虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在汽車機(jī)械工程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究

張官亮

摘要：伴隨國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，汽車已經(jīng)普遍使用，為人們的生活帶來了極大的便利。在此背景下，汽車機(jī)械工程教學(xué)成為需要關(guān)注的重點(diǎn)。此專業(yè)的特點(diǎn)在于其實(shí)際應(yīng)用性較強(qiáng)，要求學(xué)生應(yīng)具備相應(yīng)的實(shí)踐以及操作能力。若是采取以往通過理論開始主要教學(xué)的方法很難滿足當(dāng)前學(xué)生實(shí)際的能力需求，無法推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新性思維以及真正操作能力的強(qiáng)化。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種仿真模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的技術(shù)系統(tǒng)，其實(shí)用性較強(qiáng)，將其運(yùn)用到汽車機(jī)械工程專業(yè)有利于教學(xué)質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，汽車機(jī)械工程;實(shí)踐教學(xué)

引言：當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)，將現(xiàn)代化教學(xué)手段運(yùn)用到實(shí)際教學(xué)中已是教育領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。汽車機(jī)械工程專業(yè)中強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的操作以及實(shí)踐能力。因此，在實(shí)際教學(xué)中，教師要充分利用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將信息技術(shù)與課程內(nèi)容全方面的結(jié)合，幫助學(xué)生更清晰的理解與掌握相關(guān)內(nèi)容，并在不斷的操作中實(shí)現(xiàn)自身實(shí)踐能力的提高，保證實(shí)用型人才的培養(yǎng)。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

虛擬實(shí)驗(yàn)是以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)為主要依據(jù)，通過現(xiàn)代化教育的發(fā)展為基本導(dǎo)向，以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基本發(fā)展出來的一種新型實(shí)踐教學(xué)形式。計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)代學(xué)生的必備物品，將虛擬化的實(shí)驗(yàn)加入到汽車機(jī)械工程的教學(xué)之中，可以最大限度的實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的調(diào)動(dòng)，提升學(xué)生知識(shí)的學(xué)習(xí)成效，也能夠推動(dòng)學(xué)生不斷的思考與創(chuàng)新。汽車機(jī)械工程在培養(yǎng)基礎(chǔ)技能以及工程設(shè)計(jì)能力方面有極為關(guān)鍵的影響[1]。經(jīng)過實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在機(jī)械制圖方面規(guī)范性不高，無法相應(yīng)的表達(dá)尺寸等。出現(xiàn)這種情況的主要原因在于學(xué)生在進(jìn)行對(duì)理論性知識(shí)的探究中，缺乏與之匹配的實(shí)際訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)自己所學(xué)習(xí)的理論性知識(shí)不能清晰深刻的理解。所以，在汽車機(jī)械工程的實(shí)踐教學(xué)中要進(jìn)行一定調(diào)整，將虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)引入到課堂中，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，并且增強(qiáng)課堂教學(xué)成效。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在汽車機(jī)械工程實(shí)踐教學(xué)中的具體應(yīng)用

（一）零部件認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)

學(xué)生剛剛接觸專業(yè)性質(zhì)知識(shí)，很大部分學(xué)生對(duì)于汽車的結(jié)構(gòu)以及組成等并沒有形成直觀的認(rèn)識(shí)。因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生了解汽車變速器的組成結(jié)構(gòu)，功能原理等。同時(shí)，還要為學(xué)生提供變速器關(guān)鍵零部件的建模方式。學(xué)生要以自學(xué)的形式開展相關(guān)練習(xí)，也在練習(xí)中達(dá)成自身機(jī)械制圖能力的增長(zhǎng)。在實(shí)際操作中，教師要組織學(xué)生全面利用課后時(shí)間開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。課堂中教師要為學(xué)生講解變速器的工作原理、零部件組成等。在課上理論知識(shí)的講解基礎(chǔ)上，學(xué)生課后利用自己的空余時(shí)間，通過虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)自行對(duì)各個(gè)零部件之間的結(jié)構(gòu)查看，了解三維模型信息等等，在自己主動(dòng)開展的實(shí)驗(yàn)中，加深對(duì)變速器零部件的認(rèn)識(shí)。

（二）零部件計(jì)算機(jī)輔助測(cè)繪實(shí)驗(yàn)

在對(duì)汽車零部件的設(shè)計(jì)以及維修的過程中，想要最大程度的降低成本，但不影響其質(zhì)量以及效果，一定要考量零件的通用性質(zhì)。汽車機(jī)械工程是基于卓越計(jì)劃對(duì)車輛工程專業(yè)進(jìn)行課程整合的結(jié)果[2]。而在其中的互換性以及測(cè)量是此課程的重要內(nèi)容。對(duì)于此部分內(nèi)容開展實(shí)踐性教學(xué)，教師應(yīng)組織開展變速器零部件測(cè)繪實(shí)驗(yàn)。這一實(shí)驗(yàn)的主要目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生熟練掌握常用的測(cè)量工具，加強(qiáng)對(duì)零部件的繪圖技能、可以對(duì)零部件精準(zhǔn)的標(biāo)注等等。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中要將學(xué)生先進(jìn)行分組，分別對(duì)指定的軸承、齒輪類以及箱體類零件開展實(shí)物測(cè)量。最后，依據(jù)任務(wù)中所提供的部件配合要求以及零件尺寸等內(nèi)容，利用UG軟件建立零件圖，并對(duì)相應(yīng)的尺寸等進(jìn)行明確標(biāo)注。而且為了避免同一組學(xué)生的出現(xiàn)抄襲等行為，要結(jié)合實(shí)際物品，在零件庫中指定同類虛擬零件，利用測(cè)量模塊對(duì)虛擬零件開展測(cè)繪。通過對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量以及記錄利用自己所測(cè)量的相關(guān)數(shù)據(jù)，依據(jù)一定的比例要求實(shí)現(xiàn)新的三維模型的繪制。在此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的有序開展中，學(xué)生可以將虛擬零件與實(shí)際物品進(jìn)行明確的對(duì)比，從不同的角度思考CAD圖與實(shí)際物體之間的聯(lián)系，幫助學(xué)生自身的三維想象能力獲得鍛煉。虛擬實(shí)驗(yàn)課程的開展可以引領(lǐng)每位學(xué)生都自主的達(dá)成測(cè)繪，幫助學(xué)生將所學(xué)習(xí)的理論性知識(shí)內(nèi)容與實(shí)際結(jié)合，在自己完成中獲得自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，也鍛煉實(shí)踐能力。

（三）零部件拆裝實(shí)驗(yàn)

裝配工藝分析是汽車機(jī)械工程的重要組成部分。是在對(duì)汽車零部件材料的選擇、模型繪制等基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)汽車部件的各零件之間的配合關(guān)系以及安裝方法等學(xué)習(xí)。為了更好的提高實(shí)驗(yàn)的效果，學(xué)生應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前，合理安排時(shí)間，主動(dòng)到虛擬實(shí)驗(yàn)室觀看相關(guān)的拆裝視頻。在實(shí)驗(yàn)課中，教師先在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行演示，幫助學(xué)生加深理解。學(xué)生也會(huì)結(jié)合提前觀看的視頻深化掌握相關(guān)內(nèi)容。但由于變速器種類以及數(shù)量是有一定限制的，學(xué)生的人數(shù)卻較多。因此在，分組實(shí)物拆裝前，每組給定變速器類型后，以零部件庫中的變速器三維模型為操作對(duì)象進(jìn)行虛擬性拆裝。在虛擬拆裝的整個(gè)過程中，學(xué)生對(duì)于零部件的拆裝順序會(huì)由系統(tǒng)自動(dòng)的進(jìn)行記錄，當(dāng)拆裝完成后提交該記錄，系統(tǒng)會(huì)自行判定其中是否存在問題。若存在會(huì)示警，并提示哪里出現(xiàn)錯(cuò)誤，讓學(xué)生依據(jù)提示自主發(fā)現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)問題的解決。

（四）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的創(chuàng)建，不只為學(xué)生提供了更加豐富的實(shí)踐性資源，而且在開展具有創(chuàng)新性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)過程中，不會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不合理造成零部件的消耗，形成經(jīng)濟(jì)上的損失。虛擬零部件可以無限性的使用，不會(huì)在實(shí)驗(yàn)過程中由于原本材料不足而導(dǎo)致學(xué)生無法連續(xù)完成創(chuàng)新性想法，打消學(xué)生努力創(chuàng)新的主動(dòng)性。學(xué)生要與自身的喜好、時(shí)間等有效結(jié)合，聯(lián)系工程實(shí)際情況，通過此系統(tǒng)開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為學(xué)生主動(dòng)思考構(gòu)建了寬松自由的環(huán)境，能幫助學(xué)生真正的將自己的想法變?yōu)槟M，成為現(xiàn)實(shí)，達(dá)成現(xiàn)代化創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

結(jié)束語：利用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開展對(duì)汽車機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生的教學(xué)，為其提供仿真并具有實(shí)際操作的虛擬場(chǎng)景，學(xué)生身處于真實(shí)的環(huán)境中學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，達(dá)成自身技能的練習(xí)以及掌握。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)符合新時(shí)期對(duì)于汽車專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)需求，可以最大程度的激起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)加入到知識(shí)的學(xué)習(xí)中，并在虛擬的場(chǎng)景中達(dá)成學(xué)生實(shí)踐操作能力的增長(zhǎng)，進(jìn)而提高汽車機(jī)械工程教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)也真正的為社會(huì)提供高質(zhì)量的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]喻曹豐，陳清華.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K在車輛工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2019（17）：276-278.

[2]于蕾艷，石永軍.融合研究性教學(xué)的汽車虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2019，36（05）：126-128.