基于移動互聯網及虛擬樣機技術的汽車拆裝實訓課程教學改革探索

羅彪 李林升 盛湘飛 劉志文

摘 要 目前，各高校開設的汽車拆裝實訓課程采用傳統教學方式，存在諸多弊端。分析教學現狀，在教學過程中引入移動互聯網技術及虛擬樣機技術，為學生搭建虛擬共享實訓平臺，同時對教學內容進行整合與優化，希望對深化教學改革有所幫助。

關鍵詞 移動互聯網技術；虛擬樣機技術；汽車拆裝；虛擬共享實訓平臺；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）16-0128-03

1 前言

汽車拆裝實訓課程是國內眾多高校對車輛工程專業本科生開設的一門實踐類必修課程。該課程是理論聯系實際，培養學生動手能力、分析和解決問題能力的重要環節，也是對所學的機械、車輛專業知識的一個綜合檢驗和鍛煉。為了提高汽車拆裝實習課程的教學質量，本文對該課程的教學改革進行初步探索，在教學過程中引入移動互聯網及虛擬樣機技術，以構建課程教學的虛擬共享平臺，同時對教學內容進行整合與優化，以滿足本科教學的需求，最終提高課程教學質量，達到培養目標的要求。

2 課程教學的主要問題及改革現狀

主要問題 目前，汽車拆裝實習課程的設置及教學方式大多采用現場講解實物拆裝的傳統方式，即指導教師在做完拆裝示范并講解完操作規程及注意事項后，由學生分組進行汽車主要總成的拆裝操作。這種傳統的授課方式存在諸多弊端：

1）因指導教師精力有限，在講解和示范過程中，認真聽講的學生少，圍觀的學生多，而且不同教師的授課效果也有差異；

2）由于拆裝設備的數量及課程學時的限制，不可能做到每人一組，學生在分組拆裝操作過程中實際動手操作機會少；

3）教學過程缺少課前、課中、課后的階段劃分；

4）實物拆裝零部件的可重復利用率不高；

5）汽車零部件屬于高速更新換代的產品，但由于課程經費限制，實物即時更新的成本過高，無法承受。

改革現狀 針對以上問題，國內眾多院校在該課程的教研教改上做了大量的研究工作以提高課程的教學質量，加強課程體系的建設。

青島理工大學[1]對本科層次的汽車拆裝實訓進行了深入探討，并對該課程專科與本科不同層次的教學進行了對比分析，認為本科層次的教學應由“術”提升到“法”的層面。

大連大學[2]從本科培養目標出發，著重于高校汽車創新型人才的培養，及結合科研教學與企業技術崗位人才的需求，以汽車拆裝實踐課程為改革對象，在實訓基地建設、課程內容、考核方式上進行探索：在實訓基地建設改革方面，加強與企業和兄弟院校的合作并引入汽車維修中級工證的考核；在課程內容上引入虛擬技術，利用視頻動畫等多媒體手段，展示世界知名汽車生產商的總裝過程，同時增加零部件的測繪檢測內容；在考核方式上引入競賽機制等。

成都工業學院[3]主要在教學內容上增加零部件測量、檢測、機構調整、汽車配件質量的鑒別與檢測、汽車再制造認識、再生燃料及新能源汽車認識等拓展內容，以引導學生不滿足于現狀、努力學習，達到強化實踐操作技能、提升工作能力的目的。

王鶴鵬[4]等在基于VR技術的汽車拆裝實訓課程教學改革探索中認為，VR技術的應用可以有效解決實訓場地要求較大，試驗材料及教學成本較高且存在一定事故隱患等問題。蔣斌[5]在發動機拆裝實訓課程中引入翻轉課堂的教學方法。李軍功[6]在發動機構造與拆裝實訓課程的教學中采用項目教學的方法。

綜上所述，目前眾多高校對汽車專業汽車拆裝實訓課程的教學進行改革研究，其內容主要集中在教學內容的優化及教學手段和方法的創新等方面。本課題將以汽車變速箱的拆裝實訓為例，利用目前大眾普及的移動終端、無線局域網絡、虛擬樣機技術及現有實訓條件，構建一個先虛擬后現實的虛實結合的汽車變速箱拆裝實訓環境，從而達到降低教學成本、提高教學質量的目的。

3 教學改革的主要內容

針對以上問題，本文基于移動互聯網及虛擬樣機技術對汽車拆裝實訓課程教學進行改革研究，將利用移動互聯網技術及虛擬樣機技術建立汽車拆裝虛擬實訓室平臺，并利用移動終端將虛擬場景與現實場景緊密融合；同時，利用學校網絡課程平臺對虛擬實訓平臺進行開放共享，將實訓課程有效地劃分為課前、課中和課后三個階段，提高學生實物操作的規范性，增加實物拆裝零部件的可重復利用率；在拆裝對象的更新換代上，可在虛擬共享實訓平臺上即時更新國內外的最新產品，最終在保證教學內容及時更新及增強教學效果的前提下，最大限度降低教學成本。其主要的改革內容如下。

教學內容的結構優化 對于車輛專業的本科教學，汽車拆裝實訓課程的教學目的已不局限于讓學生了解汽車整車及其各大總成的結構和裝配工藝，而是通過拆裝實訓培養學生綜合掌握和運用所學知識的能力，即通過拆裝實訓使學生鞏固拆裝對象的主要功能、工作原理，并進一步掌握拆裝對象的設計過程、設計方法和加工制造方法，最終使學生綜合運用所學知識解答“拆裝對象是什么”“怎樣設計、制造”“為什么這樣設計、制造”三個問題。針對這三個問題，本改革對變速箱拆裝實訓課程的教學內容進行優化，在原有教學內容的基礎上增加變速箱傳動路線示意圖的繪制、關鍵零部件的測繪與檢測等內容。

虛擬共享實訓平臺的搭建 虛擬共享實訓平臺的搭建是本改革實施的關鍵，本改革將基于移動互聯網及虛擬樣機技術搭建變速箱拆裝實訓的虛擬共享實訓平臺。平臺中主要包含變速箱三維實體模型及拆裝演示動畫、變速箱傳動路線及換擋過程的動態示意動畫、拆裝工具三維模型及相關演示動畫、實物拆裝講解視頻、虛擬考核內容等。

教學手段和方法的創新 基于前述搭建的虛擬共享實訓平臺，本改革對變速箱拆裝實訓課程的教學手段和方法進行創新，將整個拆裝實訓課程劃分為課前、課中和課后三個階段（如圖1所示）。

在課前準備階段，利用虛擬共享實訓平臺發布變速箱拆裝實訓的相關演示動畫和講解視頻，使學生提前對拆裝對象有更加直觀的了解，同時通過演示動畫和講解視頻熟悉拆裝的操作規范和注意事項，做到有目的、有效果的課前準備。

在課中操作階段，學生可以使用移動終端掃碼獲得虛擬共享實訓平臺上的一切資源，可以參照虛擬拆裝過程完成對變速箱實物的拆裝，并且在虛擬共享平臺上提供實物拆裝過程中遇到的普遍性問題的解決方法，以保證實物拆裝的順利進行；同時，在實物拆裝過程中拆卸下的每一個零部件，在虛擬平臺上都有其相應的實體模型及功用、參數等信息，學生可自行獲取學習。

在課后階段，學生可以通過移動終端進入虛擬共享實訓平臺，通過虛擬共享平臺上的動畫和視頻回憶鞏固拆裝實訓的相關內容，完成實訓報告的撰寫及關鍵零部件圖紙的完善工作，最后需要通過虛擬平臺上設置的虛擬考核內容完成該課程的學習。

綜上所述，通過虛擬共享實訓平臺，在變速箱拆裝實訓課程教學中采用先虛后實、虛實融合的方法進行，最后通過虛擬考核的方式結束課程的學習。

4 結語

通過對課程教學內容的調整及引入移動互聯網技術與虛擬樣機技術，汽車拆裝實訓課程的教學將發生下面一些變化。

1）對教學內容進行整合與優化，滿足汽車專業本科生教學的要求，達到培養學生綜合利用所學知識解決實際問題能力的目的。

2）在教學過程中引入移動互聯網技術及虛擬樣機技術，實現教學內容的可重復、可存儲和可復制，同時可實現教學內容的即時廉價更新。

3）在整個教學過程中采用先虛后實、虛實融合的教學方法，既提高學生實物拆裝的規范性，又提高教學實訓設備的可重復利用率，節約了教學成本，達到高效教學的目的。

4）在引入移動互聯網技術后，在本課程的教學過程中，移動終端成為課程教學順利實施的必要工具，使學生在玩手機的過程中快樂學習，提高了學習積極性。

參考文獻

[1]劉瑞昌，宋年秀，王豐元，等.本科層面汽車拆裝實習探討[J].大學教育，2014（4）：103-104.

[2]李曉鵬.汽車拆裝實踐課本科教學改革[J].時代農機，2015，42（3）：110-111.

[3]劉遠華.汽車專業學生汽車拆裝實訓教學改革的探索[J].成都工業學院院報，2016，19（2）：103-105.

[4]王鶴鵬.基于VR技術的汽車拆裝實訓課教學改革探索[J].科技風，2016（19）：31.

[5]蔣斌.翻轉課堂模式在發動機拆裝實訓課中的實踐與探索[J].職業，2016（17）：107-108.

[6]李軍功.《發動機構造與拆裝實訓》課程“教”與“學”的探索[J].科教文匯，2008（4）：36.