仿真软件在中职《汽车机械基础》教学中的应用探讨

2020-04-03杭州市交通职业高级中学陈宁洁

汽车维护与修理 2020年4期

杭州市交通职业高级中学曾龙，陈宁洁

1 中职《汽车机械基础》的教学现状分析

（1）教材分析。中职《汽车机械基础》（第二版）由机械工业出版社出版，属于国家汽车运用与维修专业的课程改革成果教材，采用项目教学法，重视教学理论与实践一体，可操作性强，尤其是机械传动部分的结构原理，如雨刮器中的曲柄摇杆机构、发动机中的配气机构、汽车刹车系统等章节讲解透彻。教材从项目四到项目七部分内容以学生动手操作为主，实际教学中存在耗费材料、耗费时间、实践操作类型单一等缺点。

（2）学习难点。中职学生学习目标不够明确，学习基础相对薄弱，缺乏学习兴趣，接受能力较弱，遇到难懂、难学和深奥的知识点很容易出现厌学、畏学的情绪。学生在学习本课程的过程中会遇到如下知识难点：补画三视图、机械传动结构特点、零件材料名称、液压传动路线分析等，尤其是机械传动部分中的铰链四杆机构判别、凸轮机构、带传动和链传动等，学生在参加中职会考和中高职考试时会碰到相应考题，而这些知识点学生掌握得非常薄弱。

（3）教学中存在的问题。课程改革初期，教师根据教材的编写要求，采用理论与实训相结合的教学方式，发现有些教学内容如判别铰链四杆机构、链传动和带传动等存在教学场地需求紧张的问题，学校也根据课程需求安排整周小班化实训，但会出现各班教学进度不一且实训方式单一的问题，导致教学效果不理想。教师为解决这一问题，往往采用公式法、灌输式教学等比较机械的教学手段，让学生死记硬背相关知识点，达到考试速成的目的。

2 仿真软件的特点和教学应用情境分析

2.1 利用仿真软件教学的特点

（1）仿真软件简介。仿真软件是计算机开发者专门开发出来进行仿真的一款计算机软件。它的诞生、应用与发展和计算机、云计算、人工智能、数字建模等互联网技术相辅相成。目前比较流行的是虚拟现实仿真软件，本文运用的仿真软件全称为机械零件实验仿真，由西北工业大学机械零件实验室开发，专为机械零件课程开发的教学软件，其最大特色是应用虚拟技术模仿机械传动路线，模拟机构运动规律。

（2）仿真软件教学特点。教学中，仿真软件具有生动、形象的交互式原理动画，能够详尽、逼真地展示实物模型，清晰地表述机械结构、机械传动路线。利用仿真软件教学，学生可以在其创建的情境、会话与协作等学习环境中，利用电脑模拟实训操作，完成对机械结构及运动规律的认识。在教学中，教师利用仿真软件变身为学生主动获取信息的帮助者、促进者，而不是以往的知识传授者、灌输者；学生通过仿真软件转变为信息处理的主要承担者、知识的主动学习者，而不是传统教学中的次要参与者和被动学习者。利用仿真软件教学有助于提高学生的学习兴趣，从而培养学生的实操能力。

2.2 仿真软件在中职《汽车机械基础》教学中的应用情境

根据多年教学经验，笔者发现在中职《汽车机械基础》教学中采用传统教学方法难以破解某些知识点，如判别铰链四杆机构、带传动和链传动等。鉴于学生学情分析、教学场地有限等原因，笔者认为仿真软件可以很好地平衡教学所需，以辅助理论学习。通过仿真软件，可以避免实际操作中的重复制作，可以节约时间和资源，可以更好地引导学生发挥其积极性和主动性，还能为后续的知识点检测尤其是会考和高职考打下坚实的基础。

仿真软件在教学中的具体应用如图1所示。首先，仿真软件可以模拟三视图形成的动画过程，帮助学生建立空间感；其次，仿真软件可以帮助学生建立汽车常用零件模型，以此来识别零件图；仿真软件可以仿真机械传动过程，帮助学生学习铰链四杆机构、带传动、凸轮传动等知识；最后可以仿真汽车液压传动系统的工作过程等。

图1 仿真软件在教学中的具体应用

3 仿真软件在中职《汽车机械基础》教学中的实践

3.1 仿真软件的应用策略

笔者根据仿真软件特征，以判别铰链四杆机构为例，模拟教学环境。首先采用任务驱动法，整合教学图片、动画资源、情景视频，搭建学习网站，然后实施合作探究，利用仿真软件分组模拟、操作讨论。教学中，学生利用仿真软件创建可观察、可操作的虚拟环境，随机输入杆长，通过小组交流讨论找到判别铰链四杆机构类型的要点，最后运用关键因素比较法得到判别方法，完成课堂知识难点的学习，有效地解决了《汽车机械基础》传统教学中的难题。利用仿真软件教学流程如图2所示。

图2 利用仿真软件教学流程

3.2 仿真软件的教学实践过程

下面以判别铰链四杆为例，简述教学实践过程。大致分为情境创建、仿真试验和探究归纳三个阶段。

（1）情境创建。创建汽车雨刮器工作过程，让学生感受真实情境，以该机构的结构及运动规律引发思考，提出学习任务一，如铰链四杆机构的组成，铰链四杆机构的杆件运动特点等，让学生观察、讨论，借助教材完成任务一。

（2）仿真试验。通过任务一，学生得知铰链四杆机构是由机架、连架杆和连杆组成，而连架杆分为曲柄和摇杆两种。教师演示模具，引导学生发现该模具在探究时只能改变机架位置而不能改变杆长，导致无法得出完整的结论。学生分组合作，打开仿真软件代替模具，随机输入杆长和改变机架位置，得到无限种运动形式，然后学生讨论探究发现判别铰链四杆机构的方法，具体分为两个环节：“独具慧眼”和“敢想敢做”。

图3 仿真软件软件界面（截屏）

在“独具慧眼”环节中，引导学生运用仿真软件，随机输入数据，反复试验直到成功，如图3所示，同时记录各种类型铰链四杆机构的数据，运用仿真试验对比法，分别对比各组内的机构动画，分析异同点，找出判别铰链四杆机构的关键要素——杆长，从而完成任务二。

在“敢想敢做”环节中，继续沿用任务二中的杆长，引导学生在相同数据的前提下，随意变动机架，然后进行仿真，发现机构具有不同的运动规律，小组讨论得出判别铰链四杆机构的关键要素——机架的位置。

（3）探究归纳。仿真试验过程让学生积累了大量的判别素材，引导学生寻找各种机构类型的共同点，如找到双曲柄机构的仿真数据，发现杆长关系为“最长杆+最短杆≤其余两杆之和且机架为最短杆”；找到曲柄摇杆机构的仿真数据，发现杆长关系为“最长杆+最短杆≤其余两杆之和且机架为连架杆”；找到双摇杆机构的仿真数据，发现杆长关系为“最长杆+最短杆≤其余两杆之和且机架为连杆，或最长杆+最短杆＞其余两杆之和”。

3.3 仿真软件的实时测评

应用仿真软件教学对学生学习有着重要的导向和激励作用。首先，学生登陆学习网站，进入学习评价系统，选择正确的选项，若成绩不理想，还可以重复测验，以达到巩固基础知识的目的。其次，软件提供两组铰链四杆机构的数据，学生计算分析其类型，并利用仿真软件验证自评，最后，学生选择由4根杆件组成的雨刮器简易模型来计算，把理论知识应用于实践。

3.4 应用仿真软件教学的注意事项

在应用仿真软件教学中，要注意以下事项。

（1）注重教师引导，分层次小组合作。对于自主学习能力不强、观察能力弱的学生，教师要加强沟通引导，及时答疑。另外，要根据学生层次进行分组，学习能力强和弱的搭配，教师要鼓励小组成员间互相帮助，通过分层次小组学习、教师及时引导和互联网学习平台等多种方式提高学生学习效率。

（2）探究教学新模式，鼓励学生创新。教师要勇于探究教学新模式，并鼓励学生多创新。在探究与创新过程中，教师与学生应不断探索、创新、尝试、应用、归纳、改善和提升，才能渐入佳境，寻找到更好的方法途径。仿真软件试验过程中只有多次尝试，多思考，才能找到规律。

（3）落实监督措施，提升教学质量。笔者在教学中发现，部分教师和学生对电脑操作课程不太重视，学生偷懒，教师也听之任之，让学生存侥幸心理，不积极参与课堂操作，课堂教学质量低下。为了保证教学质量，教师要严格落实监督措施，加强课堂监管，把课堂教学任务与学生兴趣爱好结合起来，充分调动学生的课堂积极性，让每一位学生都能真正参与到教学中来，提高教学质量。