孔春玉　李薇　鄧雯苑　王思卓

摘要：目前，汽車工程專業(yè)實體實驗教學(xué)普遍存在教學(xué)體系單一、學(xué)生實踐機會少、實驗設(shè)備更新慢等問題，嚴(yán)重制約汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)用型技術(shù)人才培養(yǎng)的質(zhì)量。因此，建立完整的車輛工程實驗教學(xué)體系和虛擬仿真教學(xué)平臺，對于探索專業(yè)教學(xué)新模式、培養(yǎng)新型人才，具有重要而深遠(yuǎn)的意義。

關(guān)鍵詞：汽車工業(yè)；實驗教學(xué)；虛擬仿真實驗平臺

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）50-0244-02

一、引言

隨著《中國制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃的實施，中國汽車工業(yè)逐步從“汽車大國”向“汽車強國”轉(zhuǎn)型發(fā)展，未來我國汽車產(chǎn)業(yè)急需一大批高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。探索并建立多層次、立體化、虛實結(jié)合、教研互補的實驗教學(xué)體系，是培養(yǎng)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展時期創(chuàng)新型人才的重要保障。廣東技術(shù)師范學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院下設(shè)車輛工程、汽車服務(wù)工程和交通運輸工程三個專業(yè)，如何建設(shè)多專業(yè)共享、多專業(yè)立體共享的虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，實現(xiàn)三個專業(yè)實驗資源1+1+1>3的目的，已成為我院培養(yǎng)高級應(yīng)用型技術(shù)人才的重要保障。

二、汽車工程實驗教學(xué)現(xiàn)狀

目前，我校正處在向應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型時期，根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，實驗教學(xué)和實訓(xùn)實踐環(huán)節(jié)的課時量還需要進(jìn)一步增加，實驗內(nèi)容和實驗質(zhì)量還須進(jìn)一步提高。目前，我院汽車工程類實驗以演示實驗居多，學(xué)生動手少；對于快速發(fā)展的汽車新技術(shù)和新能源汽車技術(shù)等，實驗設(shè)備的更新速度難以跟上教學(xué)進(jìn)度。再加上實驗場地、天氣條件、經(jīng)費條件和實驗危險性等的制約，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)已經(jīng)成為培養(yǎng)汽車類高級應(yīng)用型技術(shù)人才的短板。廣東技術(shù)師范學(xué)院汽車學(xué)院一直重視實驗教學(xué)，為學(xué)生開設(shè)了包括整車拆裝、性能實驗在內(nèi)的各項實驗。但在實際的實驗教學(xué)過程中，逐步感覺到實體實驗的不足，充分體會到虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)的必要性。例如整車拆裝實驗，實驗周期長（3—4天）；需要較大的實驗場地和多種工具；由于每個部件總成重量較大，拆裝過程有一定的危險性，學(xué)生操作不慎可能會受傷；學(xué)生無法了解每個總成內(nèi)部的結(jié)構(gòu)組成。再如汽車發(fā)動機拆裝實驗，實驗周期長（1—2天）；需要多種工具；學(xué)生無法深入了解每個部件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)組成；學(xué)生只了解發(fā)動機的靜態(tài)結(jié)構(gòu)關(guān)系，無法掌握進(jìn)氣、噴油、油氣混合、燃燒、排氣等動態(tài)過程和原理。又如汽車操縱穩(wěn)定性實驗，需要較大的實驗場地，一般應(yīng)在專門的汽車實驗場進(jìn)行；危險性較高，一般不進(jìn)行車速大于50km/h的實驗；由于一系列條件的限制，廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)院汽車學(xué)院至今無法進(jìn)行汽車動力學(xué)相關(guān)實驗。

三、虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的建設(shè)意義

汽車工業(yè)是集機械、電子、液壓、材料、化工、信息等多行業(yè)高度集成融合的行業(yè)，與汽車相關(guān)的實驗通常運行成本高，危險系數(shù)大，破壞性強，專業(yè)實驗室的建設(shè)費用巨大。因此，加強虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)，拓展更豐富的虛擬仿真項目，真正培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力，是改革和創(chuàng)新汽車工程人才培養(yǎng)手段的必然發(fā)展方向。廣東技術(shù)師范學(xué)院的辦學(xué)定位是面向職教、服務(wù)職教、引領(lǐng)職教、特色發(fā)展，長期以來特別重視學(xué)生專業(yè)理論基礎(chǔ)的實踐能力培養(yǎng)。汽車與交通工程學(xué)院從2014年成立以來，一直秉承學(xué)校的指導(dǎo)思想，把實驗教學(xué)及實驗室建設(shè)作為工作重點，迄今為止，根據(jù)學(xué)科和課程，設(shè)置了基礎(chǔ)性、綜合性和研究性實驗室，包括省級機械工程實驗教學(xué)示范中心、汽車零部件綠色再制造研究所、車輛交通與安全研究所、廣州市花都全球自動變速器再制造工程技術(shù)研究中心、汽車實驗中心等教學(xué)科研機構(gòu)和平臺。但是受到實驗場地和經(jīng)費等的限制，目前已有的實驗條件仍然不能滿足教學(xué)和科研的需求。虛擬仿真實驗平臺將面向全院汽車工程類專業(yè)建設(shè)立體化、多層次的虛擬實驗項目設(shè)計，從相同的專業(yè)基礎(chǔ)課程（如汽車構(gòu)造等）開始，縱向結(jié)合其他專業(yè)必修課和專業(yè)選修課，最大程度地進(jìn)行實驗教學(xué)仿真項目設(shè)計，并橫向跨越大學(xué)四年時間，形成模塊化的虛擬實驗課程體系，最大限度地實現(xiàn)資源共享。虛擬仿真實驗實踐平臺將涵蓋車輛工程、汽車服務(wù)工程、交通運輸?shù)葘I(yè)領(lǐng)域，有利于促進(jìn)科研成果向教學(xué)資源的轉(zhuǎn)化，將為高水平應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。

四、虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)方案

虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)方案按照“兩橫兩縱”的布局實施：

“一橫”：體現(xiàn)車輛工程、汽車服務(wù)工程及交通運輸?shù)榷鄬W(xué)科的橫向融合，突出多學(xué)科交叉，優(yōu)勢虛擬仿真資源共享、互相支持、互補的特點。三個專業(yè)可根據(jù)差異化的人才培養(yǎng)要求，對虛擬仿真實驗?zāi)K進(jìn)行組合，實現(xiàn)工程創(chuàng)新、人才培養(yǎng)的要求。

“二橫”：虛擬實驗?zāi)K橫跨大學(xué)四年，覆蓋四年的專業(yè)課程教學(xué)。一年級以科創(chuàng)興趣小組為主進(jìn)行虛擬仿真實驗體驗，二、三年級結(jié)合專業(yè)知識學(xué)習(xí)進(jìn)行實驗，四年級可以結(jié)合專業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容自主選擇實驗?zāi)K。

“一縱”：從專業(yè)核心基礎(chǔ)課到專業(yè)拓展課，虛擬仿真實驗?zāi)K開發(fā)的培養(yǎng)目標(biāo)層實現(xiàn)遞進(jìn)式推進(jìn)。

“二縱”：依托教師科研和校企合作，虛擬仿真實驗?zāi)K設(shè)計不斷融入最新的科研成果，實現(xiàn)科研成果向教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的動態(tài)更新。

五、虛擬仿真實驗教學(xué)平臺實施方法

1.完成虛擬仿真實驗教學(xué)資源建設(shè)。虛擬仿真實驗教學(xué)資源的建設(shè)，主要分為以下幾類：（1）虛擬實驗系統(tǒng)：購買具有實驗過程管理功能的虛擬實驗教學(xué)軟件，可以按系統(tǒng)一級集成到本平臺中。在開放式虛擬仿真實驗教學(xué)的管理和共享平臺的實驗教學(xué)模塊提供與第三方系統(tǒng)的接口和管理界面，允許第三方的虛擬實驗以服務(wù)的方式提供虛擬實驗的設(shè)計、操作、指導(dǎo)和批改。（2）虛擬實驗課程：在平臺的教學(xué)管理框架的基礎(chǔ)上構(gòu)建實驗課程。在課程管理界面提供實驗仿真軟件上傳的接口。在課程資源管理部分，則提供實驗報告、實驗指導(dǎo)書、實驗報告批改等信息。（3）虛擬實驗軟件：由第三方或本校教師設(shè)計制作實驗教學(xué)仿真軟件。本系統(tǒng)在實驗教學(xué)設(shè)計模塊提供接口，將現(xiàn)有的軟件集成到開放式虛擬仿真實驗教學(xué)的管理和共享平臺中。endprint

2.完成網(wǎng)站功能模塊的建設(shè)。完成網(wǎng)站功能模塊的建設(shè)，實現(xiàn)以下系統(tǒng)操作及管理功能：（1）實驗教務(wù)管理：根據(jù)教務(wù)部門制訂的教學(xué)計劃，將課程庫、培養(yǎng)計劃、學(xué)期信息和排課信息錄入或?qū)胂到y(tǒng)，以便教師和學(xué)生在網(wǎng)上開展實驗教學(xué)，為教師和學(xué)生查詢各種實驗教學(xué)信息提供便利。（2）實驗實訓(xùn)教學(xué)管理：根據(jù)開課計劃進(jìn)行實驗安排，查看學(xué)生實驗預(yù)習(xí)及實驗報告，評閱實驗報告并評定成績。（3）實驗過程實時指導(dǎo)：在學(xué)生實驗過程中，對于學(xué)生的實驗設(shè)計過程、實驗數(shù)據(jù)采集等，提供實時的監(jiān)控和指導(dǎo)。（4）實驗報告自動評閱：學(xué)生在系統(tǒng)提交實驗報告后，系統(tǒng)對學(xué)生的實驗報告及預(yù)習(xí)報告進(jìn)行自動批改，評定成績，并對實驗過程中的錯誤自動給出修改意見。（5）互動交流功能：在互動交流模塊中，可以實現(xiàn)師生在線交流功能。（6）系統(tǒng)管理：系統(tǒng)管理員對系統(tǒng)用戶、賬號和實驗學(xué)生進(jìn)行管理，并提供文件下載、上傳等功能。

六、結(jié)語

構(gòu)建滿足汽車工程相關(guān)專業(yè)特殊要求的專業(yè)平臺——“汽車工程虛擬仿真實驗平臺”，主要解決了兩大問題，一是解決了實驗場地有限、實驗設(shè)備落后、實物場館投資過大的局限，二是解決了不同專業(yè)之間汽車工程大類課程的實驗課程融合共享問題，使學(xué)生通過該實驗平臺提升應(yīng)用創(chuàng)新實踐能力。

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[3]左玉生.淺析國家級虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)——以東南大學(xué)為例[J].中國高?？萍?，2016，（04）：54-55.

Abstract：At present，there are many problems in the experimental teaching of automotive engineering，such as a single teaching system，fewer students' chances of practice and slow updating of experimental equipment. It seriously restricts the quality of the training of applied technical personnel in the automotive industry. Therefore，the establishment of a complete vehicle engineering experimental teaching system and virtual simulation teaching platform is of important and far-reaching significance for exploring new models of professional teaching and training new talents.

Key words：automobile industry；experiment teaching；virtual simulation experiment platformendprint