交互式仿真技术在汽车拆装实践教学中的应用

2019-06-01李文达王陆峰

职业 2019年3期

李文达　王陆峰

关键词：交互式仿真实践教学游戏

作为内蒙古地区唯一的交通职业技术学院，内蒙古交通职业技术学院的教师一直积极努力地对现有教学模式进行创新探索，致力于寻求一种适合现代交通职业学院学生的教学模式，激发学生的主观能动性，增强汽车专业实践教学环节的教学效果，加强学生与老师的互动交流，强化职业院校学生的专业技能，努力为我国打造一批高素质劳动者和技能人才。

一、汽车拆装实践教学现状

针对汽车拆装的相关课程，自2004年以来，教学模式已经有了很大改进，从传统的理论与实践分开教学，到现在的理实一体化授课，加强了理论与实践的结合，让学生一学习完理论知识直接就动手操作，减少了学生遗忘的可能性。但在这种教学模式下，教学过程中仍然存在以下几个问题。

学院的高职学生自主学习的能力较为缺乏，课上比较懒惰，不愿意主动去学习;高职学生自我评判能力差，在实践训练过程中，容易在操作过程中出现错误而不自知;学生理解能力差，在理论知识掌握不够扎实而直接进行实践时，容易出现操作不当引起安全事故;班级人数较多，为了增加实践教学效果，保证安全，每次教师只能带5～6人去动手实践拆装，其余大部分学生仍然留在教室学习理论知识，实践效率较差，浪费时间;高职学生对传统课堂教学知识的保留率较低，课上学过，课下就忘记了，知识的接收率本就低，又不愿意温习功课，造成一学期下来学习并无成效。

正是由于现在的教学方式存在这些问题，所以广大教師急需在汽车拆装课程上融入交互式仿真技术进行教学，改善教学中存在的问题。

二、交互式仿真技术在汽车拆装实践教学中应用的必要性

交互式仿真技术教学是采用虚拟现实仿真技术，将汽车零部件如自动变速器三维立体模型导入到仿真平台内，借助于VR眼镜，给学生一种沉浸式的体验，让学生在虚拟环境中体验真实的操作，而且可以通过数据手套全方位采集学生手部动作，让学生在虚拟环境里动手感受真正的触摸体验。

1.激发学生主观能动性

传统的仿真软件都是采用视频播放教学或通过鼠标点击实践装配零件的爆炸分解图展现在学生面前，可依然无法高效调动学生的积极性。现在的高职学生特别喜欢交互式仿真类的游戏，热爱积极探索未知的区域，想要去体验摸索，喜欢在虚拟环境中沉浸式的感觉。交互式仿真技术平台就是当学生在戴上VR眼镜和数据手套后就有一种身临其境的感觉，就像置身于游戏当中，虚拟手会随学生手部动作，让学生不自觉的想要去发掘探索，交互式仿真技术融入教学就是抓住学生喜欢摸索体验操作的特点。

2.增加了自我评判环节

现在的实践教学环节中，教师无法保证全程检验每个学生拆卸、安装过程是否正确，比如在变速器内部丢掉一个螺栓、垫片，安装完成后无法看见内部结构。而在交互式仿真教学过程中，学生无论是进行哪一部分的操作，一旦出现错误时，比如落下零件和安装方法不正确，系统都会提示学生错误，直至学生安装正确为止，让学生能够对自己的拆卸安装过程有一个正确的判断和认知。这激发了学生寻求正确拆装路径的兴趣，加强了理论知识的巩固，减少了学生的懈怠情绪。

3.增加实习的安全性

实践教学环节开始前，教师都会反复强调容易出安全事故的操作步骤，提醒学生注意，以免操作不当使得零件或工件掉落，造成砸伤等事故，但部分高职学生听课效果不佳，直接实践操作时仍旧会有些操作不当，存在安全隐患，所以在实践过程中，学生的拆装练习必须全程在教师指导下进行。交互式仿真实践平台是在虚拟的环境中进行的，不存在这样的安全隐患，甚至在出现不当措施时会提醒学生注意，当学生能够熟练正确掌握拆装技能后再针对汽车进行练习，大大提升了实践过程的安全性，也缓解了教师的授课压力。

4.提高了课堂效率

以笔者授课的班级为例，学生共有30人，一次实习小组5人，其余25人全都在复习理论知识。由于高职学生的自我约束能力较差，自习效果不佳。而采用交互式仿真技术授课，可以让全班30人同时进行仿真实践的操作，每一位学生可以有充足的时间进行拆装练习，当学生能够熟练正确的拆装自动变速器时，再对车辆进行拆装操作，这样每个学生的实际操作时间增加了。同时教师可以通过交互式仿真技术操作平台检查每一位学生的操作过程，解答学生的遇到的疑难问题，增加了教师与学生之间的互动交流。

5.增强课堂的保留率

所谓课堂保留率指的就是一堂课结束后学生真正理解记忆的知识保留了多少。一直以来教师的单一输出授课方式是保留率最低的模式，所以现在课堂上面增加了很多学生与老师之间的互动，尽量课堂上面都是以学生为重，引导学生思考，即使这样知识的保留率仍然不高。有专家曾针对交互式仿真技术做过相关实验，因为高度交互沉浸式的体验，学生快乐地学习，加深了知识的理解和记忆，保留率有了明显的提高。

6.增加课下复习时间

为了保证学生的实习安全，拆装过程全程在教师指导下进行，那么课下的实践练习学生无法单独练习，学生无法单独完成课下复习的过程，这又造成了资源的浪费。而采用交互式仿真技术后，学生可以在非上课时间自由练习，增加了复习时间，大大提升了知识的保留率。

7.减少了追加投入成本

为了锤炼学生的专业技能，必然要加大学生实践操作的训练，内蒙古交通职业技术学院每年都要投入大量的资金购置设备，而由于学生技术水平不够专业和经过多次反复的拆装训练，即使专人维护保养，设备的损耗也是巨大的。而引入交互式仿真平台后，设备的损耗造成的追加投入会大大减少。

众所周知，当汽车企业更新换代飞快，为了保证学生顺利的与工作岗位接轨，实践环节必然要跟上时代的脚步，所以设备的更新也是必不可少的，采用交互式仿真平台后，仅需要更新数据库就可以让学生练习到最前沿的设备，大大减少了新设备教学资金的投入。

三、汽车拆装实践教学改革的新举措

1.实践教学资源及时更新

汽车相关专业实践设备价格高昂，而现代汽车发展迅猛，受地域和资金条件限制，实践车间不能购置所有车型设备，更不能及时更新换代。交互式仿真平台的建立只需要定期及时更新资源库，减轻了高职院校教学资金负担，降低了汽车拆装实践设备损耗费用，同时也使学生能够获得最新的实践设备信息，体验理虚实一体化的便利。

2.加强实践教学课堂环节设计

除了利用资源库已有的汽车拆装模型以外，还要增加情景模式，让学生有一种沉浸在游戏环境中的感觉，激发学生探索摸索的兴趣，通过一步步的练习基本操作，教师需要设置关卡，每完成一步提示则进行下一步的操作，层层递进引导学生完成整个拆装过程。同时针对发动机等需要检修的课程环节还需要增设故障，以游戏的方式吸引学生，使学生主动打开电脑，带上VR眼镜和数据手套。

3.建立合理的智能测评体系

学生通过交互式仿真实践平台学习后还可以进行测验考试，通过系统后台数据测算分析，可以得出学生模拟拆装的分数，能够及时反馈学生的操作考试信息，学生可以及时改正。交互式仿真技术平台得出的成绩纳入期末考试成绩，在传统的考试模式的基础上融合高科技测评成绩，学生对于这种新颖的测算方式也非常感兴趣，这调动了学生的主观能動性。

4.增强专业教师关于交互式仿真技术实践平台的培训学习

为进一步提升交互式仿真教学效果，任课的专业教师必须加强交互式仿真技术实践平台的学习培训，能够熟练应用软件的教师端与学生端。在培训的同时也能提升教师的专业技术水平和实践教学能力，可以更好地实现教学的双向性，在学生中树立教师的威信，提高教学效果。