車輛工程專業虛擬仿真實驗教學平臺設計分析

李虎

摘要：近幾年來車輛工程專業的教育水平不斷提升，更加注重車輛工程專業虛擬仿真實驗教學平臺的設計，因此本文將結合實際案例，對A大學的車輛工程專業虛擬仿真實驗教學平臺設計進行分析，以期加強車輛工程專業虛擬仿真實驗教學平臺的設計效果。

關鍵詞：車輛工程；虛擬仿真實驗；教學平臺；設計

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

1 車輛工程虛擬仿真教學平臺設計策略

1.1 汽車構造原理與拆裝虛擬仿真實驗教學平臺設計

在對該平臺進行設計時，包括發動機構造原理與拆裝模塊、汽車底盤構造原理與拆裝模塊兩部分共同構成。若對車輛實體進行拆裝會需要大量的零部件教具與儀器設備，不能充分滿足學生的學習需求，降低了學生的學習興趣。通過對虛擬實驗教學平臺進行構建，可以加強實驗操作的簡便性與快捷性[1]，還可以讓學生從多種視角進行觀察與反復拆裝。使用透明化的處理方式讓學生全面觀察到汽車的構造原理與內部各個部件的運動情況，可以加強學生的學習積極性，將學習到的知識靈活應用在實際中。在該教學平臺中的相關課程包括車輛的構造、發動機運行原理、車輛檢測與故障診斷等多方面的內容。學生在該平臺進行實驗與操作，

1.2 可以讓學生充分掌握車輛構造，更加熟練地掌握拆裝操作。

在對車輛構造原理與拆裝虛擬仿真實驗平臺進行構造的過程中，需要將現有的資源進行充分整合，與協作企業合作，具備車輛原理結構、拆裝流程等相關功能。在對平臺設計時，可以使用3D虛擬現實技術，通過一比一的比例進行建模，可以將車輛中的相關部件真實地在計算機中顯示，還可以對各個零部件進行多維、全角度的移動與縮放。還可以將爆炸圖與透視結構互相結合加強教學的輔助效果，讓學生在虛擬的環境中對車輛零部件構造與原理充分掌握與學習。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進行制作，還可以制作三維動畫，讓學生更加真實、全面地掌握車輛零件結構與拆裝的全部過程，加強學生對相關知識的理解與掌握程度。對于手動拆裝模塊可以讓學生在學習相關知識點之后，在計算機中對實際情況進行模擬拆裝，可以有效加強課程的趣味性與真實性、生動性，提升學生學習興趣，還可以節省教學費用。

1.3 汽車性能虛擬仿真實驗教學平臺設計

汽車的性能包含動力、經濟、操作、平穩等多方面性能，這些都是車輛專業學生應該充分掌握的理論知識，也是對汽車設計與開發過程中重點考慮的因素。由于多方面條件的限制，若對實體汽車進行實驗會花費較高的成本，還會存在較強的危險性。因此在開展車輛工程相關實驗課程的過程中，學生不能經常接觸到真實的實驗設備，會降低教學效果。因此A學校設計了汽車性能虛擬仿真實驗教學平臺，其中包括6個模塊與18個實驗項目[2]，其中包含汽車理論知識、汽車工程學、汽車振動等相關課程。通過將虛擬與現實互相結合的形式，可以加強學生的汽車理論知識掌握程度，提升學習積極性，充分掌握實驗方法與相關技能，還可以加強學生的實踐能力與思考能力。例如在進行汽車碰撞實驗的過程中，會消耗較多的資源，還具備較強的危險性，因此通過虛擬實驗教學平臺，可以將相關難題有效解決，還可以加強演示效果。

1.4 汽車電子與測試技術虛擬仿真實驗教學平臺設計

隨著時代的不斷發展，汽車電子與控制技術得到了快速發展。實體實驗雖然可以讓學生對某些現象或結果進行觀察，但不能充分掌握過程與相關理論知識。還由于課程、實驗的時間有限，不能使每一名學生都可以充分接觸各種儀器并進行操作。通過對汽車電子與測試技術虛擬仿真實驗教學平臺，讓學生對汽車測試信號技術、控制技術等相關知識進行全面掌握。信號測試分析作為車輛工程專業中的重要組成部分，利用虛擬仿真實驗教學平臺，可以幫助學生掌握信號采集、頻譜分析等相關實驗內容。

2 車輛工程專業虛擬仿真實驗教學平臺管理與運行

2.1 平臺教學功能

車輛工程專業虛擬仿真實驗教學平臺在運行過程中會使用到網絡技術，通過利用虛擬首先是技術對各項實驗設備與部件進行制作，可以對互動虛擬實驗進行逼真的演示，還包括動畫的方式進行演示，使3D模型完成任意方向的旋轉與視點變換。在虛擬仿真實驗教學平臺中，可以為大量的用戶提供下載[3]、場景構建等相關功能，學生可以在不同的場景中進行互動，還可以加強演示的效果與真實性、互動性。學生置身在虛擬的學習環境中，可以真實地感受到實際操作過程，全面掌握各個知識點。平臺中還可以使各種信息進行共享，形成人機的良好交互，激發學生的學習積極性。教師要定期對相關資料進行上傳與下載，試題庫要定期更新，學生虛擬實驗交互界面可以自動生成。教師可以將實驗內容進行開放，在學生完成實驗之后對實驗過程與結構進行評價，還可以將學生的實驗結果在平臺的數據庫中全面記錄。

2.2 平臺管理

在車輛工程專業虛擬仿真實驗教學平臺中，會對各項實驗教學信息進行發布，其中包含實驗模塊、實驗教學內容、學習資源、師生互動交流模塊等，還可以在平臺中發布最新的新聞與消息，發布儀器設備的更新狀況等。在平臺中會提供多種管理模式如學生管理、教師管理等，還會提供權限管理、目錄設置、角色管理、資源發布、資源共享等。在平臺中構建學生與教師的用戶信息資料數據庫，需要定期對其進行更新、維護與管理，還需要為教師與學生的用戶信息資料提供數據庫導入接口，為教師與學生在使用平臺的過程中提供便利。平臺中還包括個性的學習頁面，包括各類虛擬實驗課程列表與入口，學生可以在平臺中隨時選課自行學習。通過這樣的方式，平臺管理者可以實時掌控平臺的使用情況，從而加強平臺的運行與管理效果，提升車輛工程專業虛擬仿真實驗教學平臺的設計質量。

3 結語

通過對A學校的車輛工程專業虛擬仿真實驗教學平臺設計進行分析，可以看出，要在平臺的設計中加入相關理論知識，使用虛擬仿真實驗教學平臺可以節省成本、降低實驗危險性，加強教學效果，從而加強車輛工程專業的整體教學質量。

參考文獻

[1]潘公宇，江浩斌，劉志強，楊曉峰，耿國慶. 車輛工程專業虛擬仿真實驗教學平臺的設計[J]. 實驗技術與管理，2017，34（04）：1-5.

[2]滕菲，李慶華，李未. 虛擬現實技術在汽車類專業實驗教學中的應用[J]. 吉林工程技術師范學院學報，2018，34（01）：90-93.

[3]郭烈，申國哲，楊姝，亓昌. 汽車發動機原理課程虛擬仿真教學系統構建[J]. 實驗室科學，2016，19（05）：71-73.