虚拟仿真在汽车服务工程专业“中职+本科‘3+4’衔接项目”中的实训应用研究

2022-09-11

为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010—2020年) 》, 加快现代职业教育体系建设, 推进地方高校转型发展, 提高服务区域经济社会发展的能力水平, 教育部下发了《关于地方本科高校转型发展的指导意见》。2014年, 吉林省教育厅确定在部分省属高校和国家示范校及国家重点中等职业学校中开展“3+4” (中职与本科衔接) 试点工作, 这是一种全新的人才培养模式, 目的是能够让中职教学中的技能优势与本科教学中的理论优势相结合, 最终培养出高素质的应用技术型高级人才。

高等职业技术教育作为高层次的职业教育, 是教育系统的重要组成部分, 已日渐发展起来。为加快现代职业教育体系建设, 我校作为吉林省的试点学校之一, 已与多所中等职业技术学校合作, 建设“3+4”衔接项目。这个全新的模式无论对本科院校还是中职院校都是一种挑战。

实践教学体系是“3+4”衔接项目人才培养模式的重要组成部分。中职教育与本科教育存在较大的差异, 中职教育主要重视实践教学。学生在完成了三年的中职学习后, 已经具备了一定的基本实践操作能力。本科段的学习过程主要是解决“如何做、怎么做”的问题, 通过强化实践教学环节, 让学生能够应用理论知识来解决实际问题, 并通过实践教学的深层次训练, 进一步提高学生的动手操作能力和职业素质。

在“3+4”模式的实际教学过程中, 如汽车电器、汽车构造、汽车故障诊断与维修、二手车评估、发动机拆装等课程的操作性非常强, 仅靠理论学习, 很难达到知识的融会贯通。为了实现提高学生动手能力, 理论与实践统一, 培养综合应用能力的应用型高级工程技术人才培养的要求, 加强实践教学环节, 优化实践教学体系, 合理安排实践教学环节就显得尤为重要。

现有的专业实训课程主要依托于实训设备, 但汽车服务工程专业是我校的新建专业, 短时间内存在实训设备少、实训弊端多等无法克服的困难, 造成实际教学效果欠佳。面对真实设备、真实实训、真实情景难以构建, 难以满足教学需求的困境, 虚拟仿真实训则因其交互性强、参与性好、易提升学生兴趣, 对提升实践教学效果显著而成为做实做好实训环节教学的首选。

将虚拟仿真技术引入到汽车服务工程专业的实训教学中, 即可以提高学生的学习积极性、节约实训费用, 又可以实现考核方式多样化, 提高实训的安全性, 从而达到提高教学效果的目的。

一、虚拟仿真实训存在的必然性

经过几十年的发展, 现今虚拟仿真技术随着科学技术的发展而成为试验研究的新手段, 在各行各业中均有着广泛的应用。将虚拟仿真技术应用在高等学校的实训教学环节, 有着不言而喻的优势。目前, 用于汽车专业的虚拟仿真软件主要有汽车发动机电控系统3D仿真实训软件、汽车变速器系统3D仿真实训软件、汽车ABS系统3D仿真实训软件、汽车SRS系统3D仿真实训软件、汽车营销3D仿真实训软件、汽车新能源3D仿真实训软件等。

近年来, 随着地方高校的转型发展, 越来越多的高等院校加入到转型发展的行列中。对参与“3+4”衔接项目的众多中等职业学校来说, 由于学生的素质、资金、场地等问题的存在使该类学校的实训条件严重受限。

(一) 生源素质方面

众所周知, 考入中等职业学校的学生的学习成绩远低于本科院校学生的学习成绩, 所以其接受新事物的能力、分析问题的能力和解决问题的能力都要弱于本科生。因此, 当前中等职业教育的教学目标将重点放在掌握基本知识、掌握单项技能等方面, 实践教学在高职教学中所占比重要远高于本科院校。学生进入本科段的学习后, 面对人才培养模式的实际需要, 要求学生不但要在理论知识上有大幅度的提高, 实践技能的操作更要在原有的基础上有深层次的提升。

(二) 资金方面

高等职业技术教育要培养的是适应现代生产一线需要的高素质技术技能型人才。为此, 各高等院校均意识到建立健全教学实训场地的重要性, 努力建设相应的实训场所。但面临的实际问题是, 相应的实训设备价格昂贵, 动辄上百万甚至上千万, 这对公办学校来说成本太高。很多院校虽然加大了投入力度, 但由于实训基地建设周期长, 前期投入与后期消耗都非常大, 且随着新技术的发展, 常常需要更新换代, 很少有学校有足够的财力进行实时的投资。

中等职业学校主要注重培养应用技术型人才, 为了适应“产出导向”培养体系的要求, 即以“学生能力一毕业要求”为主, 强调用户需求, 保证教育目标与结果的一致性, 各高职院校均意识到实践教学是“产出导向”的有力支撑, 因此亦纷纷加大投入, 为本校各专业建造相应的实训场地。但针对汽车服务工程专业所需的实训设备目前存在的特点, 很多中等职业学校很难有足够的资金进行相应的投资。

(三) 实训基地问题

中等职业学校的实训基地是完成日常教学技能训练的重要场所, 场地的大小直接影响实训设备的完整性。现有的中等职业院校的校园面积都不是很大, 没有足够的土地来建设实训基地, 更不可能为每个专业都建立实训场所。高等学校亦是如此。

二、虚拟仿真实训存在的意义

与传统实验实训相比, 虚拟实训可以弥补资金匮乏、场地不足、实验设备不足等缺点, 能够降低实训成本, 从安全角度来说, 虚拟实训安全可靠, 能避免学生在实际操作中由于技术不熟练而发生意外事故。具体来说, 虚拟实训教学可以解决以下几个方面的问题:

(一) 可以解决实训场地、设备、经费方面的困难

汽车服务工程专业所要进行的实训训练, 设备复杂、占地面积广、价格昂贵, 设备拆卸、安装、维修都很复杂。如果在学习各类专业课程时采用虚拟实训软件, 就可以较好地解决此类矛盾。

例如, 对《汽车构造》这门课程, 一般的教学环节是在认识了实体零件后, 进行理论讲解, 再利用虚拟仿真实训软件实现任意角度地观察所有零件, 将理论知识与实体认知完美地结合, 相比于传统教学或所谓的理实一体化教学, 虚拟仿真实训软件可以更加真实地观察各个零件的结构, 且能够克服理实一体化教学的瓶颈问题。

(二) 可以使专业教师从重复讲解中解脱出来

众所周知, 在汽车专业的相关实训中, 每一轮实训开始时, 教师都需要从头至尾进行详细的讲解, 而利用虚拟软件进行实训时, 学生可以根据自身情况来选择学习进度, 相关教师只需要对疑难问题进行解答即可。

(三) 改变了学习方式和学习环境

在传统的实训环节中, 首先是教师进行讲解, 然后学生再进行实践。而在虚拟仿真实训中, 学生自己坐在电脑前, 根据自己对知识的掌握程度, 按照自己的进度, 进行相关的学习训练, 这种新颖的学习方式学生更容易接受, 从而达到更好的学习效果。

例如, 针对《汽车底盘技术》这门课程, 面对汽车底盘各个部件的检查, 存在零件数量多、标准名称与实物对不上等问题, 在传统的实训室上课, 由于空间小、设备少、学生多等原因, 导致多节课之后, 学生也没有熟悉各个零部件, 浪费了老师和学生大量的时间, 且教学效果欠佳。若使用虚拟仿真软件, 则可以大大地提高学生的学习积极性及学习速度, 实现在游戏中学习, 在学习中进步。

(四) 节约教学资源

在传统的实训教学中, 必然存在实验设备和工具损耗甚至损坏等问题, 而虚拟仿真实训是在电脑上运行相关软件, 不会损坏实物, 这将大大地节约实训经费。

三、结论

虚拟仿真实训是一种数字化实训模式, 汽车专业虚拟仿真实训项目由于实训对象和内容与日常生活紧密相关, 能够引起学生的浓厚兴趣, 调动学生学习的主动性和积极性, 且实训方式安排合理、深入浅出, 实验室开放性好, 在实训教学中起到了很好的辅助作用, 使实训教学达到完美的效果, 但其并不能完全取代传统实训。

现已进入智能手机时代, 手机的功能日趋强大, 学生中也已基本普及智能手机, 业内人士已开始研发基于智能手机平台的3D仿真虚拟实训软件, 相信在不久的将来, 学生在任意时间、任意地点均可以进行仿真学习、技能训练及考试等。

摘要：汽车服务工程专业中传统的实训教学存在设备少、场地小、教学效果欠佳等缺点, 虚拟仿真实训软件的引入, 提高了学生学习的积极性, 减少了资金的浪费, 使实训效果趋于完美。

关键词：虚拟仿真,实训,职业教育