高职汽检专业虚拟仿真实训教学应用研究

郑尧军等

摘要：针对高职工科类专业实训教学过程中实训设备、师资与学生间配比协调的难题，围绕汽车检测与维修技术专业故障诊断核心能力主线，综合运用现代化信息技术，结合工作过程导向的理实一体化教学模式，研究虚拟仿真实训在专业实训教学中的“210教学模式”应用方案，整合视频互动系统、在线实训教学系统、仿真实训教学系统等教学资源，开发了以虚拟仿真实训为核心的专业仿真中心（网站）。通过“210教学模式”推动虚拟仿真实训资源的综合应用，较好地满足了现有理实一体化现场实训教学的要求，实现了专业课程学习方式、学习时空的有效转变。

关键词：汽检专业，虚拟仿真，210教学模式，应用研究

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）04-0155-02

1 现状与问题

随着我国汽车专业后服务市场的快速发展和汽车后服务技术性人才的高速潜在需求，高职汽车检测与维修技术专业在专业建设目标定位上，根据地方区域经济的发展需求，提出了汽修高技能人才的核心是故障诊断能力，确立了汽检专业 “以故障诊断能力培养”主线的人才培养目标，并以此构建了以故障诊断能力培养为主线，以面向学生自主学习的网络共享教学资源拓展为措施，以面向实操与虚拟实训结合的课程配套设备研发与仿真实训平台开发为保障的汽检专业课程体系[1] [2]。

高职汽车检测与维修技术专业作为工科类专业，存在着工科类专业实训教学过程中实训设备、师资与学生间配比协调的常规性难题，进而导致职教教学面临实习难、实训难等一系列问题，主要体现在以下几个方面：

1） 整车或各种汽车实训设备价格总体上都比较高，尽管近几年国家、地方政府在财政上对实训基地的建设支持力度很大，但总体上也较难解决生均设备比，更何况财政投入的资金是采购，对后续设备的损耗、维护则不足。一般情况下，一个教学班40人左右，在理实一体化的教学模式下，配备2名专业教师，课堂教学时配备4-8套实训台架。这意味着在有限的课堂实训教学过程中，每套实训设备是5-10个学生使用，1名教师要管理2-4套实训台架和20名学生。如果学生实训的目的不明确、实训项目比较生疏，意味着课堂内始终有大量的学生的大部分时间其实处于自由状态，这种状况在初期的课程教学中尤为明显，学生真正得到设备的训练、老师的指导并不多。

2） 初期的实训教学中，学生对设备的不熟悉，对设备的故障损耗较大，一方面对设备造成了过早的损坏，另一方面影响了课堂教学的实时开展，有条件的院校实训室人员现场解决，要么专业教师在课堂利用了教学时间来解决故障。因此，因为实训设备的故障问题导致课堂教学效率、效果大打折扣的情况时常发生，尽管专业教师可以要求学生在课外利用任务工单自行训练，达到弥补课内实训教学课时不足的问题，但目前高校学生本身的自主性不足是个难题。

3） 培训周期长。汽车检测与维修技术专业的培养目标是故障诊断分析能力的培养，教学过程中应当始终贯彻故障诊断分析的思维过程，对不同的课程，结合各教学内容适当讲解系统的结构、工作原理，引导学生如何运用各类仪器设备、故障诊断方法，结合系统的结构原理进行诊断分析思维。如果采用常规的实训教学方法，在要求达到同样的教学效果条件下，生师比、生均设备比等难题必然导致培训周期很长。

根据段丹萍、唐润华在《高职虚拟仿真实训系统使用需求调查分析》[3]一文中的调查：有近90%的教师希望在学生实操前能进行仿真练习，80%的教师倾向于课堂教学操作演示，50%的教师倾向于学生实训操作的考核，30%的教师希望能够直接替代实际的实训操作。对仿真实训的技术要求和实现功能上，绝大多数教师倾向于虚拟仿真实训系统具备演示、考核、管理等双向互动功能；90%的教师倾向于虚拟仿真实训系统能够实现二维（2D）和三维（3D）结合，要求系统具有高稳定性、运行速度快等。

为此，我们提出了围绕汽车检测与维修技术专业故障诊断核心能力主线，综合运用现代化信息技术，结合工作过程导向的理实一体化教学模式，研究虚拟仿真实训在专业实训教学中的“210教学模式”应用方案，通过虚实结合的方式对专业实训教学进行有效补充完善。

2 “210教学模式”总体方案设计

“210教学模式”总体方案设计的关键在于围绕“故障诊断能力培养为主线”，梳理以虚实结合多层次、立体化的专业课程体系，通过对课程资源与配套实训设备、虚拟资源与实操设备配套等分析，构建各类资源、信息技术与教学模式于一体的资源实训平台。资源的多样性则不受教学需求的限制，我院目前通过整合视频互动系统、在线实训教学系统、仿真实训教学系统等教学资源，初步开发了以虚拟仿真实训为核心的专业仿真中心（网站），其总体设计结构如图1所示。

图1 以虚拟仿真实训平台为核心的“210教学模式”总体方案设计

“210教学模式”的“2”，指的是课堂教学中2名教师，通过视频互动系统及收录的资源，实现对汽检专业机械拆装调整类课程的远程实时交流、互动。教师在课堂教学中，针对课堂教学不易集中观察、影响实训安全等因素的实训环节，利用视频互动系统，与实训教师或校外兼职教师在课内建立实时教学互动。由于视频互动系统具有实时画面录像、调整放大倍数、语音传输等功能，既能较好地满足课堂实训教学的需要，同时又能实时录像，用于实训教学资源的编辑、收录等。由于目前网络摄像头的大量应用，简单的视频互动系统成本相对较低，单个功能全面、像素高的网络摄像头也已在万元之内了。

210教学模式”的“1”，指的是课堂教学中主要由1名专任上课教师，通过汽车在线实训教学系统及相关的仪器软件资源，实现对汽检专业电类故障课程的集中故障诊断过程分析，从中穿插系统的结构原理等理论知识。此类课程基本可按照理实一体化的工作过程教学模式，遵循“集中教学”→“分组练习”→“集中反馈”→“强化训练”的教学模式。

210教学模式”的“0”，指的是课程的辅助学习由不经或少经教师的指导，学生通过网络资源及虚拟实训资源自主完成学习的过程。实现的关键是梳理课程现有的教学资源，通过汽车在线实训教学系统及相关的仪器软件资源，实现对汽检专业电类故障课程的集中故障诊断过程分析，从中穿插系统的结构原理等理论知识。

3 虚拟仿真技术的应用研究

汽检专业应用仿真实训教学的目的：利用信息手段直观地展示解决教学中部分知识点的抽象、隐晦等难题，运用虚拟资源解决学生、设备间配比矛盾，减少实训设备的损耗率，培养学生操作、维护和检修的技能，培养学生自我训练的意识和创新能力。布鲁纳曾经指出：“教学过程是一种提出问题和解决问题的持续不断的活动”，较高级的虚拟仿真系统则主要实现以“发现问题”→“解决问题”的教与学形态，通过仿真进入“问题”存在的环境，有针对性、带启发性地构建虚拟情景，再现实际生产中的环节，营造人机交互式“自主学习”的环境， 以“教”为主转变为以“学”为主，同时在学习方式上有目的地实现传统的“以教促学”向学习者通过自身与信息和环境的相互交流来获取知识、技能的转变，让学生自身了解错误的根由及后果，发现解决问题的方法，进而通过分析、综合、比较、归纳、推理等高级思维技能围绕假设进行论证，接近或掌握真理，养成发现式的学习风格和策略，培养提高其高层次的逻辑思维分析、解决问题的能力[4]-[7]。

仿真实训教学需要一定的连续性、系统性，因此，围绕本专业的“故障诊断分析能力培养主线”，建设统一的仿真实训平台是必要的。仿真实训平台的建设是在现有的专业实训条件基础上，方式上通过将课程中开设的实训整合为突出单元能力和技能培养的实训项目，实现理论教学与实训教学的学做融合，紧密围绕实训体系的综合改革；具体教学实施上，教师一方面需要引导学生利用好平台资源，另一方面则在课堂教学过程中尽量发挥平台资源的教学运用，通过发现问题、解决问题的翻转式课堂教学，反过来促使平台资源的拓展建设与有效利用，形成有效的良性循环体系。

在具体实现细节上，以《汽车电气系统检修》课程为例，根据《汽车电气系统检修》课程的教学标准与实施方案[8]，围绕课程的教学难点与重点，对课程进行整体方案的设计，从实践中提炼，以国家职业技能大赛、职业技能鉴定标准为参照，结合人对物的认知规律与学生的教育规律——（从个体→局部→整体，从识物→判状态→故障诊断的规律），设计开发“以故障诊断核心能力培养”为主线的仿真实训平台软件，归纳总结出部件认识→线路分析→部件性能检测→故障诊断的教学实施流程，展现汽车电路/电控类课程的整个教学环节。软件的设计与应用主要体现为（故障）诊断性逻辑思维的逐步形成与强化，同时将完成诊断思维学习过程中所需要的专业课程知识、技能融入其中，方式上先以知识够用为原则，以学生账号为单位推动促使其对知识技能的自主学习训练为目的。针对数理性推理分析能力的训练，适当引导学生加强课外游戏活动的辅助，如数独、沙盘推理等纯游戏的参与训练逻辑能力。

经过近几年来，我院汽车专业学生参加各类技能大赛的经验、取得的成绩及毕业后从事岗位情况来看，专业故障诊断分析推理能力的培养对今后的技术性职业发展空间影响较大，而对职业生涯起关键作用的，恰恰是在校期间初级阶段的仿真性、实战性故障诊断能力培养。

参考文献：

[1] 郑尧军.虚实结合的汽检专业共享资源库建设研究[J].科技创新导报，2014（5）：39-40.

[2] 骆美富，周胜利，陈开考，等. 以“故障诊断核心能力培养”为主线的实践课程立体化开发研究与实践——以汽检专业为例[J].职教论坛，2013（21）：75-77.

[3] 段丹萍，唐润华.高职虚拟仿真实训系统使用需求调查分析[J].中国电力教育，2013（16）：163-164.

[4] 周成纲.基于Web的虚拟仿真实验课程平台设计[J].科技广场，2013（3）：58-61.

[5] 陈新.虚拟仿真软件在中职汽车维修专业教学中的应用研究[J].新疆职业教育研究，2013（1）：58-60.

[6] 郭剑.高等职业院校开展虚拟仿真实训教学的探讨[J].中国科教创新导刊，2008（33）：120-121

[7] 孙爱娟.职教领域虚拟仿真教学资源建设与应用探析[J].中国电化教育，2012（11）：109-111.

[8] 蒋璐璐.高职汽车类专业网络化仿真实训平台的建立与实施[J].职教通讯，2012（15）：78-80.