汽车维修教学中仿真技术的应用

2016-03-01周红梅靳春士65066部队辽宁沈阳110101

新教育时代电子杂志(教师版) 2016年7期

周红梅靳春士（65066部队辽宁沈阳 110101）

汽车维修教学中仿真技术的应用

周红梅靳春士
（65066部队辽宁沈阳 110101）

摘要：汽车维修教学是一门突出实践能力的学科，如何探索一种经济、高效的教学模式势在必行。仿真技术的发展和应用不仅提供了可能性，而且也成为辅助教学的必要手段。通过对真实环境的模拟，把各种抽象的理论和操作直观化和形象化，调动和激发了学生的学习兴趣，达到了“不在车间，胜似车间”的效果，具有明显的社会效益和经济效益。

关键词：汽车维修教学仿真应用

随着社会发展与新军事变革的展开，军队对于车辆维修保障能力的要求也在不断地提高。而如何培养高素质的车辆维修人才也成为当前部队汽车维修训练机构所面临的一个重要课题。在汽车维修教学中，一个重要的特点是在保证理论教学的基础上突出实践教学，而在现有的训练周期和教学条件下，要实现全部课目的实装训练是不现实的。但计算机仿真技术的发展和应用不仅提供了可能性，而且越来越成为辅助教学训练的有效途径。实践证明：仿真训练既节省经费，又可提高训练效率，还可缩短训练周期。［1］

一、在汽车维修教学中应用仿真技术的必要性

仿真技术在职业教育的产品开发与应用在发达国家已经较为普遍，作为汽车工业强国的德国，其汽车专业人才的培养采用“双元制教学”，这种教学模式将虚拟现实仿真训练与实体教学相结合，体现了实践性和操作性的完美统一。

在汽车维修教学中，实践教学环节是突出的重点，更是难点。熟练掌握汽车各总成部件规范的分解、装配与调整方法，这是一个汽车维修工必须具备的基本技能，也是影响维修效率的一个重要因素。但在实装训练中，所需的设备及器材较多，教学实习场地较大，教学训练时间长。而且，在有限的教学条件下，学员人均维修实践的机会少，短期内难以提高实践操作技能。鉴于这种情况，在汽车维修教学中，引入仿真技术，像3D 游戏一样，采取人机交互的方式，把汽车各总成部件的构成、拆卸和分解、故障设置与排除等有机地结合起来，通过计算机技术虚拟再现。学员可以在计算机上模拟汽车的构造原理及维修操作，从而掌握实际操作的方法、步骤和要领。仿真技术与多媒体的有机结合使得仿真系统更形象、生动，极大地调动了学员的主动性和学习兴趣。［2］

在汽车维修教学中应用仿真技术，不仅可以节省教学实习场地与训练器材的军费开支，还很大程度上减少了教员的工作量，具有很高的经济效益和社会效益。

二、在汽车维修教学中仿真技术的具体应用

1.汽车维修仿真系统的功能

基于虚拟现实技术构建的汽车维修模拟仿真系统，集汽车构造原理、检测与维修的功能于一体，主要有以下几种功能：

（1）真实、全方位地展示三维虚拟零部件

按照实物真实尺寸建模的发动机、变速器等主要零部件，学员可以像玩游戏一样，轻松地将其进行旋转、平移、缩放、解剖等操作，全方位展示部件的结构及装配关系，使学员能够形象、直观、高效地掌握汽车各部件的结构特点，为迅速提高维修技能打下坚实的基础。

（2）动态、实时地展示原理动画和运动仿真

系统通过交互式二维图形技术把发动机运行、变速器油路等系统的运作过程和原理生动、形象地展示出来。学员可以自己操纵油门、刹车、离合器和档位来控制原理动画的演示过程。对于变速器系统的三维运动，学员可以自由地切换档位和调节速度，看到相应的变化以及原本无法看到的系统运行时的内部状态和原理。

（3）灵活、逼真地对各总成部件进行分解、装配与调整

系统通过对汽车拆装和调整过程进行仿真模拟，学员可以在一个虚拟场景中按照技术规范和步骤要求将整车或各总成一步步地分解或装配。在操作过程中，学员只需要对虚拟部件进行观察和分析，选用正确工具和合适的位置，利用鼠标来选择相应的部件，就可完成相应的虚拟拆装作业。

（4）方便、高效地进行故障设置与检测

学员操作该系统，可以设置发动机系统、变速器系统、空调系统和ABS系统的近千个故障。系统提供了诊断仪、万用表、油压表和真空表等多种测量工具和手段，这些检测工具完全参照真实工具的操作方式和数据。设置故障后，相关联的系统电路状态值、排放值、油路压力或进气管真空度会相应改变。学员需按照相应的检测流程进行诊断，修复后，系统的运行状态和相关的测量值也恢复正常。

2.汽车维修仿真系统的应用效果

应用仿真系统来辅助汽车维修教学，首先，其形象、逼真的三维世界极大地调动了学员的学习兴趣，良好的人机交互性使学员沉浸在一个更加真实的情境中，便于学员对知识的理解和操作能力的提高。其次，安全、灵活的装配仿真和故障排除仿真极大地弥补了实装训练中车辆、器材短缺的不足。近千种故障的设置不仅方便、高效，而且超出了实训中所能达到的目标，并消除了不安全因素，达到了“不在车间，胜似车间”的效果。第三，易于教学的组织与管理。由于仿真教学软件在PC机及其网络上运行使用，加之其自动评分与自动记录功能，使得教学的组织与管理更加方便容易。［3］