計算機虛擬技術(shù)對汽車基礎(chǔ)課程的教學(xué)研究

馬石飛++朱洪濤++李濤++曹錄翠++楊華城++林云

【摘要】由于汽車職業(yè)教育的效果受到資金投入、實訓(xùn)場地和其它一些條件的限制，所以汽車職業(yè)教育的發(fā)展一直都比較緩慢。隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，近年來計算機虛擬技術(shù)被應(yīng)用到汽車職業(yè)教育中，這不僅讓汽車職業(yè)教育的成本得到控制，還讓基礎(chǔ)課程的教學(xué)取得了更好的效果。本文將對計算機虛擬技術(shù)進(jìn)行介紹，并分析其在汽車基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】計算機 虛擬技術(shù) 汽車 基礎(chǔ)課程 教學(xué)

【中圖分類號】TP3-4；G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0052-01

一、計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)的含義及特點

虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡稱VR，又被叫作靈境技術(shù)。其是以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基礎(chǔ)的計算機高級人際界面。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是對多媒體技術(shù)、多傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)等進(jìn)行綜合運用的一種技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對人類視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能的模擬，從而創(chuàng)建一個虛擬的環(huán)境。

在將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到汽車維修中后，系統(tǒng)主要具有五個特點。其一是高效性，即可以讓多個學(xué)生同時進(jìn)行實際操作，從而有效提升教學(xué)的效率；其二是真實性，通過對汽車部件的三維模擬，能夠?qū)⑵嚨臉?gòu)造真實地展現(xiàn)在學(xué)生面前；其三是系統(tǒng)性，根據(jù)汽車的原始資料，有資深的導(dǎo)師進(jìn)行腳本的編寫，從而實現(xiàn)教學(xué)的規(guī)范性和系統(tǒng)性；其四是交互性，通過對真實情況的模擬，可以實現(xiàn)對汽車的裝配、故障設(shè)置和故障排除，從而實現(xiàn)交互性。

二、在汽車職業(yè)教育中的應(yīng)用效果

（一）理論與實戰(zhàn)之間聯(lián)系的橋梁

一般情況下，汽車職業(yè)教育的教學(xué)活動以理論為基礎(chǔ)，然后進(jìn)行實訓(xùn)。通過計算機虛擬技術(shù)的應(yīng)用，理論學(xué)習(xí)和實際操作訓(xùn)練將能被有效地結(jié)合在一起，從而實現(xiàn)理論與實踐的相互滲透。這樣既能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中減少不必要的付出，也能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。其中汽車專業(yè)學(xué)生基本的工程能力教學(xué)《機械制圖》《汽車機械基礎(chǔ)》等課程可以運用UG8.0、Solid Edge、Solid Work、3D Max等三維軟件教學(xué)。同時汽車服務(wù)等課程可以通過引進(jìn)汽車銷售管理軟件來完成教學(xué)，讓學(xué)生在模擬的狀態(tài)下完成對汽車銷售管理的學(xué)習(xí)。

（二）改善學(xué)生的結(jié)構(gòu)原理認(rèn)知

汽車作為一種先進(jìn)工具，其構(gòu)造較為復(fù)雜并且零部件的數(shù)量較多，所以學(xué)生要完全掌握汽車的構(gòu)造就十分困難。但是通過計算機虛擬技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)生能夠在三維空間內(nèi)對汽車的構(gòu)造進(jìn)行全面詳細(xì)的了解，掌握每個零部件的位置，并且能在腦海中形成汽車的三維立體模型。這樣就能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中迅速掌握汽車的基本構(gòu)造和特點，從而提升實戰(zhàn)演練效果。同時，通過在線動畫的形式，能夠讓汽車職業(yè)教育教學(xué)中的枯燥氛圍得到改善，從而讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣將能被激發(fā)，學(xué)習(xí)效果將能得到提升。

（三）降低學(xué)校的教學(xué)成本

在汽車職業(yè)教學(xué)的過程中，通過計算機虛擬技術(shù)的應(yīng)用，建立的維修虛擬仿真系統(tǒng)中將包含汽車所有的故障情況，以及基本的保養(yǎng)模擬流程。所以在教學(xué)的過程中，學(xué)生能夠通過虛擬仿真模擬系統(tǒng)進(jìn)行真實的操作。而在面對故障修理的時候，學(xué)生只需要從虛擬的資源庫中調(diào)出工具和設(shè)備，就能進(jìn)行汽車故障的檢查和維修。在這種情況下，學(xué)校將不用花費大量資金用于設(shè)備的購買，從而減少學(xué)校在實際訓(xùn)練中的經(jīng)費支出。

（四）保證實訓(xùn)的安全

在汽車的實際維修中，由于汽車的構(gòu)造較為復(fù)雜，所以實際操作訓(xùn)練的過程中經(jīng)常會因為學(xué)生的操作失誤而發(fā)生安全事故，對學(xué)生甚至是周圍的人造成傷害。但計算機虛擬技術(shù)建立的仿真系統(tǒng)中并不存在真實的汽車零部件，所以學(xué)生在進(jìn)行維修操作的過程中既能感受到操作的真實性，又不會因為操作失誤而引發(fā)安全事故。

（五）實現(xiàn)實物教學(xué)中不能實現(xiàn)的功能

由于在真實的汽車維修中，一般都要讓汽車處于熄火狀態(tài)才能進(jìn)行，這樣能夠防止因汽車運行而威脅學(xué)生的安全。所以在真實的操作中，并不能實現(xiàn)汽車運行狀態(tài)下的維修。而在通過計算機虛擬技術(shù)建立的模擬場景中，學(xué)生能夠在汽車處于運行狀態(tài)時對汽車中各個零部件的運行進(jìn)行觀察，并對出現(xiàn)故障的地方進(jìn)行實際查看，從而更有利于學(xué)生掌握汽車故障的原因。

（六）減輕了教學(xué)的負(fù)擔(dān)

通過計算機虛擬技術(shù)建立模擬場景，教師可以在學(xué)生實際操作的過程中對其進(jìn)行實時的評價，從而完成對學(xué)生的全面考核，而且教師在整個考察過程中甚至可以站在原地不動。同時，教師還能隨意設(shè)置汽車的故障點，從而改變原有的只能固定故障點的情況，從而為教師全面考核學(xué)生節(jié)省不少時間。另外，學(xué)生在短時間內(nèi)可以完成對各種汽車故障進(jìn)行維修的實訓(xùn)，更有利學(xué)生的能力提升。

三、教學(xué)中的問題及應(yīng)對方法

（一）不能感受到實際操作的難度

在計算機模擬場景中進(jìn)行車輛維修時，有時候會因為難度較小而讓學(xué)生誤認(rèn)為實際情況也是一樣的難度。其中最明顯的就是在模擬場景中維修發(fā)動機的過程中，有些需要手動擰緊的螺栓只需要輕輕一擰就能完成。但是在實際的發(fā)動機維修中，有時需要學(xué)生使出很大的力氣進(jìn)行持續(xù)擰動才能完成對螺栓的固定。所以模擬場景中的汽車維修操作難度不大，只要學(xué)生掌握維修方法就能完成，而實際操作的難度往往會大很多。

（二）容易讓學(xué)生對計算機產(chǎn)生依賴

在長時間的虛擬仿真系統(tǒng)中進(jìn)行汽車維修訓(xùn)練，學(xué)生會因為維修過程的順序固定而對計算機的設(shè)定形成深刻印象，從而在不斷重復(fù)的訓(xùn)練中對計算機產(chǎn)生依賴，從而忽視對實際操作的訓(xùn)練，這樣最終會導(dǎo)致學(xué)生一知半解，不能靈活地運用學(xué)到的知識。

（三）對計算機作為汽車維修教學(xué)工具的認(rèn)識存在局限性

由于計算機的應(yīng)用讓汽車維修教學(xué)節(jié)約了成本，也提升了教學(xué)質(zhì)量，總之是由很多好處。但實際上計算機的應(yīng)用也給汽車維修教學(xué)帶來了一定的問題，其中最明顯的就是學(xué)生對計算機的依賴。所以在應(yīng)用計算機的過程中，要對其進(jìn)行綜合評價，不能因為其優(yōu)勢就忽略其弱點，這樣才能將計算機的應(yīng)用效果完全發(fā)揮出來。

四、總結(jié)

計算機虛擬技術(shù)在汽車職業(yè)教育中的應(yīng)用讓教學(xué)效率得到有效提升，并且學(xué)校解決了設(shè)備購買資金不足的問題。但計算機虛擬技術(shù)的應(yīng)用也存在一定缺陷，所以應(yīng)該對其進(jìn)行多方位的認(rèn)知。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈愛蓮. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職汽車電子類課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]. 湖南理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，04：90-92.

[2]徐海霞，李森. 虛擬仿真技術(shù)在計算機專業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 電子世界，2014，12：174-175.