車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)分析

李虎

摘要：近幾年來車輛工程專業(yè)的教育水平不斷提升，更加注重車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)，因此本文將結(jié)合實(shí)際案例，對A大學(xué)的車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以期加強(qiáng)車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)效果。

關(guān)鍵詞：車輛工程；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)；教學(xué)平臺；設(shè)計(jì)

中圖分類號：G258 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0401-01

1 車輛工程虛擬仿真教學(xué)平臺設(shè)計(jì)策略

1.1 汽車構(gòu)造原理與拆裝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)

在對該平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)時，包括發(fā)動機(jī)構(gòu)造原理與拆裝模塊、汽車底盤構(gòu)造原理與拆裝模塊兩部分共同構(gòu)成。若對車輛實(shí)體進(jìn)行拆裝會需要大量的零部件教具與儀器設(shè)備，不能充分滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過對虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺進(jìn)行構(gòu)建，可以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作的簡便性與快捷性[1]，還可以讓學(xué)生從多種視角進(jìn)行觀察與反復(fù)拆裝。使用透明化的處理方式讓學(xué)生全面觀察到汽車的構(gòu)造原理與內(nèi)部各個部件的運(yùn)動情況，可以加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將學(xué)習(xí)到的知識靈活應(yīng)用在實(shí)際中。在該教學(xué)平臺中的相關(guān)課程包括車輛的構(gòu)造、發(fā)動機(jī)運(yùn)行原理、車輛檢測與故障診斷等多方面的內(nèi)容。學(xué)生在該平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與操作，

1.2 可以讓學(xué)生充分掌握車輛構(gòu)造，更加熟練地掌握拆裝操作。

在對車輛構(gòu)造原理與拆裝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行構(gòu)造的過程中，需要將現(xiàn)有的資源進(jìn)行充分整合，與協(xié)作企業(yè)合作，具備車輛原理結(jié)構(gòu)、拆裝流程等相關(guān)功能。在對平臺設(shè)計(jì)時，可以使用3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過一比一的比例進(jìn)行建模，可以將車輛中的相關(guān)部件真實(shí)地在計(jì)算機(jī)中顯示，還可以對各個零部件進(jìn)行多維、全角度的移動與縮放。還可以將爆炸圖與透視結(jié)構(gòu)互相結(jié)合加強(qiáng)教學(xué)的輔助效果，讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境中對車輛零部件構(gòu)造與原理充分掌握與學(xué)習(xí)。在拆裝模塊包含自動與手動拆裝兩種方式，在自動拆裝模塊需要將廠家提供的維修手冊流程作為基礎(chǔ)進(jìn)行制作，還可以制作三維動畫，讓學(xué)生更加真實(shí)、全面地掌握車輛零件結(jié)構(gòu)與拆裝的全部過程，加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)知識的理解與掌握程度。對于手動拆裝模塊可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識點(diǎn)之后，在計(jì)算機(jī)中對實(shí)際情況進(jìn)行模擬拆裝，可以有效加強(qiáng)課程的趣味性與真實(shí)性、生動性，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還可以節(jié)省教學(xué)費(fèi)用。

1.3 汽車性能虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)

汽車的性能包含動力、經(jīng)濟(jì)、操作、平穩(wěn)等多方面性能，這些都是車輛專業(yè)學(xué)生應(yīng)該充分掌握的理論知識，也是對汽車設(shè)計(jì)與開發(fā)過程中重點(diǎn)考慮的因素。由于多方面條件的限制，若對實(shí)體汽車進(jìn)行實(shí)驗(yàn)會花費(fèi)較高的成本，還會存在較強(qiáng)的危險(xiǎn)性。因此在開展車輛工程相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程的過程中，學(xué)生不能經(jīng)常接觸到真實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，會降低教學(xué)效果。因此A學(xué)校設(shè)計(jì)了汽車性能虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，其中包括6個模塊與18個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[2]，其中包含汽車?yán)碚撝R、汽車工程學(xué)、汽車振動等相關(guān)課程。通過將虛擬與現(xiàn)實(shí)互相結(jié)合的形式，可以加強(qiáng)學(xué)生的汽車?yán)碚撝R掌握程度，提升學(xué)習(xí)積極性，充分掌握實(shí)驗(yàn)方法與相關(guān)技能，還可以加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力與思考能力。例如在進(jìn)行汽車碰撞實(shí)驗(yàn)的過程中，會消耗較多的資源，還具備較強(qiáng)的危險(xiǎn)性，因此通過虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，可以將相關(guān)難題有效解決，還可以加強(qiáng)演示效果。

1.4 汽車電子與測試技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)

隨著時代的不斷發(fā)展，汽車電子與控制技術(shù)得到了快速發(fā)展。實(shí)體實(shí)驗(yàn)雖然可以讓學(xué)生對某些現(xiàn)象或結(jié)果進(jìn)行觀察，但不能充分掌握過程與相關(guān)理論知識。還由于課程、實(shí)驗(yàn)的時間有限，不能使每一名學(xué)生都可以充分接觸各種儀器并進(jìn)行操作。通過對汽車電子與測試技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，讓學(xué)生對汽車測試信號技術(shù)、控制技術(shù)等相關(guān)知識進(jìn)行全面掌握。信號測試分析作為車輛工程專業(yè)中的重要組成部分，利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，可以幫助學(xué)生掌握信號采集、頻譜分析等相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2 車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺管理與運(yùn)行

2.1 平臺教學(xué)功能

車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺在運(yùn)行過程中會使用到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過利用虛擬首先是技術(shù)對各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備與部件進(jìn)行制作，可以對互動虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行逼真的演示，還包括動畫的方式進(jìn)行演示，使3D模型完成任意方向的旋轉(zhuǎn)與視點(diǎn)變換。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺中，可以為大量的用戶提供下載[3]、場景構(gòu)建等相關(guān)功能，學(xué)生可以在不同的場景中進(jìn)行互動，還可以加強(qiáng)演示的效果與真實(shí)性、互動性。學(xué)生置身在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中，可以真實(shí)地感受到實(shí)際操作過程，全面掌握各個知識點(diǎn)。平臺中還可以使各種信息進(jìn)行共享，形成人機(jī)的良好交互，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。教師要定期對相關(guān)資料進(jìn)行上傳與下載，試題庫要定期更新，學(xué)生虛擬實(shí)驗(yàn)交互界面可以自動生成。教師可以將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行開放，在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)之后對實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價，還可以將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在平臺的數(shù)據(jù)庫中全面記錄。

2.2 平臺管理

在車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺中，會對各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息進(jìn)行發(fā)布，其中包含實(shí)驗(yàn)?zāi)K、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)資源、師生互動交流模塊等，還可以在平臺中發(fā)布最新的新聞與消息，發(fā)布儀器設(shè)備的更新狀況等。在平臺中會提供多種管理模式如學(xué)生管理、教師管理等，還會提供權(quán)限管理、目錄設(shè)置、角色管理、資源發(fā)布、資源共享等。在平臺中構(gòu)建學(xué)生與教師的用戶信息資料數(shù)據(jù)庫，需要定期對其進(jìn)行更新、維護(hù)與管理，還需要為教師與學(xué)生的用戶信息資料提供數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入接口，為教師與學(xué)生在使用平臺的過程中提供便利。平臺中還包括個性的學(xué)習(xí)頁面，包括各類虛擬實(shí)驗(yàn)課程列表與入口，學(xué)生可以在平臺中隨時選課自行學(xué)習(xí)。通過這樣的方式，平臺管理者可以實(shí)時掌控平臺的使用情況，從而加強(qiáng)平臺的運(yùn)行與管理效果，提升車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3 結(jié)語

通過對A學(xué)校的車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，可以看出，要在平臺的設(shè)計(jì)中加入相關(guān)理論知識，使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺可以節(jié)省成本、降低實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性，加強(qiáng)教學(xué)效果，從而加強(qiáng)車輛工程專業(yè)的整體教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]潘公宇，江浩斌，劉志強(qiáng)，楊曉峰，耿國慶. 車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2017，34（04）：1-5.

[2]滕菲，李慶華，李未. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，34（01）：90-93.

[3]郭烈，申國哲，楊姝，亓昌. 汽車發(fā)動機(jī)原理課程虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建[J]. 實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2016，19（05）：71-73.