虚拟仿真技术在汽车维修教学中的应用

2018-07-14钟杰鹏

时代汽车 2018年4期

钟杰鹏

广东省理工职业技术学校广东省广州市 510500

21世纪以来，科学技术更新换代的速度越来越快，传统行业在这种强大的压力下需要不断地完成自我更新和升级。近几年，虚拟仿真技术成为发展速度最快的新技术之一，而且在很多行业使用的广泛程度也在逐年攀升。对于汽车行业而言，维修教育水平和汽车工业技术的发展速度是要成正比的，但目前还不能完全满足这样的要求，所以是否需要使用新技术来满足这样的要求是一个值得考虑的问题，而虚拟仿真技术和汽车维修教学融合产生出的火花，能为传统的汽修教学提供新的技术手段，从而提升教学水平。

1 汽车维修训练系统近况

虚拟仿真技术有很多优点，特别是在用户体验和人机交互两个方面有着很好的运用，这就给了传统的用实物汽车来进行维修教育的方式巨大的冲击，当然，从技术的优势和前景的广阔程度上来说，虚拟仿真技术是教育技术史上一个伟大的技术创新。

在传统的教学模式中，实物汽车是主要的教学对象，课本为辅助材料，针对故障模式和汽车类型的不同，传统的教学手段就是老师手把手对实物汽车进行拆解或对汽车的局部进行拆装来给学生现场授课，这样的教学方式从汽车产生一直延续至今，在整个汽车历史的变化中起着很重要的作用。但是，汽车技术的更新换代和教育技术的不断创新，让传统的用实物汽车拆装维修的教育形式暴露出许多弊端，具体表现如下：

（1）汽车技术更新换代的速度越来越快，新型的以混合动力和其他动力为核心的技术正在对传统的以变速箱、发动机为核心的技术造成巨大的冲击，大背景下有关汽车维修的教育很难满足汽车技术发展的需要。

（2）以实物汽车作为教学对象的传统的汽修教育方式，不能满足国家对汽修专业人才的需求，也不能较好地适应现代教育技术的更新发展。

（3）从事汽车维修教育的教育者要先以提升自己的业务为出发点，弥补自身能力上的不足，破除思维的定势，这样才能让新型的技术更好地运用到具体的教学中，从而帮助新技术运用推广。

2 关于汽车维修训练的需求分析

（1）全国范围内汽车保有量在持续上涨，有分析指出，每年在全国范围内至少要新增30万的汽修从业人员，而这些从业人员在上岗时不仅需要有扎实的专业基础知识，还需要有一定的专业技能。现代人更加注重服务的质量和效率，这就使得汽修从业人员还必须具备良好的检测、诊断、拆卸、调整、重装、仪器维护等等维修核心技能，所以，中专类的汽修学校在对汽修专业学生进行实训时要提出更高的要求，而且必须对传统的教学形式进行创新和改进[1]。

（2）将虚拟仿真技术通过计算机引入到教学领域中，能帮助学生更好地学习，这样的教学方式比老师照本宣科的按照课本讲课更有吸引力，因此，以整个汽车维修行业的职业能力为基础，开发出带有实训功能的汽车维修教学的多媒体仿真教学模拟软件，从各方面而言，都是具有重大现实意义的举措。

（3）计算机中的仿真模拟教学比较适合汽车维修专业理论知识的学习和后期的实际操作实训，通过使用虚拟仿真软件，能帮助学生更好地掌握各系统的工作原理、各种设备的使用方法以及故障的判断、处置方法，为学生毕业后从事汽修类工作奠定坚实的基础。

3 开设虚拟仿真实训的意义

学校开设有关虚拟仿真实训的课程，利用维护教学软件能在很大程度上促进教学的开展，既能为学校节省部分教学资金和资源，还能帮助学生增强理论，提升其技能水平。

3.1 让老师们从重复的讲解中解放出来

有车一族都知道，一次全面的汽车维护保养需要耗费约2h，而要让授课老师将这些步骤逐一进行讲解，包括其中所需要的工具、操作要领、如何操作等等，可能花费一上午的时间也只能给一个班讲一遍，但如果能使用虚拟软件，就能用软件来进行实际的演示，同时配上老师的讲解，可以帮助学生更好地学习和记忆，学生还可以通过自己的喜好来进行选择性的学习，老师也可以在讲解的过程中让同学们随时提出问题和不懂的地方，针对问题进行解答，这样也能让传统的一个老师对多个学生的模式转变成一个学生对一台模拟机的有针对性的授课、学习模式。

3.2 节约教学资源

学校常年开设实训课，而需要参加实训的学生也较多，长此以往，势必会造成实训工具和设备的磨损，很多学生在实训中都会出现多多少少的失误操作，这也会从某种程度上导致车辆的损坏，造成的损失是不可估计的。如果能改用虚拟软件来上课，就算使用频率再高，也不会对实物设备造成损坏。让学生们掌握正确的方法后再去操作实物，就会保证在最小程度上对设备造成损坏，由此可见，虚拟软件能让实验经费有很大的节约。

4 利用虚拟仿真技术提升汽车维修教学效率

4.1 教学内容及其特点需求分析

将虚拟仿真技术运用在汽车的维修教学之中，主要是依靠虚拟仿真技术中有关汽车维修的教学体统来完成的，整个教学内容主要由汽车的总体构成、汽车的工作原理、各分系统的检测、各零配件的拆装、故障的诊断处理、仪表的维修运用6个方面构成。改进教学模式能在一定程度上促进教学质量的提升，教育和汽车两个方面新技术的不断发展，促进了汽车维修教学模式的不断创新和改变[2]。就目前而言，汽车维修教学的特点主要表现如下：（1）汽修的专业性很强，这其中又细分为很多类别，这就要求从事汽修的人员不仅要具备扎实的理论基础，还要有一定的实践经验，将这两者进行充分的融合，才能帮助从业人员熟练地掌握好基本的维修技能。（2）使用虚拟仿真技术进行汽车维修教学，能让学生们更快的掌握汽车各部分的架构，帮助其熟悉从汽车总体结构到各个分系统的原理结构，以及各检测设备的使用方法、汽车故障时的判断方式以及如何采取有效的措施进行处置等等，能为学生今后从事汽修工作奠定坚实的基础。

4.2 “虚实结合”的教学模式

利用虚拟仿真技术进行汽车维修教学关键就在于利用三维数字进行建模，教师首先要对汽车整车进行数字建模，其次对汽车的各零部件进行数字建模，最后对汽车的工具、仪表灯辅助的维修手段进行数字建模。学生通过虚拟仿真技术能对汽车的各种数据进行更为详尽的了解。如汽车各零部件、整车、工具仪表辅助的维修手段等有关的数据，这些数据包含外部尺寸、内部结构框架、内部电路的走向和布局、各零部件的具体位置等数据资料，学生通过仿真技术能清晰明确的了解汽车的结构。进行实训课程是，可以通过虚拟仿真技术使学生对所学知识有一定的了解，然后进入实训车间进行拆装学习，这样既能减少零部件的损耗，还能提高学生的学习效率。

4.3 教学过程

进行汽车维修虚拟教学时，教师首先要进行教学演示，用虚拟技术对汽车的各个部件进行讲解，其次，要引导学生对三维模型进行探索，并要求学生在摸索汽车模型的同时要识记各个部位的名称及其安装顺序，通过多次的尝试进行正确的组装。之后将学生带入实训场地，教师先进行操作，学生在旁观看，随后由学生进行实物操作。整个过程以学生为主导，教师作为引导者进行补充。