虛擬仿真技術在汽車維修教學中的應用

鐘杰鵬

廣東省理工職業技術學校 廣東省廣州市 510500

21世紀以來，科學技術更新換代的速度越來越快，傳統行業在這種強大的壓力下需要不斷地完成自我更新和升級。近幾年，虛擬仿真技術成為發展速度最快的新技術之一，而且在很多行業使用的廣泛程度也在逐年攀升。對于汽車行業而言，維修教育水平和汽車工業技術的發展速度是要成正比的，但目前還不能完全滿足這樣的要求，所以是否需要使用新技術來滿足這樣的要求是一個值得考慮的問題，而虛擬仿真技術和汽車維修教學融合產生出的火花，能為傳統的汽修教學提供新的技術手段，從而提升教學水平。

1 汽車維修訓練系統近況

虛擬仿真技術有很多優點，特別是在用戶體驗和人機交互兩個方面有著很好的運用，這就給了傳統的用實物汽車來進行維修教育的方式巨大的沖擊，當然，從技術的優勢和前景的廣闊程度上來說，虛擬仿真技術是教育技術史上一個偉大的技術創新。

在傳統的教學模式中，實物汽車是主要的教學對象，課本為輔助材料，針對故障模式和汽車類型的不同，傳統的教學手段就是老師手把手對實物汽車進行拆解或對汽車的局部進行拆裝來給學生現場授課，這樣的教學方式從汽車產生一直延續至今，在整個汽車歷史的變化中起著很重要的作用。但是，汽車技術的更新換代和教育技術的不斷創新，讓傳統的用實物汽車拆裝維修的教育形式暴露出許多弊端，具體表現如下：

（1）汽車技術更新換代的速度越來越快，新型的以混合動力和其他動力為核心的技術正在對傳統的以變速箱、發動機為核心的技術造成巨大的沖擊，大背景下有關汽車維修的教育很難滿足汽車技術發展的需要。

（2）以實物汽車作為教學對象的傳統的汽修教育方式，不能滿足國家對汽修專業人才的需求，也不能較好地適應現代教育技術的更新發展。

（3）從事汽車維修教育的教育者要先以提升自己的業務為出發點，彌補自身能力上的不足，破除思維的定勢，這樣才能讓新型的技術更好地運用到具體的教學中，從而幫助新技術運用推廣。

2 關于汽車維修訓練的需求分析

（1）全國范圍內汽車保有量在持續上漲，有分析指出，每年在全國范圍內至少要新增30萬的汽修從業人員，而這些從業人員在上崗時不僅需要有扎實的專業基礎知識，還需要有一定的專業技能。現代人更加注重服務的質量和效率，這就使得汽修從業人員還必須具備良好的檢測、診斷、拆卸、調整、重裝、儀器維護等等維修核心技能，所以，中專類的汽修學校在對汽修專業學生進行實訓時要提出更高的要求，而且必須對傳統的教學形式進行創新和改進[1]。

（2）將虛擬仿真技術通過計算機引入到教學領域中，能幫助學生更好地學習，這樣的教學方式比老師照本宣科的按照課本講課更有吸引力，因此，以整個汽車維修行業的職業能力為基礎，開發出帶有實訓功能的汽車維修教學的多媒體仿真教學模擬軟件，從各方面而言，都是具有重大現實意義的舉措。

（3）計算機中的仿真模擬教學比較適合汽車維修專業理論知識的學習和后期的實際操作實訓，通過使用虛擬仿真軟件，能幫助學生更好地掌握各系統的工作原理、各種設備的使用方法以及故障的判斷、處置方法，為學生畢業后從事汽修類工作奠定堅實的基礎。

3 開設虛擬仿真實訓的意義

學校開設有關虛擬仿真實訓的課程，利用維護教學軟件能在很大程度上促進教學的開展，既能為學校節省部分教學資金和資源，還能幫助學生增強理論，提升其技能水平。

3.1 讓老師們從重復的講解中解放出來

有車一族都知道，一次全面的汽車維護保養需要耗費約2h，而要讓授課老師將這些步驟逐一進行講解，包括其中所需要的工具、操作要領、如何操作等等，可能花費一上午的時間也只能給一個班講一遍，但如果能使用虛擬軟件，就能用軟件來進行實際的演示，同時配上老師的講解，可以幫助學生更好地學習和記憶，學生還可以通過自己的喜好來進行選擇性的學習，老師也可以在講解的過程中讓同學們隨時提出問題和不懂的地方，針對問題進行解答，這樣也能讓傳統的一個老師對多個學生的模式轉變成一個學生對一臺模擬機的有針對性的授課、學習模式。

3.2 節約教學資源

學校常年開設實訓課，而需要參加實訓的學生也較多，長此以往，勢必會造成實訓工具和設備的磨損，很多學生在實訓中都會出現多多少少的失誤操作，這也會從某種程度上導致車輛的損壞，造成的損失是不可估計的。如果能改用虛擬軟件來上課，就算使用頻率再高，也不會對實物設備造成損壞。讓學生們掌握正確的方法后再去操作實物，就會保證在最小程度上對設備造成損壞，由此可見，虛擬軟件能讓實驗經費有很大的節約。

4 利用虛擬仿真技術提升汽車維修教學效率

4.1 教學內容及其特點需求分析

將虛擬仿真技術運用在汽車的維修教學之中，主要是依靠虛擬仿真技術中有關汽車維修的教學體統來完成的，整個教學內容主要由汽車的總體構成、汽車的工作原理、各分系統的檢測、各零配件的拆裝、故障的診斷處理、儀表的維修運用6個方面構成。改進教學模式能在一定程度上促進教學質量的提升，教育和汽車兩個方面新技術的不斷發展，促進了汽車維修教學模式的不斷創新和改變[2]。就目前而言，汽車維修教學的特點主要表現如下：（1）汽修的專業性很強，這其中又細分為很多類別，這就要求從事汽修的人員不僅要具備扎實的理論基礎，還要有一定的實踐經驗，將這兩者進行充分的融合，才能幫助從業人員熟練地掌握好基本的維修技能。（2）使用虛擬仿真技術進行汽車維修教學，能讓學生們更快的掌握汽車各部分的架構，幫助其熟悉從汽車總體結構到各個分系統的原理結構，以及各檢測設備的使用方法、汽車故障時的判斷方式以及如何采取有效的措施進行處置等等，能為學生今后從事汽修工作奠定堅實的基礎。

4.2 “虛實結合”的教學模式

利用虛擬仿真技術進行汽車維修教學關鍵就在于利用三維數字進行建模，教師首先要對汽車整車進行數字建模，其次對汽車的各零部件進行數字建模，最后對汽車的工具、儀表燈輔助的維修手段進行數字建模。學生通過虛擬仿真技術能對汽車的各種數據進行更為詳盡的了解。如汽車各零部件、整車、工具儀表輔助的維修手段等有關的數據，這些數據包含外部尺寸、內部結構框架、內部電路的走向和布局、各零部件的具體位置等數據資料，學生通過仿真技術能清晰明確的了解汽車的結構。進行實訓課程是，可以通過虛擬仿真技術使學生對所學知識有一定的了解，然后進入實訓車間進行拆裝學習，這樣既能減少零部件的損耗，還能提高學生的學習效率。

4.3 教學過程

進行汽車維修虛擬教學時，教師首先要進行教學演示，用虛擬技術對汽車的各個部件進行講解，其次，要引導學生對三維模型進行探索，并要求學生在摸索汽車模型的同時要識記各個部位的名稱及其安裝順序，通過多次的嘗試進行正確的組裝。之后將學生帶入實訓場地，教師先進行操作，學生在旁觀看，隨后由學生進行實物操作。整個過程以學生為主導，教師作為引導者進行補充。

4.4 教學評價

通過教學評價，教師能有效的判斷學生學習本節課程內容的效率。評價內容可以涵蓋理論知識、實訓操作、自評、互評等。通過這樣的評價，可以讓學生認識的學習過程中的不足，然后通過進一步的學習來完善知識的積累。

5 結語

綜上所述，整個社會的發展和進步都在深受新技術的發展和運用的影響，將虛擬仿真技術運用到汽車維修的實際教學之中，能讓傳統的教學理念從根本上發生變化，而且能在一定程度上提升教學的效率和效果，幫助很大一部分學生更快地掌握不同類型汽車的維修保養技能，從而更好地服務社會，為社會做出更大的貢獻。