仿真軟件在汽車維修實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用*

王建鋒 陳香香

鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鄭州 450121

作者：王建鋒，助教，碩士，研究方向?yàn)槠囯娍丶夹g(shù)的教學(xué)和研究。

汽車維修作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，要求學(xué)生有較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力，所以實(shí)踐教學(xué)是汽車維修課程教學(xué)的重要組成部分[1]。雖然各高職院校在實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方面都有很大投入，但仍存在諸多困難，如學(xué)生人數(shù)多、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目多、技術(shù)更新快、設(shè)備維護(hù)復(fù)雜等問(wèn)題[2]。運(yùn)用仿真軟件模擬學(xué)生實(shí)訓(xùn)的場(chǎng)景和項(xiàng)目，使學(xué)生在普通計(jì)算機(jī)上就能完成常規(guī)的課程實(shí)訓(xùn)，將成為今后高職院校進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革的一個(gè)重要方向。

1 汽車維修仿真軟件概述

汽車維修仿真軟件是運(yùn)用三維仿真技術(shù)培養(yǎng)汽車維修技能人才的軟件產(chǎn)品，它是專為汽車維修操作技能的教學(xué)、實(shí)訓(xùn)和考核而開(kāi)發(fā)的互動(dòng)型仿真軟件，其最大特色是應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的“真三維全互動(dòng)”特性，使其比三維動(dòng)畫的非交互性有了質(zhì)的提高[3]。下面介紹汽車維修仿真軟件在具體功能上的特點(diǎn)。

1)詳盡、逼真的實(shí)物模型。具備汽車各個(gè)零部件的三維實(shí)物模型，不但包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、ABS等汽車主要零部件的模型，而且包括各類傳感器、油路、電路等較小的零部件的實(shí)體模型，所有模型都按照實(shí)物尺寸建模，反映了部件的真實(shí)結(jié)構(gòu)。

2)生動(dòng)、形象的交互式原理動(dòng)畫。動(dòng)畫演示采用交互式二維圖形技術(shù)，生動(dòng)、形象地演示了各系統(tǒng)的運(yùn)作過(guò)程和原理。用戶可以自己操縱油門、剎車、離合器和檔位來(lái)控制原理動(dòng)畫的演示過(guò)程。

3)清晰、直觀的三維運(yùn)動(dòng)仿真。模型增加半剖、透明等顯示方式，用戶可以清晰、直觀地查看到原本無(wú)法看到的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部狀態(tài)和原理?；?dòng)式的設(shè)計(jì)，使得用戶可以自由地切換檔位和調(diào)節(jié)速度，在三維模型的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中看到相應(yīng)的變化，并給出相應(yīng)檔位的動(dòng)力路線的文字說(shuō)明。

4)獨(dú)具特色的故障設(shè)置與檢測(cè)。用戶可以設(shè)置1000多個(gè)各類汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、變速器系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和ABS系統(tǒng)的故障。設(shè)定故障后，相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)電路狀態(tài)值、排放值、油路壓力或進(jìn)氣管真空度會(huì)相應(yīng)改變。此時(shí)，用相應(yīng)的測(cè)量工具去測(cè)量，可以看到改變后的值。在找到故障部件并修復(fù)它后，系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和故障部件的狀態(tài)將恢復(fù)正常，同時(shí)相關(guān)的測(cè)量值也恢復(fù)正常。

5)特別設(shè)計(jì)的零部件裝配功能。汽車維修最基本的技能是零部件的拆卸和裝配，軟件的裝配界面分為裝配區(qū)和零件擺放區(qū)，待裝配的零件模型有序擺放在零件擺放區(qū)，有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的裝配習(xí)慣。將擺放區(qū)的零件模型拖入裝配區(qū)進(jìn)行裝配。軟件提供了多個(gè)特定的裝配視角，以便學(xué)生在合適的位置進(jìn)行裝配。只有按特定的裝配順序進(jìn)行裝配，才能完成裝配任務(wù)。否則將無(wú)法裝配，并且軟件會(huì)給出提示。

2 汽車維修仿真軟件在汽車維修實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

在汽車維修過(guò)程中，拆卸與裝配消耗的時(shí)間決定了維修作業(yè)的速度，從而直接影響維修任務(wù)的完成。要想又快又好地完成維修任務(wù)，必需熟練掌握汽車各總成部件的拆裝規(guī)范，做到心中有數(shù)[4]。俗語(yǔ)說(shuō)：“修理匠，拆了上，不怕不熟就怕忘?！闭莆找?guī)范的分解、裝配與調(diào)整方法，是一個(gè)維修工必須具備的基本技能。

圖1 前輪制動(dòng)器的分解操作流程

基于宇龍汽車維修仿真軟件的汽車前輪制動(dòng)器拆裝流程分析：前輪制動(dòng)器分解操作流程如圖1所示；前輪制動(dòng)器裝配操作流程如圖2所示；前輪制動(dòng)器的拆裝操作界面如圖3所示。

3 汽車維修仿真軟件的應(yīng)用分析

圖2 前輪制動(dòng)器的裝配操作流程

圖3 前輪制動(dòng)器的拆裝操作界面

3.1 汽車維修仿真軟件的優(yōu)勢(shì)

1)汽車維修仿真軟件的應(yīng)用，有利于啟迪學(xué)生思維，豐富學(xué)生想象力。通過(guò)汽車仿真軟件模擬汽車各零部件運(yùn)動(dòng)和工作原理，使學(xué)生都可親身操作虛擬演練。在虛擬演練過(guò)程中，學(xué)生在大腦中獲得教學(xué)的信息，具有生動(dòng)、形象、直觀、感染力強(qiáng)等特點(diǎn)，增強(qiáng)記憶和理解能力。

2)汽車維修仿真軟件的應(yīng)用，能避免學(xué)生在實(shí)驗(yàn)、實(shí)操訓(xùn)練中所帶來(lái)的各種危險(xiǎn)。安全責(zé)任重于泰山，應(yīng)防范于未然。在日常教學(xué)中，教師根本無(wú)法讓學(xué)生直接參與這種實(shí)操來(lái)獲得感性認(rèn)識(shí)，只能采用口授式來(lái)取代實(shí)驗(yàn)。利用仿真軟件進(jìn)行實(shí)操模擬訓(xùn)練，學(xué)生在虛擬實(shí)操環(huán)境中可以放心地做上述操作，并可以自設(shè)故障進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)。

3)汽車維修仿真軟件的應(yīng)用，能適當(dāng)緩解教學(xué)資源緊缺問(wèn)題。隨著科技的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)不斷更新?lián)Q代，學(xué)校為能適應(yīng)科技同步發(fā)展，必需不斷更新實(shí)器設(shè)備。但由于經(jīng)費(fèi)有限，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)設(shè)備少、更新慢。為解決這一困擾，采用仿真教學(xué)不失為一種有效的解決方法。

3.2 汽車維修仿真軟件的不足

1)缺乏實(shí)際實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地親身感知，不利于學(xué)生安全意識(shí)的形成。仿真軟件的使用比較隨意，不會(huì)對(duì)學(xué)生造成人身傷害，這也帶來(lái)很大的弊端，學(xué)生會(huì)養(yǎng)成模擬教學(xué)場(chǎng)景的操作習(xí)慣，在實(shí)際操作中對(duì)安全警惕性不高，很容易發(fā)生安全事故。

2)操作過(guò)程過(guò)于程式化，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生的臨場(chǎng)應(yīng)變能力。仿真軟件是事先經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)好的，所以操作模式是固定的，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作時(shí)會(huì)遇到許多突發(fā)狀況，工具和方法的運(yùn)用不能死板硬套，要具有一定的隨機(jī)應(yīng)變能力。

3.3 汽車維修仿真軟件的發(fā)展思路

1)隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)不斷增加仿真數(shù)據(jù)庫(kù)容量，增強(qiáng)虛擬仿真效果。由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件的限制，使汽車仿真軟件的運(yùn)行速度不高、車型比較單一。應(yīng)繼續(xù)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)，并開(kāi)發(fā)出更多現(xiàn)有車型的仿真程序，使汽車仿真軟件的仿真效果和理論教學(xué)相匹配。

2)虛擬仿真教學(xué)可以作為實(shí)物實(shí)踐教學(xué)的有益補(bǔ)充，但不能完全替代實(shí)物實(shí)踐教學(xué)。汽車維修仿真軟件應(yīng)根據(jù)不同實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)確定虛擬教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和仿真工具，并在虛擬仿真教學(xué)前后加入實(shí)物實(shí)踐教學(xué)，使兩者相輔相成，相互促進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

仿真軟件應(yīng)用于汽車維修教學(xué)中，是對(duì)實(shí)物實(shí)訓(xùn)教學(xué)的補(bǔ)充、完善和擴(kuò)展，能夠保證實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)中具有良好的開(kāi)放性和具有真實(shí)感的交互，必將引發(fā)實(shí)踐教學(xué)領(lǐng)域的深刻變化，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)也將成為實(shí)踐教學(xué)改革的一個(gè)重要方向。虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展水平直接影響實(shí)訓(xùn)教學(xué)中經(jīng)費(fèi)支出和教師工作量，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，合理利用仿真軟件進(jìn)行汽車維修實(shí)踐教學(xué)，將對(duì)高等職業(yè)教育的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

[1]王一剛,張君維.仿真技術(shù)在汽車檢測(cè)與維修教學(xué)中的應(yīng)用初探[J].科學(xué)咨詢,2011(4):70.

[2]Burden G C, Coiffet P. Virtual Reality Technology[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.

[3]單增郎杰.虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用,2010(5):178.

[4]楊文.仿真技術(shù)在汽車維修教學(xué)中的應(yīng)用[J].汽車維修,2010(1):21-23.