是同一品牌不同型號(hào)的汽車(chē)零部件存在很多的差異，所以需要為實(shí)踐課準(zhǔn)備的教學(xué)設(shè)備較多，價(jià)格昂貴，大大增加了教學(xué)成本；實(shí)驗(yàn)教師缺乏，演示性的實(shí)踐設(shè)備短缺，每次實(shí)踐課、容納的學(xué)生人數(shù)有限，這都增加了實(shí)踐教學(xué)的難度、影響了實(shí)踐教學(xué)的效果；由于受教學(xué)設(shè)備數(shù)量的限制，“汽車(chē)構(gòu)造”課程開(kāi)設(shè)的綜合性實(shí)驗(yàn)也很難達(dá)到預(yù)期的效果，難于滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，不能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

作為汽車(chē)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論知識(shí)與實(shí)操作能力之間連接紐帶的“汽車(chē)構(gòu)造拆裝”實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)非常重要，實(shí)訓(xùn)的效果會(huì)直接影響學(xué)生對(duì)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)、組裝及維修等內(nèi)容的理解與掌握。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，由于受設(shè)備數(shù)量及場(chǎng)地等因素的限制，也很難達(dá)到預(yù)期的效果。在對(duì)汽車(chē)零部件的拆卸及組裝過(guò)程中，由于實(shí)訓(xùn)教師的缺乏以及學(xué)生動(dòng)手能力的參差不齊會(huì)在不同程度上導(dǎo)致教學(xué)設(shè)備的損壞，從而影響實(shí)訓(xùn)效果，并導(dǎo)致設(shè)備破損率的增加，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

“汽車(chē)構(gòu)造”理實(shí)一體化教學(xué)的宗旨就是為了使學(xué)生能夠?qū)⒒A(chǔ)理論知識(shí)與實(shí)踐操作技能相結(jié)合，達(dá)到學(xué)以致用的效果，如果教學(xué)效果不好，勢(shì)必會(huì)影響對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力的培養(yǎng)。

二、虛擬仿真教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

虛擬仿真教學(xué)是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)運(yùn)行仿真軟件，將真實(shí)的教學(xué)場(chǎng)景在計(jì)算機(jī)中展現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生在虛擬的環(huán)境中完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)過(guò)程。這種教學(xué)方法能夠生動(dòng)形象地模擬真實(shí)的教學(xué)場(chǎng)景，使學(xué)生有身臨其境的真實(shí)感，能夠激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠更加形象且深刻地掌握相關(guān)的知識(shí)，充分發(fā)揮自身的創(chuàng)造力［5］。

將三維虛擬仿真技術(shù)與理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及實(shí)訓(xùn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，能夠有效彌補(bǔ)教學(xué)過(guò)程中設(shè)備短缺的問(wèn)題，并且能夠提高教學(xué)過(guò)程的直觀性和可操作性，降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量。

理實(shí)一體課程中引入虛擬仿真教學(xué)，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)各種汽車(chē)零部件進(jìn)行三維模擬操作，從而彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足，使教學(xué)內(nèi)容更加豐富，使教師能夠出色地完成相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，還可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，保證教學(xué)質(zhì)量。

三、虛擬仿真教學(xué)在“汽車(chē)構(gòu)造”課程中的探索

在“汽車(chē)構(gòu)造”課程的教學(xué)過(guò)程中，虛擬仿真技術(shù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)各種模型及運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬操作（如構(gòu)件的拆裝等），使學(xué)生先在虛擬的環(huán)境中完成實(shí)踐技能的演練學(xué)習(xí)，之后在條件允許的情況下再對(duì)實(shí)物或教學(xué)設(shè)備進(jìn)行拆裝等，可以收到事半功倍的效果。

第一，為了將虛擬仿真教學(xué)與“汽車(chē)構(gòu)造”課程進(jìn)行更好的結(jié)合，需要從職技高師車(chē)輛工程、汽車(chē)服務(wù)工程等專(zhuān)業(yè)的教學(xué)實(shí)際情況出發(fā)，通過(guò)對(duì)“汽車(chē)構(gòu)造”課程的分析與研究，尋找適合本校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的仿真軟件，根據(jù)人才培養(yǎng)方案及教學(xué)大綱的內(nèi)容建立“汽車(chē)構(gòu)造”課程中主要車(chē)型、主要零部件的虛擬仿真動(dòng)畫(huà)及視頻，制定虛擬仿真教學(xué)的具體方案，探尋出適合本校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的虛擬仿真教學(xué)方案。

第二，在“汽車(chē)構(gòu)造”課程中，如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的連桿、曲軸機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)系統(tǒng)等內(nèi)容都是比較難于理解和掌握的內(nèi)容，為了提高教學(xué)效果、提升學(xué)生的實(shí)操能力，就可以通過(guò)虛擬仿真教學(xué)軟件對(duì)相關(guān)車(chē)型、相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和裝配的仿真訓(xùn)練，以提高教學(xué)效果、改善教學(xué)條件、降低教學(xué)成本、減少耗材的使用。以汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)中的鼓式制動(dòng)器為例，可以讓學(xué)生在虛擬仿真軟件平臺(tái)上建立三維實(shí)體模型并進(jìn)行裝配，同時(shí)，學(xué)生也可以在相應(yīng)的仿真軟件平臺(tái)上對(duì)鼓式制動(dòng)器進(jìn)行分解和拆卸，使學(xué)生能夠更加直觀地了解并掌握鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)底板、摩擦襯片、制動(dòng)蹄、制動(dòng)鼓等各零部件之間的相對(duì)位置及運(yùn)動(dòng)方式。

第三，在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，僅僅通過(guò)板書(shū)及PPT課件演示講解汽車(chē)上各個(gè)機(jī)構(gòu)、各個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)部件的工作原理及運(yùn)動(dòng)方法，學(xué)生在理解和掌握上存在一定的困難，會(huì)影響學(xué)習(xí)效果及學(xué)習(xí)興趣?？梢酝ㄟ^(guò)虛擬仿真教學(xué)，利用虛擬仿真軟件對(duì)汽車(chē)零部件的工作原理及運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行模擬，將其在三維空間中展現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生更容易理解。如以汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)為例，可以通過(guò)虛擬仿真平臺(tái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)的各個(gè)部件建立三維模型后對(duì)其進(jìn)行裝配、拆裝仿真模擬訓(xùn)練，在學(xué)生掌握了相關(guān)的知識(shí)及技能后，再到臺(tái)架上進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，能使學(xué)生克服“不會(huì)干、不想干”的意識(shí)，而變得“想要干、想干好”，取得了很好的教學(xué)效果，大大提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，從而使學(xué)生牢固地掌握了相關(guān)知識(shí)。

四、在“汽車(chē)構(gòu)造”課程中引入虛擬仿真教學(xué)的意義

（一）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力

通過(guò)“汽車(chē)構(gòu)造”理論教學(xué)與虛擬仿真教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，授課教師可以根據(jù)已有的實(shí)物教具結(jié)合虛擬仿真軟件完成汽車(chē)各零部件的結(jié)構(gòu)及其工作原理的相關(guān)教學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中，既有原始的理論教學(xué)的基礎(chǔ)概念教學(xué)，又有直觀形象的汽車(chē)零部件結(jié)構(gòu)和工作原理的教學(xué)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)基本概念及汽車(chē)零部件結(jié)構(gòu)及工作原理的理解和掌握，能使學(xué)生具有強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（二）提高教學(xué)過(guò)程的有效性

現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)、理實(shí)一體化教學(xué)都可與虛擬仿真教學(xué)相互補(bǔ)充、緊密關(guān)聯(lián)，經(jīng)濟(jì)高效。

第一，在實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、理實(shí)一體化教學(xué)過(guò)程中，對(duì)于已有教具的教學(xué)，學(xué)生一方面可以通過(guò)對(duì)教具的認(rèn)真觀察來(lái)理解其結(jié)構(gòu)及工作原理，另一方面，學(xué)生可以通過(guò)虛擬仿真教學(xué)對(duì)理論課和實(shí)驗(yàn)課中的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，使學(xué)生能夠?qū)︻?lèi)似機(jī)構(gòu)（系統(tǒng)）中的零部件進(jìn)行深入探究。

第二，在“汽車(chē)構(gòu)造”課程的拆裝實(shí)訓(xùn)及綜合設(shè)計(jì)性試驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可以通過(guò)虛擬仿真軟件進(jìn)行汽車(chē)零部件的虛擬拆裝及綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并且可以對(duì)此過(guò)程進(jìn)行反復(fù)操作，從而提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。另外，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)還可以避免由于學(xué)生對(duì)操作過(guò)程不熟而造成的汽車(chē)零部件的損壞、丟失及安裝錯(cuò)誤等問(wèn)題，從而降低了教學(xué)成本。

第三，虛擬仿真教學(xué)不受時(shí)間、地點(diǎn)和場(chǎng)地等客觀因素的限制。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)授權(quán)，在寢室、教室等地點(diǎn)即可完成相關(guān)的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，而不必非得去實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）室；學(xué)生還可以根據(jù)自己的學(xué)時(shí)時(shí)間的安排，進(jìn)行反復(fù)的練習(xí)而不受實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）室開(kāi)放時(shí)間的限制。虛擬仿真教學(xué)在很大程度上解決了理論教學(xué)中時(shí)間及場(chǎng)地限制等問(wèn)題，在提高學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的準(zhǔn)確性、速度和完成度的同時(shí)提高了教學(xué)效果。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，虛擬仿真教學(xué)不僅可以提高學(xué)生的實(shí)操水平，還可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）的資金投入［6］。

（三）提升教學(xué)管理的科學(xué)性

在虛擬仿真教學(xué)過(guò)程中，授課教師不僅可以對(duì)學(xué)生、班級(jí)進(jìn)行管理，還可以對(duì)整個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整體控制；授課教師在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以任意添加或刪除視頻、案例、學(xué)生及訓(xùn)練題目；授課教師還可以通過(guò)相關(guān)模塊對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行控制并能夠直觀地看到學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的完成程度及相關(guān)得分。

五、結(jié)語(yǔ)

“汽車(chē)構(gòu)造”課程的理論教學(xué)，能使學(xué)生掌握汽車(chē)各個(gè)機(jī)構(gòu)（系統(tǒng)）的基礎(chǔ)知識(shí)，虛擬仿真訓(xùn)練后再加實(shí)物臺(tái)架的實(shí)操過(guò)程，能使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)及理實(shí)一體化教學(xué)來(lái)提高動(dòng)手能力。這一教學(xué)進(jìn)程，使學(xué)生能夠把理論知識(shí)和實(shí)操知識(shí)相互結(jié)合與貫通，學(xué)生通過(guò)掌握的理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐操作的同時(shí)，亦通過(guò)實(shí)踐操作加強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)的理解與掌握。

學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)及理實(shí)一體化學(xué)習(xí)前，先通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)完成汽車(chē)各零部件的結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)；通過(guò)虛擬仿真軟件對(duì)汽車(chē)各總成、各部件的動(dòng)態(tài)演示來(lái)完成對(duì)汽車(chē)零部件工作原理的學(xué)習(xí)；學(xué)生還可以通過(guò)虛擬仿真軟件的模擬操作來(lái)完成對(duì)汽車(chē)零部件的拆卸及組裝。虛擬仿真訓(xùn)練大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能夠有效地將“汽車(chē)構(gòu)造”課程的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。將虛擬仿真教學(xué)引入到職技高師“汽車(chē)構(gòu)造”教學(xué)過(guò)程中，改善了傳統(tǒng)的教學(xué)手段，提高了教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)加強(qiáng)了培養(yǎng)高技能型人才及“雙師型”職教師資的“質(zhì)”的保證。