交互式仿真技術在汽車拆裝實踐教學中的應用

李文達　王陸峰

關鍵詞：交互式仿真? 實踐教學? 游戲

作為內蒙古地區唯一的交通職業技術學院，內蒙古交通職業技術學院的教師一直積極努力地對現有教學模式進行創新探索，致力于尋求一種適合現代交通職業學院學生的教學模式，激發學生的主觀能動性，增強汽車專業實踐教學環節的教學效果，加強學生與老師的互動交流，強化職業院校學生的專業技能，努力為我國打造一批高素質勞動者和技能人才。

一、汽車拆裝實踐教學現狀

針對汽車拆裝的相關課程，自2004年以來，教學模式已經有了很大改進，從傳統的理論與實踐分開教學，到現在的理實一體化授課，加強了理論與實踐的結合，讓學生一學習完理論知識直接就動手操作，減少了學生遺忘的可能性。但在這種教學模式下，教學過程中仍然存在以下幾個問題。

學院的高職學生自主學習的能力較為缺乏，課上比較懶惰，不愿意主動去學習;高職學生自我評判能力差，在實踐訓練過程中，容易在操作過程中出現錯誤而不自知;學生理解能力差，在理論知識掌握不夠扎實而直接進行實踐時，容易出現操作不當引起安全事故;班級人數較多，為了增加實踐教學效果，保證安全，每次教師只能帶5～6人去動手實踐拆裝，其余大部分學生仍然留在教室學習理論知識，實踐效率較差，浪費時間;高職學生對傳統課堂教學知識的保留率較低，課上學過，課下就忘記了，知識的接收率本就低，又不愿意溫習功課，造成一學期下來學習并無成效。

正是由于現在的教學方式存在這些問題，所以廣大教師急需在汽車拆裝課程上融入交互式仿真技術進行教學，改善教學中存在的問題。

二、交互式仿真技術在汽車拆裝實踐教學中應用的必要性

交互式仿真技術教學是采用虛擬現實仿真技術，將汽車零部件如自動變速器三維立體模型導入到仿真平臺內，借助于VR眼鏡，給學生一種沉浸式的體驗，讓學生在虛擬環境中體驗真實的操作，而且可以通過數據手套全方位采集學生手部動作，讓學生在虛擬環境里動手感受真正的觸摸體驗。

1.激發學生主觀能動性

傳統的仿真軟件都是采用視頻播放教學或通過鼠標點擊實踐裝配零件的爆炸分解圖展現在學生面前，可依然無法高效調動學生的積極性。現在的高職學生特別喜歡交互式仿真類的游戲，熱愛積極探索未知的區域，想要去體驗摸索，喜歡在虛擬環境中沉浸式的感覺。交互式仿真技術平臺就是當學生在戴上VR眼鏡和數據手套后就有一種身臨其境的感覺，就像置身于游戲當中，虛擬手會隨學生手部動作，讓學生不自覺的想要去發掘探索，交互式仿真技術融入教學就是抓住學生喜歡摸索體驗操作的特點。

2.增加了自我評判環節

現在的實踐教學環節中，教師無法保證全程檢驗每個學生拆卸、安裝過程是否正確，比如在變速器內部丟掉一個螺栓、墊片，安裝完成后無法看見內部結構。而在交互式仿真教學過程中，學生無論是進行哪一部分的操作，一旦出現錯誤時，比如落下零件和安裝方法不正確，系統都會提示學生錯誤，直至學生安裝正確為止，讓學生能夠對自己的拆卸安裝過程有一個正確的判斷和認知。這激發了學生尋求正確拆裝路徑的興趣，加強了理論知識的鞏固，減少了學生的懈怠情緒。

3.增加實習的安全性

實踐教學環節開始前，教師都會反復強調容易出安全事故的操作步驟，提醒學生注意，以免操作不當使得零件或工件掉落，造成砸傷等事故，但部分高職學生聽課效果不佳，直接實踐操作時仍舊會有些操作不當，存在安全隱患，所以在實踐過程中，學生的拆裝練習必須全程在教師指導下進行。交互式仿真實踐平臺是在虛擬的環境中進行的，不存在這樣的安全隱患，甚至在出現不當措施時會提醒學生注意，當學生能夠熟練正確掌握拆裝技能后再針對汽車進行練習，大大提升了實踐過程的安全性，也緩解了教師的授課壓力。

4.提高了課堂效率

以筆者授課的班級為例，學生共有30人，一次實習小組5人，其余25人全都在復習理論知識。由于高職學生的自我約束能力較差，自習效果不佳。而采用交互式仿真技術授課，可以讓全班30人同時進行仿真實踐的操作，每一位學生可以有充足的時間進行拆裝練習，當學生能夠熟練正確的拆裝自動變速器時，再對車輛進行拆裝操作，這樣每個學生的實際操作時間增加了。同時教師可以通過交互式仿真技術操作平臺檢查每一位學生的操作過程，解答學生的遇到的疑難問題，增加了教師與學生之間的互動交流。

5.增強課堂的保留率

所謂課堂保留率指的就是一堂課結束后學生真正理解記憶的知識保留了多少。一直以來教師的單一輸出授課方式是保留率最低的模式，所以現在課堂上面增加了很多學生與老師之間的互動，盡量課堂上面都是以學生為重，引導學生思考，即使這樣知識的保留率仍然不高。有專家曾針對交互式仿真技術做過相關實驗，因為高度交互沉浸式的體驗，學生快樂地學習，加深了知識的理解和記憶，保留率有了明顯的提高。

6.增加課下復習時間

為了保證學生的實習安全，拆裝過程全程在教師指導下進行，那么課下的實踐練習學生無法單獨練習，學生無法單獨完成課下復習的過程，這又造成了資源的浪費。而采用交互式仿真技術后，學生可以在非上課時間自由練習，增加了復習時間，大大提升了知識的保留率。

7.減少了追加投入成本

為了錘煉學生的專業技能，必然要加大學生實踐操作的訓練，內蒙古交通職業技術學院每年都要投入大量的資金購置設備，而由于學生技術水平不夠專業和經過多次反復的拆裝訓練，即使專人維護保養，設備的損耗也是巨大的。而引入交互式仿真平臺后，設備的損耗造成的追加投入會大大減少。

眾所周知，當汽車企業更新換代飛快，為了保證學生順利的與工作崗位接軌，實踐環節必然要跟上時代的腳步，所以設備的更新也是必不可少的，采用交互式仿真平臺后，僅需要更新數據庫就可以讓學生練習到最前沿的設備，大大減少了新設備教學資金的投入。

三、汽車拆裝實踐教學改革的新舉措

1.實踐教學資源及時更新

汽車相關專業實踐設備價格高昂，而現代汽車發展迅猛，受地域和資金條件限制，實踐車間不能購置所有車型設備，更不能及時更新換代。交互式仿真平臺的建立只需要定期及時更新資源庫，減輕了高職院校教學資金負擔，降低了汽車拆裝實踐設備損耗費用，同時也使學生能夠獲得最新的實踐設備信息，體驗理虛實一體化的便利。

2.加強實踐教學課堂環節設計

除了利用資源庫已有的汽車拆裝模型以外，還要增加情景模式，讓學生有一種沉浸在游戲環境中的感覺，激發學生探索摸索的興趣，通過一步步的練習基本操作，教師需要設置關卡，每完成一步提示則進行下一步的操作，層層遞進引導學生完成整個拆裝過程。同時針對發動機等需要檢修的課程環節還需要增設故障，以游戲的方式吸引學生，使學生主動打開電腦，帶上VR眼鏡和數據手套。

3.建立合理的智能測評體系

學生通過交互式仿真實踐平臺學習后還可以進行測驗考試，通過系統后臺數據測算分析，可以得出學生模擬拆裝的分數，能夠及時反饋學生的操作考試信息，學生可以及時改正。交互式仿真技術平臺得出的成績納入期末考試成績，在傳統的考試模式的基礎上融合高科技測評成績，學生對于這種新穎的測算方式也非常感興趣，這調動了學生的主觀能動性。

4.增強專業教師關于交互式仿真技術實踐平臺的培訓學習

為進一步提升交互式仿真教學效果，任課的專業教師必須加強交互式仿真技術實踐平臺的學習培訓，能夠熟練應用軟件的教師端與學生端。在培訓的同時也能提升教師的專業技術水平和實踐教學能力，可以更好地實現教學的雙向性，在學生中樹立教師的威信，提高教學效果。

四、小結

隨著近年來教學方法的不斷信息化，傳統的教學模式已經不足以滿足現在高職學生的學習要求，亟須引入新的教學模式。交互式仿真技術深受新時代學生的喜愛，將其引入到教學中來，與傳統的教學模式相融合，能夠激發學生的主觀能動性，真正實現讓學生在游戲中學習，在娛樂的同時掌握專業技能，提高教學成果。

目前交互式仿真技術在教學中的應用仍然處于探索階段，需要更多的專家和教師做出研究與實踐，讓現在的學生可以在校園里盡可能多地吸納知識儲備能量，以應對日新月異的科技變化。

參考文獻：

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（作者單位：內蒙古交通職業技術學院）