高職汽檢專業(yè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用研究

鄭堯軍等

摘要：針對高職工科類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中實(shí)訓(xùn)設(shè)備、師資與學(xué)生間配比協(xié)調(diào)的難題，圍繞汽車檢測與維修技術(shù)專業(yè)故障診斷核心能力主線，綜合運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)，結(jié)合工作過程導(dǎo)向的理實(shí)一體化教學(xué)模式，研究虛擬仿真實(shí)訓(xùn)在專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的“210教學(xué)模式”應(yīng)用方案，整合視頻互動系統(tǒng)、在線實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)、仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)等教學(xué)資源，開發(fā)了以虛擬仿真實(shí)訓(xùn)為核心的專業(yè)仿真中心（網(wǎng)站）。通過“210教學(xué)模式”推動虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源的綜合應(yīng)用，較好地滿足了現(xiàn)有理實(shí)一體化現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)教學(xué)的要求，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)課程學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)時空的有效轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：汽檢專業(yè)，虛擬仿真，210教學(xué)模式，應(yīng)用研究

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）04-0155-02

1 現(xiàn)狀與問題

隨著我國汽車專業(yè)后服務(wù)市場的快速發(fā)展和汽車后服務(wù)技術(shù)性人才的高速潛在需求，高職汽車檢測與維修技術(shù)專業(yè)在專業(yè)建設(shè)目標(biāo)定位上，根據(jù)地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，提出了汽修高技能人才的核心是故障診斷能力，確立了汽檢專業(yè) “以故障診斷能力培養(yǎng)”主線的人才培養(yǎng)目標(biāo)，并以此構(gòu)建了以故障診斷能力培養(yǎng)為主線，以面向?qū)W生自主學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)共享教學(xué)資源拓展為措施，以面向?qū)嵅倥c虛擬實(shí)訓(xùn)結(jié)合的課程配套設(shè)備研發(fā)與仿真實(shí)訓(xùn)平臺開發(fā)為保障的汽檢專業(yè)課程體系[1] [2]。

高職汽車檢測與維修技術(shù)專業(yè)作為工科類專業(yè)，存在著工科類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中實(shí)訓(xùn)設(shè)備、師資與學(xué)生間配比協(xié)調(diào)的常規(guī)性難題，進(jìn)而導(dǎo)致職教教學(xué)面臨實(shí)習(xí)難、實(shí)訓(xùn)難等一系列問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1） 整車或各種汽車實(shí)訓(xùn)設(shè)備價格總體上都比較高，盡管近幾年國家、地方政府在財政上對實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)支持力度很大，但總體上也較難解決生均設(shè)備比，更何況財政投入的資金是采購，對后續(xù)設(shè)備的損耗、維護(hù)則不足。一般情況下，一個教學(xué)班40人左右，在理實(shí)一體化的教學(xué)模式下，配備2名專業(yè)教師，課堂教學(xué)時配備4-8套實(shí)訓(xùn)臺架。這意味著在有限的課堂實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，每套實(shí)訓(xùn)設(shè)備是5-10個學(xué)生使用，1名教師要管理2-4套實(shí)訓(xùn)臺架和20名學(xué)生。如果學(xué)生實(shí)訓(xùn)的目的不明確、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目比較生疏，意味著課堂內(nèi)始終有大量的學(xué)生的大部分時間其實(shí)處于自由狀態(tài)，這種狀況在初期的課程教學(xué)中尤為明顯，學(xué)生真正得到設(shè)備的訓(xùn)練、老師的指導(dǎo)并不多。

2） 初期的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，學(xué)生對設(shè)備的不熟悉，對設(shè)備的故障損耗較大，一方面對設(shè)備造成了過早的損壞，另一方面影響了課堂教學(xué)的實(shí)時開展，有條件的院校實(shí)訓(xùn)室人員現(xiàn)場解決，要么專業(yè)教師在課堂利用了教學(xué)時間來解決故障。因此，因?yàn)閷?shí)訓(xùn)設(shè)備的故障問題導(dǎo)致課堂教學(xué)效率、效果大打折扣的情況時常發(fā)生，盡管專業(yè)教師可以要求學(xué)生在課外利用任務(wù)工單自行訓(xùn)練，達(dá)到彌補(bǔ)課內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)課時不足的問題，但目前高校學(xué)生本身的自主性不足是個難題。

3） 培訓(xùn)周期長。汽車檢測與維修技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是故障診斷分析能力的培養(yǎng)，教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)始終貫徹故障診斷分析的思維過程，對不同的課程，結(jié)合各教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)講解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理，引導(dǎo)學(xué)生如何運(yùn)用各類儀器設(shè)備、故障診斷方法，結(jié)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行診斷分析思維。如果采用常規(guī)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法，在要求達(dá)到同樣的教學(xué)效果條件下，生師比、生均設(shè)備比等難題必然導(dǎo)致培訓(xùn)周期很長。

根據(jù)段丹萍、唐潤華在《高職虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)使用需求調(diào)查分析》[3]一文中的調(diào)查：有近90%的教師希望在學(xué)生實(shí)操前能進(jìn)行仿真練習(xí)，80%的教師傾向于課堂教學(xué)操作演示，50%的教師傾向于學(xué)生實(shí)訓(xùn)操作的考核，30%的教師希望能夠直接替代實(shí)際的實(shí)訓(xùn)操作。對仿真實(shí)訓(xùn)的技術(shù)要求和實(shí)現(xiàn)功能上，絕大多數(shù)教師傾向于虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)具備演示、考核、管理等雙向互動功能；90%的教師傾向于虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)二維（2D）和三維（3D）結(jié)合，要求系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性、運(yùn)行速度快等。

為此，我們提出了圍繞汽車檢測與維修技術(shù)專業(yè)故障診斷核心能力主線，綜合運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)，結(jié)合工作過程導(dǎo)向的理實(shí)一體化教學(xué)模式，研究虛擬仿真實(shí)訓(xùn)在專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的“210教學(xué)模式”應(yīng)用方案，通過虛實(shí)結(jié)合的方式對專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行有效補(bǔ)充完善。

2 “210教學(xué)模式”總體方案設(shè)計

“210教學(xué)模式”總體方案設(shè)計的關(guān)鍵在于圍繞“故障診斷能力培養(yǎng)為主線”，梳理以虛實(shí)結(jié)合多層次、立體化的專業(yè)課程體系，通過對課程資源與配套實(shí)訓(xùn)設(shè)備、虛擬資源與實(shí)操設(shè)備配套等分析，構(gòu)建各類資源、信息技術(shù)與教學(xué)模式于一體的資源實(shí)訓(xùn)平臺。資源的多樣性則不受教學(xué)需求的限制，我院目前通過整合視頻互動系統(tǒng)、在線實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)、仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)等教學(xué)資源，初步開發(fā)了以虛擬仿真實(shí)訓(xùn)為核心的專業(yè)仿真中心（網(wǎng)站），其總體設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 以虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺為核心的“210教學(xué)模式”總體方案設(shè)計

“210教學(xué)模式”的“2”，指的是課堂教學(xué)中2名教師，通過視頻互動系統(tǒng)及收錄的資源，實(shí)現(xiàn)對汽檢專業(yè)機(jī)械拆裝調(diào)整類課程的遠(yuǎn)程實(shí)時交流、互動。教師在課堂教學(xué)中，針對課堂教學(xué)不易集中觀察、影響實(shí)訓(xùn)安全等因素的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，利用視頻互動系統(tǒng)，與實(shí)訓(xùn)教師或校外兼職教師在課內(nèi)建立實(shí)時教學(xué)互動。由于視頻互動系統(tǒng)具有實(shí)時畫面錄像、調(diào)整放大倍數(shù)、語音傳輸?shù)裙δ?，既能較好地滿足課堂實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要，同時又能實(shí)時錄像，用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源的編輯、收錄等。由于目前網(wǎng)絡(luò)攝像頭的大量應(yīng)用，簡單的視頻互動系統(tǒng)成本相對較低，單個功能全面、像素高的網(wǎng)絡(luò)攝像頭也已在萬元之內(nèi)了。

210教學(xué)模式”的“1”，指的是課堂教學(xué)中主要由1名專任上課教師，通過汽車在線實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)及相關(guān)的儀器軟件資源，實(shí)現(xiàn)對汽檢專業(yè)電類故障課程的集中故障診斷過程分析，從中穿插系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理等理論知識。此類課程基本可按照理實(shí)一體化的工作過程教學(xué)模式，遵循“集中教學(xué)”→“分組練習(xí)”→“集中反饋”→“強(qiáng)化訓(xùn)練”的教學(xué)模式。

210教學(xué)模式”的“0”，指的是課程的輔助學(xué)習(xí)由不經(jīng)或少經(jīng)教師的指導(dǎo)，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)資源及虛擬實(shí)訓(xùn)資源自主完成學(xué)習(xí)的過程。實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是梳理課程現(xiàn)有的教學(xué)資源，通過汽車在線實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)及相關(guān)的儀器軟件資源，實(shí)現(xiàn)對汽檢專業(yè)電類故障課程的集中故障診斷過程分析，從中穿插系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理等理論知識。

3 虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用研究

汽檢專業(yè)應(yīng)用仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的目的：利用信息手段直觀地展示解決教學(xué)中部分知識點(diǎn)的抽象、隱晦等難題，運(yùn)用虛擬資源解決學(xué)生、設(shè)備間配比矛盾，減少實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損耗率，培養(yǎng)學(xué)生操作、維護(hù)和檢修的技能，培養(yǎng)學(xué)生自我訓(xùn)練的意識和創(chuàng)新能力。布魯納曾經(jīng)指出：“教學(xué)過程是一種提出問題和解決問題的持續(xù)不斷的活動”，較高級的虛擬仿真系統(tǒng)則主要實(shí)現(xiàn)以“發(fā)現(xiàn)問題”→“解決問題”的教與學(xué)形態(tài)，通過仿真進(jìn)入“問題”存在的環(huán)境，有針對性、帶啟發(fā)性地構(gòu)建虛擬情景，再現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中的環(huán)節(jié)，營造人機(jī)交互式“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境， 以“教”為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)”為主，同時在學(xué)習(xí)方式上有目的地實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”向?qū)W習(xí)者通過自身與信息和環(huán)境的相互交流來獲取知識、技能的轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生自身了解錯誤的根由及后果，發(fā)現(xiàn)解決問題的方法，進(jìn)而通過分析、綜合、比較、歸納、推理等高級思維技能圍繞假設(shè)進(jìn)行論證，接近或掌握真理，養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)式的學(xué)習(xí)風(fēng)格和策略，培養(yǎng)提高其高層次的邏輯思維分析、解決問題的能力[4]-[7]。

仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要一定的連續(xù)性、系統(tǒng)性，因此，圍繞本專業(yè)的“故障診斷分析能力培養(yǎng)主線”，建設(shè)統(tǒng)一的仿真實(shí)訓(xùn)平臺是必要的。仿真實(shí)訓(xùn)平臺的建設(shè)是在現(xiàn)有的專業(yè)實(shí)訓(xùn)條件基礎(chǔ)上，方式上通過將課程中開設(shè)的實(shí)訓(xùn)整合為突出單元能力和技能培養(yǎng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)的學(xué)做融合，緊密圍繞實(shí)訓(xùn)體系的綜合改革；具體教學(xué)實(shí)施上，教師一方面需要引導(dǎo)學(xué)生利用好平臺資源，另一方面則在課堂教學(xué)過程中盡量發(fā)揮平臺資源的教學(xué)運(yùn)用，通過發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)，反過來促使平臺資源的拓展建設(shè)與有效利用，形成有效的良性循環(huán)體系。

在具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上，以《汽車電氣系統(tǒng)檢修》課程為例，根據(jù)《汽車電氣系統(tǒng)檢修》課程的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)施方案[8]，圍繞課程的教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)，對課程進(jìn)行整體方案的設(shè)計，從實(shí)踐中提煉，以國家職業(yè)技能大賽、職業(yè)技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)為參照，結(jié)合人對物的認(rèn)知規(guī)律與學(xué)生的教育規(guī)律——（從個體→局部→整體，從識物→判狀態(tài)→故障診斷的規(guī)律），設(shè)計開發(fā)“以故障診斷核心能力培養(yǎng)”為主線的仿真實(shí)訓(xùn)平臺軟件，歸納總結(jié)出部件認(rèn)識→線路分析→部件性能檢測→故障診斷的教學(xué)實(shí)施流程，展現(xiàn)汽車電路/電控類課程的整個教學(xué)環(huán)節(jié)。軟件的設(shè)計與應(yīng)用主要體現(xiàn)為（故障）診斷性邏輯思維的逐步形成與強(qiáng)化，同時將完成診斷思維學(xué)習(xí)過程中所需要的專業(yè)課程知識、技能融入其中，方式上先以知識夠用為原則，以學(xué)生賬號為單位推動促使其對知識技能的自主學(xué)習(xí)訓(xùn)練為目的。針對數(shù)理性推理分析能力的訓(xùn)練，適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)課外游戲活動的輔助，如數(shù)獨(dú)、沙盤推理等純游戲的參與訓(xùn)練邏輯能力。

經(jīng)過近幾年來，我院汽車專業(yè)學(xué)生參加各類技能大賽的經(jīng)驗(yàn)、取得的成績及畢業(yè)后從事崗位情況來看，專業(yè)故障診斷分析推理能力的培養(yǎng)對今后的技術(shù)性職業(yè)發(fā)展空間影響較大，而對職業(yè)生涯起關(guān)鍵作用的，恰恰是在校期間初級階段的仿真性、實(shí)戰(zhàn)性故障診斷能力培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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