車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的必要性探討

張國(guó)榮

【摘 要】車輛工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)，能夠使學(xué)生在開(kāi)放、自主、交互的虛擬環(huán)境中開(kāi)展高效、安全且經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而達(dá)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以實(shí)現(xiàn)的教學(xué)效果，尤其對(duì)于那些涉及高危或極端環(huán)境、不可及或不可逆的操作，以及需要高成本、高消耗的大型或綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想、體系、模式、內(nèi)容、方法以及手段等都產(chǎn)生了意義深遠(yuǎn)的顛覆性影響，同時(shí)建立了學(xué)生的“工程意識(shí)和系統(tǒng)集成”的思想。

【關(guān)鍵詞】車輛工程；虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；中心

汽車產(chǎn)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，節(jié)能與新能源汽車是我國(guó)七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，也是“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃中的十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一[1]。建立完整的車輛工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，對(duì)于探索專業(yè)教學(xué)新模式，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要而深遠(yuǎn)的意義。

1 實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展需要大批創(chuàng)新型專業(yè)人才

隨著《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略的實(shí)施，我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。如何從汽車大國(guó)發(fā)展為汽車強(qiáng)國(guó)，這是擺在行業(yè)內(nèi)每個(gè)骨干企業(yè)、科研院所和設(shè)有相關(guān)專業(yè)的每個(gè)高校面前的一個(gè)重大課題。對(duì)于高校來(lái)說(shuō)，最重要的使命就是提高車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，特別是要解決目前工程實(shí)踐能力缺乏和行業(yè)創(chuàng)新意識(shí)缺失的核心問(wèn)題。建設(shè)開(kāi)放型、網(wǎng)絡(luò)化、多層次、綜合性的車輛工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，彌補(bǔ)許多真實(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目受場(chǎng)地、成本、安全等因素制約的缺陷，已成為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展時(shí)期培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要載體。

2 培養(yǎng)創(chuàng)新型專業(yè)人才需要更完善的實(shí)踐教學(xué)體系

目前，全國(guó)許多高校的車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)普遍存在“教學(xué)內(nèi)涵相對(duì)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平滯后，師資工程能力薄弱、實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)不夠”的問(wèn)題，原因主要來(lái)自兩個(gè)方面：一是，在培養(yǎng)理念上普遍存在重知識(shí)傳授與智力培養(yǎng)、輕實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)；二是，由于車輛工程專業(yè)的特殊性，許多工程型實(shí)驗(yàn)都是“高成本、高消耗、高危險(xiǎn)性”的，還有不少實(shí)驗(yàn)在高校實(shí)驗(yàn)室中基本上處于“看不見(jiàn)、摸不著、進(jìn)不去、動(dòng)不了”的狀態(tài)，開(kāi)發(fā)一大批優(yōu)質(zhì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)就是解決車輛工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目數(shù)量不夠、內(nèi)容陳舊問(wèn)題的有效途徑。

3 完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系需要更先進(jìn)的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

汽車工業(yè)是機(jī)械、電子、液壓、材料、化工、信息等多行業(yè)高度集成融合的行業(yè)，與車輛相關(guān)的一些實(shí)驗(yàn)運(yùn)行成本高、危險(xiǎn)系數(shù)大、破壞性強(qiáng)，專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)費(fèi)用巨大，一般高校難以承擔(dān)高昂的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行費(fèi)用，尤其有些實(shí)驗(yàn)（如汽車碰撞、風(fēng)洞等）由于投資巨大，利用率較低，不可能每個(gè)高校車輛工程專業(yè)都重復(fù)建設(shè)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)具有不受物理場(chǎng)地、儀器設(shè)備及臺(tái)套數(shù)限制的特點(diǎn)，可以開(kāi)設(shè)各種類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的最大化利用，并彌補(bǔ)實(shí)體實(shí)驗(yàn)的固有缺陷。因此，加強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)，拓展更豐富的虛擬仿真項(xiàng)目，真正培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，是改革和創(chuàng)新車輛工程人才培養(yǎng)手段的必然發(fā)展方向。

4 能在虛擬環(huán)境中開(kāi)展高效、安全且經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)

目前，全國(guó)有160多所高校設(shè)有“車輛工程”本科專業(yè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍以演示實(shí)驗(yàn)和零部件靜態(tài)構(gòu)造實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系單一，演示實(shí)驗(yàn)多，學(xué)生動(dòng)手少；實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新慢，跟不上汽車技術(shù)發(fā)展步伐[3]；整車實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入大，場(chǎng)地面積大，許多具有高危險(xiǎn)高成本（實(shí)車碰撞實(shí)驗(yàn)）、特殊場(chǎng)地（高速制動(dòng)、高速轉(zhuǎn)向操縱、空氣動(dòng)力學(xué)、惡劣道路通過(guò)性和NVH）、特殊氣候條件（高海拔、高溫、高寒、雨雪等）實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)。此外，由于車輛新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，添加新的設(shè)備往往受到經(jīng)費(fèi)的制約。

5 車輛工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)本著虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛的原則

建立車輛工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心，通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，既可以彌補(bǔ)實(shí)際實(shí)驗(yàn)存在的困難和不足，又可通過(guò)資源開(kāi)放共享，輻射全國(guó)高校和汽車行業(yè)相關(guān)企業(yè)，意義重大。

【參考文獻(xiàn)】

[1]國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)《中國(guó)制造2025》的通知國(guó)發(fā)〔2015〕28號(hào) 2015.5.

[2]鹿曉陽(yáng)，李明弟，李軼.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的研究與實(shí)踐—國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和國(guó)家實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)[J].山東高等教育，2015（3）：42-46.

[3]李敏旭.車輛工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探討[J].機(jī)電技術(shù)，2007（3）：92-95.

[4]陳哲明，王理章，陳瑩瑩.《汽車構(gòu)造》理實(shí)一體化教學(xué)法的研究與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2014.12：186-187.

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