張錢(qián)斌 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 241000

《汽車故障診斷與維修》課程教學(xué)中仿真技術(shù)的應(yīng)用

張錢(qián)斌 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 241000

本文分析了在《汽車故障診斷與維修》課程教學(xué)中應(yīng)用仿真技術(shù)對(duì)提高課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力有很多益處。全面論述了仿真技術(shù)的特點(diǎn)、仿真技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)施及仿真教學(xué)取得的效果。

汽車故障診斷與維修；理實(shí)一體化；教學(xué)效果

《汽車故障診斷與維修》是三年制高職汽車檢測(cè)與維修技術(shù)、汽車技術(shù)服務(wù)與營(yíng)銷專業(yè)的一門(mén)主干課程，是汽車電子技術(shù)、汽車制造與裝配技術(shù)專業(yè)的選修課程。其任務(wù)是介紹當(dāng)代汽車各系統(tǒng)的故障現(xiàn)象、故障主要原因、故障診斷及排除方法。該課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中起到了非常重要的作用。

隨著科技的發(fā)展，一種新興的前沿科學(xué)被引入到《汽車故障診斷與維修》教學(xué)中，它可以最大限度地挖掘教師和學(xué)生的潛能，提高維修教學(xué)的質(zhì)量。仿真技術(shù)就是通過(guò)模擬仿真的形式，像3D游戲一樣，采取人機(jī)交互的方式，把汽車各總成部件的構(gòu)成、拆卸和分解、零件檢驗(yàn)、裝配調(diào)整、檢測(cè)試驗(yàn)等有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)虛擬再現(xiàn)。學(xué)員可以在計(jì)算機(jī)上模擬汽車的構(gòu)造原理及維修操作，從而掌握實(shí)際操作的方法、步驟和要領(lǐng)。

本文在《汽車故障診斷與維修》課程省級(jí)教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)引入到課程教學(xué)中，特別是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，取得了較好的教學(xué)效果。

一、仿真技術(shù)的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)方式相比，仿真技術(shù)具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1．為學(xué)生提供了充分動(dòng)手的機(jī)會(huì)。強(qiáng)大的交互性能，使得學(xué)生們可以自己動(dòng)手設(shè)置各種實(shí)驗(yàn)參數(shù)，并及時(shí)地得到結(jié)果，這在真實(shí)世界中往往是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

2．靈活的仿真各種真實(shí)情況。在仿真軟件中可以靈活地設(shè)置各種參數(shù)、模擬條件，就可以自如地模擬真實(shí)世界中的各種情況。

3．設(shè)定各種事故及極限運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)仿真，可以了解真實(shí)世界中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的危險(xiǎn)性操作，或者臨界條件。

4．自動(dòng)評(píng)價(jià)功能。一般情況下，仿真軟件具有評(píng)價(jià)功能，可以給學(xué)生的每一次操作實(shí)時(shí)地評(píng)分，使學(xué)生們可以即時(shí)地了解自己的每一次操作的正確性或合理性。

5．安全性。所有的操作均不是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，因此絕對(duì)不會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)的后果。

6．由于不需要購(gòu)置大量的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，節(jié)省了購(gòu)置設(shè)備的開(kāi)支。

二、仿真技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)施

1．仿真實(shí)訓(xùn)室的建立

實(shí)踐教學(xué)是高職專業(yè)課程教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)， 是培養(yǎng)操作型、技能型人才的重要手段，各個(gè)學(xué)校都把實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)放在首要地位。但是，受到經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地、設(shè)備等限制，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)往往不能達(dá)到滿意的效果，特別是對(duì)于汽車檢測(cè)與維修專業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)踐教學(xué)所需的實(shí)訓(xùn)設(shè)備、儀器儀表、工具量具較多，汽車廠家、車型較多，汽車技術(shù)更新快，投資巨大，一般院校很難滿足，嚴(yán)重影響實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的正常開(kāi)展和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)效果。能不能少花錢(qián)多干事，利用有限的資源，建立適于汽車故障診斷與維修課程的實(shí)訓(xùn)室呢？開(kāi)發(fā)虛擬仿真技術(shù)，建立仿真實(shí)訓(xùn)室就可以達(dá)到上述目的。在仿真實(shí)訓(xùn)室中，配備所需的電腦、投影儀、黑板和汽車仿真軟件等教學(xué)設(shè)備。如圖1、圖2所示。

2．汽車仿真軟件的運(yùn)用

現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用使得汽車的故障診斷與維修不再是簡(jiǎn)單的認(rèn)知學(xué)習(xí)過(guò)程，而是一種現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐、經(jīng)驗(yàn)積累與技能提高的復(fù)雜過(guò)程。僅書(shū)本教學(xué)已無(wú)法滿足對(duì)學(xué)生技能提高的要求，而實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的購(gòu)置又需要大量的經(jīng)費(fèi)開(kāi)支，這些制約了學(xué)校對(duì)汽修專業(yè)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力培養(yǎng)，基于這些考慮，從2007年，我們開(kāi)始引進(jìn)如上海景格、上海鵬達(dá)、上海宇龍等汽車仿真教學(xué)軟件，充實(shí)到《汽車故障診斷與維修》課程的實(shí)踐教學(xué)中，教師能在課程中進(jìn)行實(shí)訓(xùn)視頻教學(xué)，學(xué)生在電腦上進(jìn)行模擬仿真實(shí)訓(xùn)，三維動(dòng)畫(huà)使學(xué)生對(duì)較為抽象的知識(shí)點(diǎn)能更容易理解，彌補(bǔ)實(shí)訓(xùn)實(shí)際操作資源有限所產(chǎn)生的不足，提高學(xué)生理論及實(shí)踐操作水平。

如上海宇龍“汽車維修仿真軟件”，在教學(xué)中，我們運(yùn)用了將該軟件的一些特有功能：

①詳盡、逼真的實(shí)物模型 該軟件提供了現(xiàn)代汽車各個(gè)零部件的三維實(shí)物模型，不但包括了發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、ABS等汽車主要零部件的模型，而且包括了各類傳感器、油路、電路等較小的零部件的實(shí)體模型，反映了部件的真實(shí)結(jié)構(gòu)。并且，提供了實(shí)體、剖面、透明、爆炸圖等方式。利用這一功能，我們?cè)谥v解零部件的結(jié)構(gòu)時(shí)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)物教學(xué)的不足（只能看見(jiàn)零部件的外部結(jié)構(gòu)，看不見(jiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)）。

②生動(dòng)、形象的原理動(dòng)畫(huà) 該軟件提供了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行和點(diǎn)火啟動(dòng)、空調(diào)運(yùn)行、ABS系統(tǒng)運(yùn)行、變速器油路等系統(tǒng)的原理演示動(dòng)畫(huà)。生動(dòng)、形象地演示了各系統(tǒng)的運(yùn)作過(guò)程和原理。學(xué)生可以自己在軟件中操縱油門(mén)、剎車、離合器和檔位來(lái)控制原理動(dòng)畫(huà)的演示過(guò)程。利用這一功能，我們?cè)诮榻B各系統(tǒng)工作過(guò)程和原理時(shí)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)只能靠掛圖、視頻等方式講解的缺點(diǎn)。學(xué)生能很直觀、生動(dòng)地掌握每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

③特色的故障設(shè)置與檢測(cè) 該軟件可以設(shè)置近200個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、變速器系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和 ABS 系統(tǒng)的故障。提供了多種測(cè)量工具和手段，包括診斷儀、萬(wàn)用表、排放表、油壓表和真空表。這些檢測(cè)工具完全參照真實(shí)工具的操作方式和數(shù)據(jù)。設(shè)定故障后，相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)電路狀態(tài)值（電壓和電阻）、排放值、油路壓力或進(jìn)氣管真空度會(huì)相應(yīng)改變。然后再用相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器去測(cè)量，可以看到改變后的值。在找到故障部件并修復(fù)它后，系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和故障部件的狀態(tài)將恢復(fù)正常，同時(shí)相關(guān)的測(cè)量值也恢復(fù)正常。利用這一功能，在講解汽車的故障診斷內(nèi)容時(shí)，教師可以直接設(shè)置相應(yīng)的故障，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行故障的檢測(cè)、診斷、分析和故障排除，提高了學(xué)生問(wèn)題分析的能力，也彌補(bǔ)了設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足的缺點(diǎn)。

三、仿真技術(shù)在教學(xué)中達(dá)到的效果

將仿真技術(shù)引入到課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，達(dá)到了預(yù)期的效果：

1．調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。仿真軟件一般都是獨(dú)立操作，獨(dú)立完成，學(xué)生必須開(kāi)動(dòng)腦筋認(rèn)真分析問(wèn)題，從而才能準(zhǔn)確地解決問(wèn)題。傳統(tǒng)的教學(xué)中，學(xué)生往往會(huì)等待教師給出正確答案。

2．學(xué)生創(chuàng)造性思考得到提高。仿真軟件的操作不存在限制，學(xué)生可以根據(jù)故障的現(xiàn)象，查找故障產(chǎn)生的原因及故障點(diǎn)，并迅速地通過(guò)仿真看到結(jié)果。這在傳統(tǒng)教學(xué)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。

3．減輕了教師的負(fù)擔(dān)。學(xué)生們主觀能動(dòng)性的提高，就意味著教師可以騰出手來(lái)做更多的教學(xué)工作，或進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)工作。傳統(tǒng)教學(xué)中，一個(gè)教師往往要面對(duì)幾十位學(xué)生，無(wú)法跟蹤每個(gè)學(xué)生的全過(guò)程。

4．學(xué)生的自信心和成就感得到增強(qiáng)。通過(guò)仿真訓(xùn)練，學(xué)生們充分了解自己所學(xué)的知識(shí)，應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用前景等，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)了對(duì)專業(yè)技術(shù)的認(rèn)識(shí)，從而激發(fā)敬業(yè)精神。而傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生們掌握了一大堆知識(shí)，卻不知道如何應(yīng)用，往往會(huì)對(duì)本專業(yè)有一種挫敗感，喪失從事專業(yè)工作的積極性。

5．學(xué)生的安全意識(shí)得到增強(qiáng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，在虛擬世界中由于錯(cuò)誤的操作而產(chǎn)生的安全事故，可以提高學(xué)生的警覺(jué)，分析故障原因，掌握排除故障的技巧。

[1]楊文．仿真技術(shù)在汽車維修中的應(yīng)用[J]．汽車維修.2010（1）．

[2]吳昊，張犁黎．將仿真教學(xué)手段引入儀器分析實(shí)驗(yàn)的思考[J]．科技信息.2009（27）．

[3]時(shí)培成等．虛擬仿真技術(shù)在車輛工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]．科技信息.2009（13）．

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.16.146

安徽省2008年高等學(xué)校省級(jí)教學(xué)研究資助項(xiàng)目（2008jyxm596）

張錢(qián)斌（1980－），男，安徽望江人，汽車維修技師，助教，主要從事汽車專業(yè)職業(yè)教育研究。