計算機虛擬技術對汽車基礎課程的教學研究

馬石飛++朱洪濤++李濤++曹錄翠++楊華城++林云

【摘要】由于汽車職業教育的效果受到資金投入、實訓場地和其它一些條件的限制，所以汽車職業教育的發展一直都比較緩慢。隨著計算機技術的快速發展，近年來計算機虛擬技術被應用到汽車職業教育中，這不僅讓汽車職業教育的成本得到控制，還讓基礎課程的教學取得了更好的效果。本文將對計算機虛擬技術進行介紹，并分析其在汽車基礎課程教學中的應用。

【關鍵詞】計算機 虛擬技術 汽車 基礎課程 教學

【中圖分類號】TP3-4；G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0052-01

一、計算機虛擬現實技術的含義及特點

虛擬現實技術簡稱VR，又被叫作靈境技術。其是以沉浸性、交互性和構想性為基礎的計算機高級人際界面。虛擬現實技術是對多媒體技術、多傳感器技術、人工智能技術等進行綜合運用的一種技術，能夠實現對人類視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能的模擬，從而創建一個虛擬的環境。

在將虛擬現實技術應用到汽車維修中后，系統主要具有五個特點。其一是高效性，即可以讓多個學生同時進行實際操作，從而有效提升教學的效率；其二是真實性，通過對汽車部件的三維模擬，能夠將汽車的構造真實地展現在學生面前；其三是系統性，根據汽車的原始資料，有資深的導師進行腳本的編寫，從而實現教學的規范性和系統性；其四是交互性，通過對真實情況的模擬，可以實現對汽車的裝配、故障設置和故障排除，從而實現交互性。

二、在汽車職業教育中的應用效果

（一）理論與實戰之間聯系的橋梁

一般情況下，汽車職業教育的教學活動以理論為基礎，然后進行實訓。通過計算機虛擬技術的應用，理論學習和實際操作訓練將能被有效地結合在一起，從而實現理論與實踐的相互滲透。這樣既能讓學生在學習過程中減少不必要的付出，也能提升學生的學習效率。其中汽車專業學生基本的工程能力教學《機械制圖》《汽車機械基礎》等課程可以運用UG8.0、Solid Edge、Solid Work、3D Max等三維軟件教學。同時汽車服務等課程可以通過引進汽車銷售管理軟件來完成教學，讓學生在模擬的狀態下完成對汽車銷售管理的學習。

（二）改善學生的結構原理認知

汽車作為一種先進工具，其構造較為復雜并且零部件的數量較多，所以學生要完全掌握汽車的構造就十分困難。但是通過計算機虛擬技術的應用，學生能夠在三維空間內對汽車的構造進行全面詳細的了解，掌握每個零部件的位置，并且能在腦海中形成汽車的三維立體模型。這樣就能讓學生在學習的過程中迅速掌握汽車的基本構造和特點，從而提升實戰演練效果。同時，通過在線動畫的形式，能夠讓汽車職業教育教學中的枯燥氛圍得到改善，從而讓學生的學習興趣將能被激發，學習效果將能得到提升。

（三）降低學校的教學成本

在汽車職業教學的過程中，通過計算機虛擬技術的應用，建立的維修虛擬仿真系統中將包含汽車所有的故障情況，以及基本的保養模擬流程。所以在教學的過程中，學生能夠通過虛擬仿真模擬系統進行真實的操作。而在面對故障修理的時候，學生只需要從虛擬的資源庫中調出工具和設備，就能進行汽車故障的檢查和維修。在這種情況下，學校將不用花費大量資金用于設備的購買，從而減少學校在實際訓練中的經費支出。

（四）保證實訓的安全

在汽車的實際維修中，由于汽車的構造較為復雜，所以實際操作訓練的過程中經常會因為學生的操作失誤而發生安全事故，對學生甚至是周圍的人造成傷害。但計算機虛擬技術建立的仿真系統中并不存在真實的汽車零部件，所以學生在進行維修操作的過程中既能感受到操作的真實性，又不會因為操作失誤而引發安全事故。

（五）實現實物教學中不能實現的功能

由于在真實的汽車維修中，一般都要讓汽車處于熄火狀態才能進行，這樣能夠防止因汽車運行而威脅學生的安全。所以在真實的操作中，并不能實現汽車運行狀態下的維修。而在通過計算機虛擬技術建立的模擬場景中，學生能夠在汽車處于運行狀態時對汽車中各個零部件的運行進行觀察，并對出現故障的地方進行實際查看，從而更有利于學生掌握汽車故障的原因。

（六）減輕了教學的負擔

通過計算機虛擬技術建立模擬場景，教師可以在學生實際操作的過程中對其進行實時的評價，從而完成對學生的全面考核，而且教師在整個考察過程中甚至可以站在原地不動。同時，教師還能隨意設置汽車的故障點，從而改變原有的只能固定故障點的情況，從而為教師全面考核學生節省不少時間。另外，學生在短時間內可以完成對各種汽車故障進行維修的實訓，更有利學生的能力提升。

三、教學中的問題及應對方法

（一）不能感受到實際操作的難度

在計算機模擬場景中進行車輛維修時，有時候會因為難度較小而讓學生誤認為實際情況也是一樣的難度。其中最明顯的就是在模擬場景中維修發動機的過程中，有些需要手動擰緊的螺栓只需要輕輕一擰就能完成。但是在實際的發動機維修中，有時需要學生使出很大的力氣進行持續擰動才能完成對螺栓的固定。所以模擬場景中的汽車維修操作難度不大，只要學生掌握維修方法就能完成，而實際操作的難度往往會大很多。

（二）容易讓學生對計算機產生依賴

在長時間的虛擬仿真系統中進行汽車維修訓練，學生會因為維修過程的順序固定而對計算機的設定形成深刻印象，從而在不斷重復的訓練中對計算機產生依賴，從而忽視對實際操作的訓練，這樣最終會導致學生一知半解，不能靈活地運用學到的知識。

（三）對計算機作為汽車維修教學工具的認識存在局限性

由于計算機的應用讓汽車維修教學節約了成本，也提升了教學質量，總之是由很多好處。但實際上計算機的應用也給汽車維修教學帶來了一定的問題，其中最明顯的就是學生對計算機的依賴。所以在應用計算機的過程中，要對其進行綜合評價，不能因為其優勢就忽略其弱點，這樣才能將計算機的應用效果完全發揮出來。

四、總結

計算機虛擬技術在汽車職業教育中的應用讓教學效率得到有效提升，并且學校解決了設備購買資金不足的問題。但計算機虛擬技術的應用也存在一定缺陷，所以應該對其進行多方位的認知。

參考文獻：

[1]沈愛蓮. 虛擬現實技術在高職汽車電子類課程教學中的應用研究[J]. 湖南理工學院學報（自然科學版），2011，04：90-92.

[2]徐海霞，李森. 虛擬仿真技術在計算機專業網絡基礎課程教學中的應用[J]. 電子世界，2014，12：174-175.