汽车仿真实训教学系统开发及应用

摘 要 针对当前职业教育在理论和实践教学上的不足，对汽车专业课程和实践特点进行分析，利用虚拟仿真技术开发汽车仿真实训教学系统，给学生提供实践性教学情境，对培养学生的学习兴趣、提高教学质量有一定的促进作用。

关键词 汽车实训；虚拟仿真；教学系统

中图分类号：TP391.9 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2012）33-0044-02

1 引言

汽车工业的飞速发展使社会对汽车专业人才的需求不断增长，越来越多的各类高校开设了车辆工程专业。职业教育强调以就业为导向的“就业教育”，担负着为社会培养具有较强实践能力的应用型、技能型、工艺型人才的重任[1]。然而，高校培养出的应用型车辆工程专业人才与社会实际需要并不相符，其主要原因在于现有的教育体系不适应社会发展需要，过分强调理论知识的灌输，缺乏实践技能训练方面的培养。因此，只有革新现有教学体系，突出实践教学，才能培养出理论和实践层面均出色的应用型人才。但是由于受到教育资金投入、场地、师资等诸多因素的影响，多数院校在实践教学环节上并无太大的改善，教育教学设施、实训手段的不足制约着高职教育的发展。在汽车制造技术日新月异的时代，必须在汽车教学中根据学生的实际学习情况，紧跟现代汽车工业发展的步伐，不断探索新的教学方法，寻找新的亮点，不断进行汽车实训教学改革，使学生更快、更好地掌握新的知识点，才能培养出社会所需要的高技能、应用型人才。

仿真教学是计算机技术、虚拟现实技术、人机交互技术、多媒体技术结合的产物，也是教育领域应用信息技术的一种创新。仿真教学模式的应用，不仅可以解决以上问题，还能充分体现“学生为主体，能力为本位”的指导思想，为学生提供大量实践性和操作性的现场教学情境，可有效提高教学质量。本文对汽车专业课程和实践特点进行分析后，在Visual C++ 6.0平台下，结合多种软件技术开发了汽车仿真实训教学系统。

2 系统设计思路与功能

2.1 系统功能设计思路

汽车专业的课程和实践有不同的特点，本文分别针对这些特点对汽车仿真实训教学系统进行模块化构建。

1）汽车专业理论课程体系。汽车专业的理论课程体系中有很多课程（如汽车构造、自动变速器结构原理等）具有很强的实践性，在传统的理论教学过程中，汽车的某些结构部件在教学过程中不易展示，特别是一些内部构造，只能通过教师板书或静态图片演示。这种教学方式缺点在于：很难直观地体现汽车构造部件的运动方式及原理；讲解过程中非常耗时耗力，效率非常低；缺乏生动和立体感，对学生来说难于理解、不易接受，学生虽然学习了理论课，但对汽车的内部结构和原理、故障诊断还是模糊不清。本文设计的教学系统通过大量的立体动画（3D建模）、平面图像与动画等视频或虚拟仿真技术来演示汽车原理及结构，使原本枯燥、机械的教学模式得以丰富和生动化，对学生而言就变得更加容易理解与接受。

2）汽车专业实践教学。各高职院校汽车专业的实训内容普遍采用“发动机总成拆装实训”“底盘拆装实训”“电喷发动机故障排除实训”“车身电器实训”“维修实训”等，但是由于受设备、场地、师资等的限制，在有限的实训期间不可能把这些实训内容都学深学透。现在的汽车修理模式已由传统的拆卸修理型转变为诊断型，知识密集性和技能综合性已成为现代汽车维修职业技能的重要特点[2]。所以应该转变传统的教学观念，将汽车校内实训基地作为一个系统来建设，将实训室与教室、仿真装置与实际装置、理论与实践相结合，体现教、学、做一体化，建立基础技能实训平台、专项技能实训平台和具有真实工厂氛围的综合技能平台，形成完整的汽车专业职业技能培养链[3]。

例如，“发动机总成拆装实训”教学应该是在特定的实训环境中，以真实的汽车或汽车零部件为载体，同时以仿真软件为辅助手段，利用汽车仿真技术，让学生先熟悉各拆装步骤及拆装工具，然后在仿真模块里进行模拟拆装，使学生在规范的汽车拆装过程中真正理解汽车的结构原理，用汽车专业理论知识及检测设备去分析汽车故障产生的原因，正确使用维修设备及工具去排除故障，并进一步拓展和深化汽车专业知识的运用，使学生的汽车维修技能更加熟练化。

汽车专业的课程大多数实践性很强，很多内容学生难以理解消化，学生学习起来也比较枯燥。为了培养学生的学习兴趣，在本文开发的汽车仿真实训教学系统中还增加一个汽车文化模块，让学生理解汽车的发展、汽车的新技术，同时把往届学生参加各类创新大赛的作品以视频方式收录进来，激发学生对汽车的热爱和创新精神。

2.2 系统具有的功能

如图1所示，根据汽车专业课程和实践的特点和设计思想，将汽车仿真实训教学系统总体分为三大模块：理论课程体系、实训仿真教学、汽车文化。各模块对应相应的功能：理论课程体系主要以立体动画（3D建模）、平面图像与动画等视频或虚拟仿真技术来演示汽车原理及内部结构；实训仿真教学又细分为实践教学和汽车仿真两部分，以经验丰富的专业教师现场指导视频动画，让学生熟悉实践教学内容，并利用汽车仿真技术使学生模拟操作，让学生产生一定的现场教学情境；汽车文化模块中收纳大量汽车新技术、汽车车展、汽车奇闻趣事及本校学生各类创新大赛的视频作品。

3 汽车仿真实训教学系统的技术实现

3.1 开发平台所需的软件

软件包括Visual C++ 6.0、DirectX9.0 SDK、Vega、CATIA、3Dmax等。

3.2 软件特点

1）系统采用基于对话框技术，大部分操作通过鼠标进行，用户操作方便。

2）以VC++6.0作为开发语言，应用CATIA、3Dmax作为三维建模工具，DirectX作为图形音效等多媒体引擎[4]，Vega作为动态仿真渲染工具，使该教学系统具有视频演示、仿真等实践教学功能。同时，该教学系统具有一定的移植性和可扩展性，能随着后期技术的提高进一步开发与完善。

3）系统分为理论课程体系、实训仿真教学、汽车文化等多个模块，可以从多方面加强学生对学习内容的理解，激发学生的学习兴趣。

3.3 软件实现界面

本文所提汽车仿真实训教学系统部分主要界面如图2、图3所示。通过这套汽车仿真实训教学系统，能以动画、视频播放、仿真等多种方式使学生更深入理解汽车专业的理论课程及实践教学内容，培养学生的学习兴趣，取得较好的教学效果。但是也应该让学生明白，仿真技术只是一种辅助教学手段，仿真与实际操作有较大的差别，以避免学生过分依赖仿真系统。

4 结束语

仿真技术已成为当前先进的手段，本文在VC++平台下开发的汽车仿真教学系统具有多个功能模块，能应用于汽车专业的理论和实践教学环节，对培养学生的学习兴趣、提高教学质量有较明显的作用。但是汽车专业教学涉及的内容比较庞大，对汽车专业仿真教学的研究是个长期的过程，拟在后期对该汽车仿真实训教学系统进行进一步改进，将内容细化，增加故障检测、维修及诊断仿真，同时增强操作界面的美观及便捷度。

参考文献

[1]边兴利.仿真教学在职业学校汽车实训课程中的实现[J].晋城职业技术学院学报，2010（3）：36-38.

[2]展国民.高职院校汽车实训教学探讨[J].南通航运职业技术学院学报，2010（3）：120-123.

[3]李亮亮.以就业为导向构建汽车专业实践教学体系[J].长江工程职业技术学院学报，2011，28（2）：50-53.

[4]路锦正，周冬梅.Visual C++音频/视频处理技术及工程实践[M].北京：电子工业出版社，2009：217-267.