虛擬實驗系統在汽車機械工程實踐教學中的應用研究

張官亮

摘要：伴隨國家經濟水平的不斷發展，汽車已經普遍使用，為人們的生活帶來了極大的便利。在此背景下，汽車機械工程教學成為需要關注的重點。此專業的特點在于其實際應用性較強，要求學生應具備相應的實踐以及操作能力。若是采取以往通過理論開始主要教學的方法很難滿足當前學生實際的能力需求，無法推動學生創新性思維以及真正操作能力的強化。虛擬實驗系統是一種仿真模擬實驗內容的技術系統，其實用性較強，將其運用到汽車機械工程專業有利于教學質量的提升。

關鍵詞：虛擬實驗系統，汽車機械工程;實踐教學

引言：當今社會科學技術發達，將現代化教學手段運用到實際教學中已是教育領域的發展趨勢。汽車機械工程專業中強調培養學生的操作以及實踐能力。因此，在實際教學中，教師要充分利用虛擬實驗系統，將信息技術與課程內容全方面的結合，幫助學生更清晰的理解與掌握相關內容，并在不斷的操作中實現自身實踐能力的提高，保證實用型人才的培養。

一、虛擬實驗系統簡述

虛擬實驗是以真實的實驗為主要依據，通過現代化教育的發展為基本導向，以計算機仿真技術為基本發展出來的一種新型實踐教學形式。計算機已經成為當代學生的必備物品，將虛擬化的實驗加入到汽車機械工程的教學之中，可以最大限度的實現學生學習熱情的調動，提升學生知識的學習成效，也能夠推動學生不斷的思考與創新。汽車機械工程在培養基礎技能以及工程設計能力方面有極為關鍵的影響[1]。經過實際的調查發現，學生在機械制圖方面規范性不高，無法相應的表達尺寸等。出現這種情況的主要原因在于學生在進行對理論性知識的探究中，缺乏與之匹配的實際訓練，導致學生對自己所學習的理論性知識不能清晰深刻的理解。所以，在汽車機械工程的實踐教學中要進行一定調整，將虛擬實驗系統引入到課堂中，滿足學生的學習需要，并且增強課堂教學成效。

二、虛擬實驗系統在汽車機械工程實踐教學中的具體應用

（一）零部件認識實驗

學生剛剛接觸專業性質知識，很大部分學生對于汽車的結構以及組成等并沒有形成直觀的認識。因此，教師要引導學生了解汽車變速器的組成結構，功能原理等。同時，還要為學生提供變速器關鍵零部件的建模方式。學生要以自學的形式開展相關練習，也在練習中達成自身機械制圖能力的增長。在實際操作中，教師要組織學生全面利用課后時間開展相關實驗。課堂中教師要為學生講解變速器的工作原理、零部件組成等。在課上理論知識的講解基礎上，學生課后利用自己的空余時間，通過虛擬實驗系統自行對各個零部件之間的結構查看，了解三維模型信息等等，在自己主動開展的實驗中，加深對變速器零部件的認識。

（二）零部件計算機輔助測繪實驗

在對汽車零部件的設計以及維修的過程中，想要最大程度的降低成本，但不影響其質量以及效果，一定要考量零件的通用性質。汽車機械工程是基于卓越計劃對車輛工程專業進行課程整合的結果[2]。而在其中的互換性以及測量是此課程的重要內容。對于此部分內容開展實踐性教學，教師應組織開展變速器零部件測繪實驗。這一實驗的主要目標是引導學生熟練掌握常用的測量工具，加強對零部件的繪圖技能、可以對零部件精準的標注等等。在實際實驗中要將學生先進行分組，分別對指定的軸承、齒輪類以及箱體類零件開展實物測量。最后，依據任務中所提供的部件配合要求以及零件尺寸等內容，利用UG軟件建立零件圖，并對相應的尺寸等進行明確標注。而且為了避免同一組學生的出現抄襲等行為，要結合實際物品，在零件庫中指定同類虛擬零件，利用測量模塊對虛擬零件開展測繪。通過對數據的測量以及記錄利用自己所測量的相關數據，依據一定的比例要求實現新的三維模型的繪制。在此項實驗的有序開展中，學生可以將虛擬零件與實際物品進行明確的對比，從不同的角度思考CAD圖與實際物體之間的聯系，幫助學生自身的三維想象能力獲得鍛煉。虛擬實驗課程的開展可以引領每位學生都自主的達成測繪，幫助學生將所學習的理論性知識內容與實際結合，在自己完成中獲得自主學習能力的發展，也鍛煉實踐能力。

（三）零部件拆裝實驗

裝配工藝分析是汽車機械工程的重要組成部分。是在對汽車零部件材料的選擇、模型繪制等基礎上，進一步對汽車部件的各零件之間的配合關系以及安裝方法等學習。為了更好的提高實驗的效果，學生應在實驗前，合理安排時間，主動到虛擬實驗室觀看相關的拆裝視頻。在實驗課中，教師先在現場進行演示，幫助學生加深理解。學生也會結合提前觀看的視頻深化掌握相關內容。但由于變速器種類以及數量是有一定限制的，學生的人數卻較多。因此在，分組實物拆裝前，每組給定變速器類型后，以零部件庫中的變速器三維模型為操作對象進行虛擬性拆裝。在虛擬拆裝的整個過程中，學生對于零部件的拆裝順序會由系統自動的進行記錄，當拆裝完成后提交該記錄，系統會自行判定其中是否存在問題。若存在會示警，并提示哪里出現錯誤，讓學生依據提示自主發現并實現問題的解決。

（四）創新實驗

虛擬實驗系統的創建，不只為學生提供了更加豐富的實踐性資源，而且在開展具有創新性質的實驗過程中，不會因為實驗設計的不合理造成零部件的消耗，形成經濟上的損失。虛擬零部件可以無限性的使用，不會在實驗過程中由于原本材料不足而導致學生無法連續完成創新性想法，打消學生努力創新的主動性。學生要與自身的喜好、時間等有效結合，聯系工程實際情況，通過此系統開展創新實驗。虛擬實驗系統為學生主動思考構建了寬松自由的環境，能幫助學生真正的將自己的想法變為模擬，成為現實，達成現代化創新型人才的培養。

結束語：利用虛擬實驗系統開展對汽車機械工程專業學生的教學，為其提供仿真并具有實際操作的虛擬場景，學生身處于真實的環境中學習相關知識，達成自身技能的練習以及掌握。虛擬實驗系統符合新時期對于汽車專業學生的培養需求，可以最大程度的激起學生的學習熱情，推動學生主動加入到知識的學習中，并在虛擬的場景中達成學生實踐操作能力的增長，進而提高汽車機械工程教學質量。同時也真正的為社會提供高質量的應用型人才。

參考文獻：

[1]喻曹豐，陳清華.虛擬仿真實驗模塊在車輛工程專業實驗教學中的應用[J].教育教學論壇，2019（17）：276-278.

[2]于蕾艷，石永軍.融合研究性教學的汽車虛擬仿真教學平臺[J].實驗技術與管理，2019，36（05）：126-128.