虛擬仿真技術在發動機拆裝實習中的應用

劉亞麗　潘玉龍　李文哲　占才棟　李錚榮　安通

摘 要：本文主要通過分析傳統發動機拆裝實習中存在的場地有限、設備老舊不足和經費欠缺等等問題，介紹虛擬仿真技術的特征及其應用在發動機拆裝實習教學中的優勢。借助數字化平臺，將虛擬仿真技術應用到發動機拆裝實習教學過程中去，可以提高教學質量，培養理論與實踐相結合的復合型人才。

關鍵詞：虛擬仿真技術;發動機拆裝實習;應用

1 前言

隨著電子計算機技術的飛速發展，虛擬仿真技術應運而生。虛擬仿真技術實際上是一種可創建和體驗虛擬世界的計算機系統，這種虛擬世界由計算機生成，以仿真的方式創造一個三維世界，借助各種輔助傳感設備與虛擬世界進行自然的交互。從當前發展的情況來看，虛擬仿真技術的應用范圍不斷擴大，在實驗實訓環節有著重要的應用價值，尤其是汽車發動機拆裝中有著重要作用。

2 傳統發動機拆裝實習中存在的問題

發動機拆裝實習對我校專科學生來說，是一門專業理論知識與實踐相結合的重要的專業實踐課。目前，本專業學生每個班40人，可供拆裝教學的發動機為8臺125Z1A2型柴油機，實習時間較長，拆裝實習過程中，每5～6人為一組。由于現場學生較多，而指導教師只有一個，可能會造成老師指導學生不及時，學生自己嘗試，不按照要求隨意拆裝，拆卸不徹底就裝配或將螺栓隨意丟棄，造成發動機損壞[1];而每組學生較多，可能會造成部分學生積極動手參與，部分學生旁觀，學生動手實踐能力差，這樣就達不到實習的目的。

目前，發動機技術不斷更新，先進的發動機不斷涌現，而學校提供拆卸的發動機都是相對落后和老舊的，學生只能通過多媒體來了解更多先進的發動機，無法實際接觸到它們，學生的學習興趣和積極性不高[2]，實習設備費用昂貴，很難進行更新換代。

3 虛擬仿真技術在動機拆裝實習中的應用

3.1 發動機虛擬拆裝平臺的建設

發動機虛擬拆裝平臺的建設，可以有效的解解學校資源不足、經費欠缺的問題，可以減少場地投入、建筑投入、設備投入和指導教師投入等等[3]，而現在的學生幾乎人人都有電腦，有了發動機虛擬拆裝教學平臺，學生可以直接通過電腦進行發動機拆裝實習，詳細的了解發動機的內部構造，掌握正確的拆裝順序，將發動機拆卸徹底，減少拆裝過程中造成的零部件損壞，加深學生對理論和實踐知識的學習掌握。同時，可以通過對發動機虛擬拆裝教學平臺軟件進行更新換代，構建更多先進的發動機模型，讓學生掌握更為先進的發動機知識。

3.2 虛擬仿真技術在發動機拆裝實習中的優勢

目前，實踐環節在專科教學中占相當大的比重，針對傳統發動機拆裝實習中存在的諸多問題，虛擬仿真技術在動機拆裝實習中開始廣泛應用。首先，應用虛擬仿真技術可以節省成本，解決高校資源不足、經費短缺因而無力購買足夠多的實驗實訓設備的問題，傳統的發動機拆裝實習中設備滯后、升級改造困難，只能不斷購買新的設備，造成教學過程中教學資源的浪費，教學過程停滯不前[4]，而虛擬仿真技術可以重復利用，將其軟件進行改進升級，隨著發動機技術的不斷進步，將各種新型的發動機模型加入到虛擬仿真技術平臺中，這樣，發動機拆裝實習中的硬件資源就無需全部替換，只需不斷進行軟件更新，就能及時跟上現今技術的發展，滿足發動機拆裝實訓教學的需求。

其次，應用虛擬仿真技術可以提高學生學習的興趣。傳統的發動機拆裝實習過程較為單一，設備老舊，學生拆裝過程比較枯燥，而虛擬仿真技術可以創設多種情景，具有多感知性、沉浸性、交互性、先進的共享性、易擴充性、易改進等等優點，真實感強，易激發學生的學習興趣，提高學生的動手能力，同樣，運用虛擬仿真技術可以提高實訓的安全性，避免學生因為使用工具不當造成的傷害，同時也可以減少因拆裝不當造成設備損傷從而導致的成本增加。

最后，應用虛擬仿真技術有助于加強學生學習記憶。傳統的發動機拆裝實習只能在實訓室里進行，學生只能在有限的時間里進行拆裝實習，可能拆卸不徹底造成學生對發動機內部構造了解不清楚，走馬觀花，對知識掌握不準確、不徹底，而應用虛擬仿真技術，現今幾乎每個學生都有電腦，學生可以在宿舍、在家里通過虛擬仿真平臺進入，不進入實訓室，利用業余時間拆裝實習即可，這樣有足夠的開放性和足夠的時間，讓學生能夠充分理解掌握相關知識，而不拘于時間地點，能夠加強學生動手能力的培養，加深學生對理論和實踐知識的掌握。

4 結論

虛擬仿真技術的應用，能夠解決傳統發動機拆裝實習中的諸多問題，學生可以在任意地點利用任意時間在虛擬仿真平臺進行發動機的拆裝實訓，按照規范的要求反復操作，這樣一方面有助于學生對發動機相關知識的掌握，另一方面可以減少場地、設備和相關人員的投入，節省成本，提高實訓的安全性，同時，這種先進的技術更能夠激發學生學習的興趣，調動學生的積極性，有利于學生對知識的學習記憶，達到最終實訓的目的。

參考文獻：

[1]黃衛庭，羅麗瓊.虛擬仿真技術在高職教學中的應用[J].南通航運職業技術學院學報.2011（4）：111-113.

[2]柳陽明，劉書麟，郝立夫，王大偉.某型飛機發動機教學資源的開發與應用[J].吉林化工學院學報.2015（5）：65-68.

[3]王勇，賴思琦.汽車拆裝虛擬仿真實訓項目建設[J].當代教育實踐與教學研究. 2018（8）：171-172+174.

[4]魏曉旭，田哲文.汽車發動機拆裝實踐虛實結合教學模式探索[J].大學教育. 2018（7）：104-106.

作者簡介

劉亞麗：（1990.07.04—），女，湖北省襄陽市棗陽市人，職稱：助教，學歷：碩士研究生。研究方向：發動機構造與修理。工作單位：空軍預警學院雷達士官學校。