模擬教學軟件在《汽車構造》教學中的運用
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1引言
《汽車構造》是汽車維修專業及其相關專業重要的專業基礎課之一，具有較強的理論性、實踐性和應用性。隨著教學內容的不斷擴展、加深與學時的壓縮，為達到更高標準的教學要求，合理地運用三維模型，采用模擬教學軟件進行《汽車構造》課堂的教學是非常必要的。如何運用模擬教學手段，提高汽車構造課程的教學效果，已經成了一個新的研究課題。
2傳統《汽車構造》存在的問題
?。?）靜態模型缺乏形象性。傳統的《汽車構造》課堂教學以教科書為基礎，教師主要是通過對電子掛圖中的零部件的位置關系、連接關系和運動關系反復講解來完成教學的。但是靜態的，只能反映零部件的一個面，整體效果還要靠教師用形象的語言來表達，不可避免占用了不少時間，教學的效率相對較低。尤其是對于一些結構復雜的總成及部件的運動過程及原理的講解更是缺少很好的表達方式。
?。?）模型內部結構難以展示。學生對課程內容涉及的大型設備大都沒見過，對設備部件內部結構更是無法了解。即使學生到實習車間去參觀見習，對設備外觀產生感性認識，但內部結構及運行原理只能憑教師口頭描述，學生難以明白。近幾年，在《汽車構造》的教學中，比較重視常規媒體輔助教學，也盡可能組織學生到訓練場進行認識實習，使學生建立感性認識，加深理解方面取得了較好效果，但這些措施不能使學生了解設備內部的解剖結構。
?。?）難于調動學生的積極性。傳統的教學模式難以提高學生對課程的興趣，不利于調動學生學習的積極性，妨礙了學生對知識體系的認識、理解和掌握，這些缺陷是傳統的教學模式所無法克服的。
3基于三維模型的《汽車構造》模擬教學軟件的開發
汽車構造模擬教學軟件是將計算機仿真技術和車輛裝備相結合，利用先進的虛擬現實軟件，為實現對車輛裝備總成結構的三維可視化模型展示、工作原理的動畫演示等功能，而建立的信息化教學軟件系統。這種游戲式的模擬系統既提高了學員的學習興趣和效率，又緩解了院校教育所需場地資金不足的矛盾。
3.1模擬教學軟件的設計思想
作者參與研制了汽車構造模擬教學軟件，本軟件以課程標準為依據，涵蓋了汽車構造課程教學內容體系：總成結構-工作原理-拆裝-課后輔導答疑。
以實車為模型，制作大量的可交互的三維實體模型，通過鼠標可以控制模型的旋轉、大小、方向，可以更好地突出教學重點和突破教學難點，使抽象、深奧的原理簡單化、直觀化，縮短客觀實物與學生主觀認識之間的距離，避免了傳統教學費時費力并且教學效果欠佳的缺點。可以更好地激發學生興趣，集中學生的注意力，自主地選擇學習進度和學習節奏，使學生由傳統教學的受體變為主體，變被動學為主動學，有利于培養學生的探索鉆研精神。
3.3模擬教學軟件主要模塊
在校園網已經普及的今天，針對汽車構造課程空間思維與形象思維的特點，采用Pro/e、3Dmax、Director等軟件，開發《汽車構造》模擬教學平臺。該系統具有如下模塊：
（1）總成結構模塊汽車構造教學的最大特點，就是文字不如掛圖，掛圖不如模型，模型不如實物。但汽車實物又不能搬到課堂上，而建立龐大的實驗場地、購置多種型號的汽車，進行現場教學，在經濟上和具體實施上又不可行。因此教學過程中，常常遇到學生不能正確地、快速地想象出實體形象，弄清實體的各種結構，教學效果不明顯。在這一模塊中，集成了制作好的大量的汽車總成模型，學生可以根據自己掌握的學習情況，不必按照目錄的順序，自主地選擇沒有掌握的汽車構造模型進行演示，觀看模型的組裝和拆卸過程，以及工作原理。
?。?）原理演示模塊根據教學訓練大綱的要求，將教學大綱上的難點、重點，采用仿真交互的形式，逼真展示汽車發動機、傳動系、轉向系及制動系等零部件的結構及連接關系;利用三維動畫分析差速器、渦輪增壓器、噴油泵等典型機構的工作原理。
（3）虛擬拆裝模塊學生在觀看演示之后，能自己在線對模型進行操作，對模型進行拆卸和組裝，猶如在現實生活中將汽車零部件拆卸和組裝，并隨時參照瀏覽模型演示，以加深對問題的理解。因此，學生在網上對大量的三維模型進行拆裝，使學生在自己動手的過程中，頭腦里不斷積累立體的表象，表象積累多了，空間感性知識增強了，自然就容易想出空間形體的形狀，理解了實物構造。
?。?）同步察看以及輔導答疑模塊傳統的課堂教學教育重視教師的講授，輕視學生的探索與創新：重視學習的結果，輕視學習的過程;忽視學生主動、積極的思維參與。而在這個模塊中，在學生進行練習的同時，教師可以在線對其進行同步察看，并和學生進行交互。學生可以隨時將自己的學習體會和問題通過會話框發給教師，教師再將解答發送給學生，實現了教師和學生之間的互相交流與合作，激發學生的學習潛能，使學生成為積極的學習者，成為課堂的主體，而教師成為學生主動構建意義的幫助者、促進者。
4基于3D模型的模擬教學平臺在汽車構造教學中的應用
4.1生動演示教學模型
在汽車構造課的教學中，許多結構、工作原理往往作為一個抽象概念來講授，學生學習時缺乏感性認識，因而枯燥無味，造成對某些知識學習的困難，但結構及工作原理又是所學的重點和難點。三維模型突破了傳統教學不能解決的問題，使抽象概念形象化，使枯燥內容生動化，激發學生濃厚的興趣和想象力，既降低學習難度，又突破了重、難點。
4.2培養空間想象能力
講構造最好的辦法就是對著構造講解，而制作模型和動畫演示很大程度上起到替代實物并顯示其構造的作用，有“動”有“靜”的畫面非常適合教學的需要。如在講解汽車總體結構和裝配關系時，學生在屏幕看到拆裝汽車的全過程，將在實驗室才能演示的場景搬到了課堂。利用畫面切換功能，在講裝配關系時交替演示零件之間的裝配關系、裝置之間的連接、裝置在整車上的布置，學生就能很容易地掌握有關的內容。采用這種教學方法，不斷充實學生二維和三維之間轉換的思維訓練，空間構思能力有了明顯的提高。
4.3培養學生創新能力
汽車構造是車輛工程、交通運輸、汽車服務工程等專業的主要技術基礎課程，能否掌握好這門課程的知識，對后續其它汽車類專業課程的學習有著直接的影響。三維實體建模，以其生動、直觀、變化無窮的表現方式，在輔助機械制圖教學中，對培養學生的創造性思維，繼而進一步培養其創新能力，都是大有裨益的。
5結束語
汽車構造課是一門偏重于結構和工作原理的課程，而基于三維模型的模擬教學軟件在汽車構造教學中的運用，使學生的思維過程變得形象化、具體化，操作簡單，幫助學生理解，使學生在多方面的創新意識和能力得到了充分的挖掘和發揮。通過近幾年的實踐，已經取得了較好的教學效果。在今后的教學實踐中，我們還要積極探索，提高三維模型制作水平，促進教學方法、教學手段改革，提高教學質量和教學效率。
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