構建基于“平臺+模塊+實驗課程”的車輛工程專業虛擬實驗教學體系

曾育平 蔡楊 高偉 寇桂岳 甘志梅

摘要：專業實驗在本科教學中占有重要地位，本文在分析虛擬仿真技術在車輛工程實驗教學中應用現狀的基礎上，全面梳理我校車輛工程專業的虛擬仿真實驗平臺，并結合我校車輛工程專業人才實踐能力培養需求，構建基于“平臺+模塊+課程實驗”的車輛工程專業虛擬仿真實驗教學體系。

關鍵詞：實踐教學體系；虛擬仿真實驗；車輛工程；實踐能力培養

汽車產業是我國國民經濟的支柱產業，節能與新能源汽車是我國七大戰略新興產業之一，也是 “中國制造 2025” 戰略規劃中的十大重點領域之一。因此汽車工業急需具有國際競爭力、支持產業發展和產業升級的創新型人才。構建虛擬實驗教學體系，是汽車產業轉型發展時期培養創新型人才的重要保障。

一、 虛擬仿真技術在車輛工程實驗教學中的應用現狀

虛擬仿真實驗是將虛擬現實技術和計算機仿真技術應用于實驗教學，利用動態教學模型實時模擬真實實驗現象和過程，通過沉浸式體驗和交互式操作，產生和真實實驗一致的實驗現象和結果。目前虛擬仿真實驗技術廣泛應用于化學化工、采礦工程、動力與能源工程 、材料科學與工程和土木工程等專業的實驗教學。虛擬仿真實驗技術在汽車構造、汽車理論和汽車電子等課程實驗方面也有相關應用。例如：李未將虛擬現實技術應用在汽車構造實驗教學中，通過實踐表明該技術明顯提高了教學質量和學生參與度；杜峰針對汽車理論教學中實驗課程難以完全開展的問題，提出了利用計算機仿真模擬技術來促進教學實驗改革，并通過實踐證明了該技術提高了汽車專業學生的學習積極性；仇成群、方樹平、張忠洋和席軍強等探索了虛擬仿真實驗技術在汽車電子實驗教學中的應用，并收到了較好的實驗效果。

雖然上述學者探索了虛擬仿真實驗技術在汽車構造、汽車理論和汽車電子等車輛工程專業課程實驗教學中的應用，并取得了較好的效果，但由于缺乏完整的虛擬仿真實驗教學體系，導致這些虛擬仿真實驗項目的內容基本上都是孤立的，缺乏系統性，導致各虛擬仿真實驗內容之間缺乏內在邏輯關系，因此構建虛擬實驗教學體系具有重要意義。

二、 構建基于“平臺+模塊+課程實驗”的虛擬仿真實驗教學體系

南昌工程學院是一所應用型本科院校，南昌工程學院章程中明確了以“建設國內有影響的高水平應用型工程大學”的辦學目標，我校非常注重學生的實踐能力培養，鑒于車輛工程專業的特殊性，其許多工程型實驗都是“高成本、高能耗和高危險性”，因此開發一大批虛擬仿真實驗，建立車輛工程專業虛擬仿真實踐教學體系是培養學生實踐能力的重要保障，為此，本文結合南昌工程學院車輛工程專業人才實踐能力培養需求和特點，圍繞《汽車構造》《汽車理論》《汽車設計》《汽車電子》和《新能源汽車》等核心專業課程的課程實驗，構建汽車構造虛擬裝配實驗平臺、整車性能虛擬仿真實驗平臺、汽車設計虛擬仿真實驗平臺、汽車電子虛擬仿真實驗平臺和電動汽車虛擬仿真實驗平臺，根據實驗教學內容的層次不同，每個平臺又劃分為基礎實驗模塊、綜合實驗模塊和創新訓練實驗模塊，最終構建基于“平臺+模塊+課程實驗”的車輛工程專業虛擬仿真實驗教學體系，其邏輯關系如圖1所示。

三、 結論

本文在分析虛擬仿真技術在車輛工程實驗教學中應用現狀的基礎上，全面梳理我校車輛工程專業的虛擬仿真實驗平臺，并結合我校車輛工程專業人才實踐能力培養需求，構建了基于“平臺+模塊+課程實驗”的車輛工程專業虛擬仿真實驗教學體系。

圖1車輛工程專業虛擬仿真實驗教學體系

參考文獻：

[1] 李平，毛昌杰，徐進.開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設提高高校實驗教學信息化水平[J].實驗室研究與探索，2013，32（11）：5-8.

[2] 唐向陽，馬驍飛，郭翠梨，等.建設高水平“化學化工虛擬仿真實驗教學中心”的思路與探索[J].高等理科教育，2015（6）：102-106.

[3] 馬文頂，吳作武，萬志軍，等.采礦工程虛擬仿真實驗教學體系建設與實踐[J].實驗技術與管理，2014，31（9）：14-18.

[4] 路勇，馬修真，高峰等.船舶動力技術虛擬仿真實驗教學資源建設與實踐研究[J].實驗技術與管理，2016，33（3）：117-119.

[5] 李亮亮，趙玉珍，李正操，等.材料科學與工程虛擬仿真實驗教學中心的建設[J].實驗技術與管理，2014，31（2）：5-8.

[6] 徐明，熊宏齊，吳剛，等.土木工程虛擬仿真實驗教學中心建設[J].實驗室研究與探索，2016，35（2）：139-142.

[7] 李未，滕菲，李慶華.虛擬現實技術在汽車構造實驗教學中的應用[J].長春大學學報，2016，26（3）：89-93.

[8] 杜峰，關志偉，劉春輝，等.軟件仿真技術在汽車理論教學中的應用實踐[J].天津職業技術師范大學學報，2015，25（2）：58-62.

[9] 仇成群.汽車電子虛擬實驗教學研究探討[J].裝備制造技術，2011，18（11）：211-213.

[10]方樹平，王寧寧，陳杰平，等.虛擬現實技術在車輛工程專業實踐教學應用探索[J].赤子，2016（9）.

[11]張忠洋，鄭利民，孫曉幫，等.虛擬仿真軟件在新能源車輛工程專業實驗教學中的應用[J].汽車實用技術，2016（12）：210-212.

[12]席軍強，宗瑩，王文碩.車輛電子控制虛擬實驗教學平臺研究[J].實驗室研究與探索，2015，34（1）：79-83.

作者簡介：曾育平，蔡楊，高偉，寇桂岳，甘志梅，江西省南昌市，南昌工程學院 機械與電氣工程學院。