構(gòu)建基于“平臺(tái)+模塊+實(shí)驗(yàn)課程”的車輛工程專業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

曾育平 蔡楊 高偉 寇桂岳 甘志梅

摘要：專業(yè)實(shí)驗(yàn)在本科教學(xué)中占有重要地位，本文在分析虛擬仿真技術(shù)在車輛工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，全面梳理我校車輛工程專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并結(jié)合我校車輛工程專業(yè)人才實(shí)踐能力培養(yǎng)需求，構(gòu)建基于“平臺(tái)+模塊+課程實(shí)驗(yàn)”的車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)體系；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)；車輛工程；實(shí)踐能力培養(yǎng)

汽車產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，節(jié)能與新能源汽車是我國七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，也是 “中國制造 2025” 戰(zhàn)略規(guī)劃中的十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一。因此汽車工業(yè)急需具有國際競爭力、支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的創(chuàng)新型人才。構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，是汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展時(shí)期培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要保障。

一、 虛擬仿真技術(shù)在車輛工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，利用動(dòng)態(tài)教學(xué)模型實(shí)時(shí)模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和過程，通過沉浸式體驗(yàn)和交互式操作，產(chǎn)生和真實(shí)實(shí)驗(yàn)一致的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果。目前虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)廣泛應(yīng)用于化學(xué)化工、采礦工程、動(dòng)力與能源工程 、材料科學(xué)與工程和土木工程等專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)在汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚摵推囯娮拥日n程實(shí)驗(yàn)方面也有相關(guān)應(yīng)用。例如：李未將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在汽車構(gòu)造實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過實(shí)踐表明該技術(shù)明顯提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生參與度；杜峰針對(duì)汽車?yán)碚摻虒W(xué)中實(shí)驗(yàn)課程難以完全開展的問題，提出了利用計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)來促進(jìn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革，并通過實(shí)踐證明了該技術(shù)提高了汽車專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；仇成群、方樹平、張忠洋和席軍強(qiáng)等探索了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)在汽車電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，并收到了較好的實(shí)驗(yàn)效果。

雖然上述學(xué)者探索了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)在汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚摵推囯娮拥溶囕v工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，并取得了較好的效果，但由于缺乏完整的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，導(dǎo)致這些虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容基本上都是孤立的，缺乏系統(tǒng)性，導(dǎo)致各虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間缺乏內(nèi)在邏輯關(guān)系，因此構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系具有重要意義。

二、 構(gòu)建基于“平臺(tái)+模塊+課程實(shí)驗(yàn)”的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

南昌工程學(xué)院是一所應(yīng)用型本科院校，南昌工程學(xué)院章程中明確了以“建設(shè)國內(nèi)有影響的高水平應(yīng)用型工程大學(xué)”的辦學(xué)目標(biāo)，我校非常注重學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)，鑒于車輛工程專業(yè)的特殊性，其許多工程型實(shí)驗(yàn)都是“高成本、高能耗和高危險(xiǎn)性”，因此開發(fā)一大批虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，建立車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要保障，為此，本文結(jié)合南昌工程學(xué)院車輛工程專業(yè)人才實(shí)踐能力培養(yǎng)需求和特點(diǎn)，圍繞《汽車構(gòu)造》《汽車?yán)碚摗贰镀囋O(shè)計(jì)》《汽車電子》和《新能源汽車》等核心專業(yè)課程的課程實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建汽車構(gòu)造虛擬裝配實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、整車性能虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、汽車設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、汽車電子虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和電動(dòng)汽車虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的層次不同，每個(gè)平臺(tái)又劃分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K、綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K和創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)?zāi)K，最終構(gòu)建基于“平臺(tái)+模塊+課程實(shí)驗(yàn)”的車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，其邏輯關(guān)系如圖1所示。

三、 結(jié)論

本文在分析虛擬仿真技術(shù)在車輛工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，全面梳理我校車輛工程專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并結(jié)合我校車輛工程專業(yè)人才實(shí)踐能力培養(yǎng)需求，構(gòu)建了基于“平臺(tái)+模塊+課程實(shí)驗(yàn)”的車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

圖1車輛工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

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作者簡介：曾育平，蔡楊，高偉，寇桂岳，甘志梅，江西省南昌市，南昌工程學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院。