汽车虚拟仿真在职技高师实训教学中的运用研究

王宏志

(吉林工程技术师范学院，吉林 长春 130052)

一、职技高师传统汽车实训模式的缺陷

在职技高师传统汽车实训过程中，多数的实训方式为一名教师(最多两名教师)同时带一个或者是几个班的学生同时进行实训，教师只能采用分组的方式进行实训，但仍然存在学生过多的问题，只能是教师进行示范，多组同学一起进行观看，一起进行实训，教师不能兼顾到每一名学生，有的学生在实训期间混水摸鱼，所以整个实训下来，有的学生并没有掌握实训内容。另外，在实训过程中，由于分组太多，每次实训的时间太长，学生不能进行重复练习，所以无法牢固地掌握相关知识，导致达不到实训的目的。

职技高师的实训场地和实训费用等问题也是导致其存在缺陷的主要原因。一方面，由于实训经费不足，不能够买到最先进的汽车实训设备，导致实训设备无法及时更新[1]，学生不能学到最新的相关知识，从而不能很好地适应社会的需要；另一方面，由于实训场地不够，无法容纳一些大型的汽车设备，从而导致学生掌握知识不够全面；由于汽车专业的特殊性，需要学生自己对一些设备(部件)进行拆卸和安装，新的实验设备很容易被处于初级阶段的学生弄坏，所以有的实训教师不让学生自己动手操作，导致学生不能真正了解和掌握汽车的构造，使学生对相关知识的掌握仍处于理论阶段。

二、汽车维修虚拟仿真技术

虚拟仿真技术是通过相应的程序设计，将实训时整个真实场景通过计算机展现出来。通过技术处理，使通过计算机模拟的虚拟场景与真实场景更相近。学生可以通过计算机展现的这种虚拟场景，模拟各种真实的实训，了解实训的目的、原理和步骤，从而达到掌握相关知识和技能的目的。随着计算机技术的广泛应用，虚拟仿真技术在实训中的应用越来越广泛[2]。另外，学生电脑及智能手机的普及也是虚拟仿真技术广泛应用的重要原因之一。

在我国，随着教育受重视程度的加强以及企业也越来越重视招收有能力的人才，学校相应地加强了对应用型人才的培养。由于实训环节是培养应用型人才的重要手段，职技高师也注重加强对实训的投入。随着对实训方面虚拟仿真的投入，一方面解决了实训场地不够的问题，学校不用再去购买大型的实训设备，学生可以在实训平台上操作学校没有的实训设备[3]；另一方面，解决了学校实训经费不足的问题。学校不用再担心相应的实训设备被学生损坏，也不用再担心实训设备更新太快的问题，在汽车虚拟平台上可以将内容更新，使学生能及时了解并掌握最新的相关知识。

三、汽车虚拟仿真实训的优点

职技高师汽车实训课程采用了理实一体化教学法[4]。将虚拟仿真技术应用于职技高师汽车实训课程有其自己的特点。

(一)再现真实的汽车场景

在汽车实训中引入汽车虚拟仿真教学方法，通过在计算机上选择合适的软件来完成汽车的整体结构、发动机的安装与拆卸、底盘的安装与拆卸和变速器的安装与拆卸等实训课程。在这种实训过程中，通过反复模拟真实实训场景，学生能够及时发现自身的不足并且通过反复操作软件进行练习，从而达到对其掌握的目的；另外，此种实训能够使带实训的教师对每个学生做出及时有效的评估。此类型实训能够实现多人同时进行同一项目练习的目的，有效地解决了真实实训不能解决的一些问题。

(二)汽车零部件与实物相对应

学生在进入相应的汽车虚拟仿真软件后，点击汽车中相应部位的零部件，立刻出现该零部件的立体图，且此部件的立体图能够进行三维立体旋转，学生可以从各个角度来观察此部件。此种实训模式既解决了实训场地不足的问题又解决了经费不足的缺陷。

(三)每名学生一台计算机

在职技高师的汽车实训中，由于虚拟仿真软件的引入，使实训可以通过计算机来完成。学校可以做到一人一台计算机，学生通过学生端口输入自己的账号和密码进入程序，从而完成实训内容；教师通过教师端口进入程序，来监督学生完成实训的进度及质量。这种实训方式能够使所有参加实训的同学同时进行实训，能够充分调动学生的学习积极性[5]。

(四)避免事故的出现

在传统的职技高师实训中存在一定的事故隐患，所以会存在一定的危险。由于汽车专业的特殊性，在实训场地存在着蓄电池、开关、启动机等设备，大多数进行实训的学生都不进行预习，不能够很好地掌握实训的原理，容易误操作，可能会引起烧坏实训设备、设备短路引起火灾和启动实训机器时出现伤人的情况。由于具有上述危险存在，在实训过程中教师需要时刻提醒学生注意操作的规范性，这样会分散学生的注意力，也会使学生在实训过程中存在很多顾虑，不能够自由发挥。而虚拟仿真实训教学是完全通过计算机来模拟各种实际操作的，没有具体的实物，所以可以完全避免上述各种危险。学生可以集中精神来进行实训，使知识掌握的更加牢固。

(五)虚拟实训与真实实训相结合

在虚拟仿真实训中，学生先对实训内容进行预习，之后在计算机中通过仿真软件对实训内容进行反复操作和练习，从而达到熟练掌握知识的目的。实训教师也可以通过虚拟仿真软件来了解学生对相关知识掌握的程度，可以将熟练掌握实训知识的学生安排到真实实训中进行实操。这种实训方法既能激发学生的学习兴趣又能够避免真实实训中存在的各种危险，还能够延长真实实训中的设备的使用寿命，从而达到降低花在实训设备上费用的目的。

(六)极大地满足学生的不同要求

职技高师的汽车专业具有自身特点，需要学生具有很丰富的专业知识及很强的实操能力，为了实现既定的教学目标，使学生更好地适应社会的需求，需要职技高师汽车专业的教师对本专业学生进行有针对性的指导，但由于师资力量的匮乏而使此项工作很难开展。随着将虚拟仿真引入实训当中，学生可以通过软件模拟的方式，针对自己的薄弱环节来反复进行实操练习。通过这种虚拟实训，当所有的同学都掌握了实训内容后，就可以进入真实实训阶段。

(七)有效地解决了场地、设备不足和实训经费短缺问题

随着经济的飞速发展，汽车逐渐成为人们的主要交通工具，汽车更新的速度也逐渐加快。为了更好地适应社会，学生不仅要牢牢地掌握专业知识，还需要不断地对知识进行更新。一些职技高师院校由于受校园面积和经费的限制，致使实训的设备较陈旧，不能够做到及时更新换代，没有办法满足本校学生更新知识的需求。将虚拟仿真软件引入到职技高师实训中来，从根本上解决了实训场地、设备不足和经费短缺的问题，因为虚拟仿真软件与汽车设备相比，价格低廉，而且只需要能运行软件的计算机，使每个学生都能同时进行模拟实训，在反复练习中将专业知识掌握得更牢固，使教学效果更好。

(八)教学与考核一体化

传统的职技高师实训成绩由平时成绩、实操成绩、实训报告成绩组成。由于实训的学生人数远远超过教师人数，在实训过程中，带实训的教师不能够完全掌握每一位同学的平时表现情况，只能注意到表现特别好和特别不好的同学。教师只能通过考核环节了解每位同学的学习情况。在虚拟仿真实训中，学生的每一步操作都被计算机所记录，最后会给出每一位同学的综合成绩。实训教师就可以通过虚拟仿真软件来掌握学生对知识的掌握程度。

(九)教学内容立体化，易于理解

在职技高师的汽车虚拟仿真实训中，通过虚拟仿真软件将汽车及其零部件在三维空间里展示出来，具有立体效果，使学生有身临其境的感觉，更利于学生对知识的理解与掌握，从而能够提高学生的学习效果。

(十)理论与实践相结合

职技高师汽车专业具有其特殊性，学生在学习完理论课之后，需要立即进行实操训练，这样才能使学生更好地掌握汽车的相关知识。但由于实训场地及实训人数的原因，往往理论学习与实操训练不能达到完美的结合。两者一旦脱节，学生将会忘掉所学到的理论知识，在实训时还需要重新对理论知识进行梳理，从而降低了学习效率。虚拟仿真实训不受场地和人数的限制，使学生的理论学习与实际操作两者相结合，提高教学效率。

四、职技高师实训引入虚拟仿真软件的策略

为确保职技高师汽车专业虚拟仿真实训的顺利开展，首要解决的问题就是虚拟仿真软件的来源。总而言之，获得虚拟仿真软件有3种途径。第一，向软件公司进行购买。通过这种购买的方式来获得虚拟仿真软件的办法，在一定程度上会节省出售方与购买者的时间、精力和金钱。由于虚拟仿真软件具有一定的针对性和特殊性，购买来的仿真软件并不一定适合本校的指定专业或者说在某些环节上会与本校指定专业有出入，所以在购买软件时一定要得到专业教师的认可；第二，通过校企合作开发的方式来获得虚拟仿真软件。在这种形式中，一线教师根据自己的经验，向开发公司提出具体的方案和关键的步骤，而开发公司依靠自己具有雄厚实力的研发团队，来完成此虚拟仿真软件的开发，并提升软件的适用性和实用性；第三，自主研发。对于有相关能力的院校，可以鼓励教师依据本校的特点来自主研发仿真软件。

五、职技高师实训引入虚拟仿真软件的成效

职技高师汽车专业在实训中引入虚拟仿真软件，将虚拟实训引入到教学中，此种举措在多方面取得了显著的成效。首先，在经济方面，能够为学校节约大批经费，主要是因为学校原来的汽车实训属于真实实训，为了完成教学任务和教学目的，学校需要购买汽车发动机、底盘、变速器、整车以及相应的实训设备供学生在实训过程中使用。由于经济的快速发展，这些实训设备也需要及时地更新，才能提高学校的教学质量和学生的技能水平；虚拟仿真实训是在计算机上完成的，不需要更换实训设备，只需要花费少量经费来更新相应的软件，这就大大地降低了实训的费用，学生可以在计算机上反复进行练习，直到将汽车相关知识完全掌握为止，大大地提高了实训效率[6]；其次，在实训场地方面，虚拟实训仅需要少量的场地来放置计算机，为学校节省了大量的空间。虽然虚拟实训需要场地小，但通过不断对仿真软件的更新，来达到更新实训设备的目的，使学生能够了解并掌握最前沿的汽车知识，做到与时俱进。最后，在安全方面，由于虚拟实训不需要真实的汽车零部件及实训设备，所以能够避免真实实训中的安全问题的出现，从而避免在实训过程中出现意外事故，带实训的教师可以放心地让学生自己去操作软件。

六、结论

综上所述，在职技高师的汽车实训中引入虚拟仿真实训，这种新实训方式能够克服传统的真实实训教学模式在场地、经济以及安全等方面的缺陷。虚拟仿真实训是完全在计算机上完成的，所以可以不受实训场地的限制并能为学校节约购买设备的费用。由于虚拟仿真实训完全是在虚拟的环境中进行的，所以可以避免真实实训中安全事故的发生。另外，虚拟仿真实训不受场地和学生人数的限制，参加实训的学生可以在虚拟平台上反复进行练习，直到掌握实训的所有内容，大大提高了实训效率和质量。