汽车构造虚拟仿真实验教学中心的建设与实践

鲍龙星　孙明　韩丽　左承基

摘 要 介绍了“汽车构造”虚拟仿真实验教学中心的建设意义、平台建设、管理体系等内容，探讨了该中心在产学研合作、自主式实验教学体系等方面的特色与创新，以及关键点上的实践经验。结果表明，该在汽车构造专业实践教学效果和培养学生专业素养等方面，具有显著成效。

关键词 虚拟仿真实验 教学中心 建设实践

中图分类号：G712                                   文献标识码：A    DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.01.036

Abstract In view of the construction and practice of the virtual simulation experiment teaching center of automobile structure in Anhui Wonder University of Information Engineering， this paper introduces the construction significance of the center， the construction of the virtual simulation experiment teaching platform， the center management system， etc.， and probes into the characteristics and innovations of the virtual simulation experiment teaching center in the aspects of industry university research cooperation， autonomous experiment teaching system， etc. The teaching center has the construction and practical experience that can be used for reference in the key development nodes. The construction and practical experience show that the virtual simulation experiment teaching center has achieved remarkable results in the practical teaching effect of automobile structure specialty and the cultivation of students' professional quality.

Keywords virtual simulation experiment; teaching center; construction practice

随着我国教育教学改革的不断深化，信息化在培养本科生创新思维和实践精神方面，具有越来越显著的作用，其中虚拟仿真实验教学已成为实验实训教学的一个重要方向。[1-4]

安徽文達信息工程学院于2017年获批安徽省教育厅质量工程项目-汽车构造虚拟仿真实验教学中心，组织开展了该虚拟仿真实验教学中心的建设和实践，已取得了显著成效。下面介绍其部分建设成果。

1 意义

汽车工业是技术、资金和人力密集型的产业，其水平代表着整个国家的现代化水平，其中，汽车教育信息化具有重要意义。“汽车构造”是汽车类专业的一门重要专业基础课程，是以发动机、自动变速器、汽车底盘等关键汽车总成部件为研究对象，涉及发动机高速运转、变速器快速转动与换向、复杂底盘运动学关系等实践教学内容。在传统实践教学模式下，设备昂贵、步骤复杂、消耗成本大，有一定危险性，教学难以收到满意的效果。而虚拟仿真实验能够解决上述问题，因此，建设“汽车构造”虚拟仿真实验教学中心，对培养高素质的汽车类本科人才，改善学生实验环境，提升学生工程实践能力及科技创新能力，具有重要意义。

2 平台建设

汽车构造虚拟仿真实验教学中心以硬件平台为基础，基于Visual Studio、3Ds Max、Solid Works 等开发平台和工具，结合主流专业仿真软件，组建的实验教学平台。[5-8]

本文中心由硬件、软件和环境组成，硬件包括1台局域网服务器、2台局域网路由器、1台教师端主机、60台学生端辅机等，软件包括整套教学管理系统，环境包括实验室教室、师生工作桌椅、室内空调系统等。整个虚拟仿真实验教学平台是由开放式教学管理系统、共享平台和汽车发动机、自动变速器、汽车底盘等仿真模块组成。

2.1 管理与共享平台

管理与共享平台汇集了虚拟仿真实验资源、电子教材、多媒体课件、精品课程等教学资源，是访问虚拟仿真教学资源的窗口，也是学生与教师进行交流互动的载体。该平台包括中心介绍、新闻中心、实验教学、测试练习、成果展示、实践教学、在线答疑、资源搜索、规章制度等栏目，管理系统与共享平台主界面。

2.2 虚拟仿真实验平台

汽车发动机虚拟仿真实验模块包括虚拟发动机构造拆装和发动机仿真运行的教学AR资源，其中，虚拟发动机拆装包括三个部分。

第一部分是准备环节，以市面成熟的专业工具箱为基础，根据所要拆卸的发动机型号和厂家信息，选择本次拆卸所需要的工具，将它们逐一放入虚拟工具盒里。

第二部分是拆卸实践环节，按照规范的拆卸顺序，从虚拟工具盒提取正确的拆卸工具，指向所要拆卸的零件，将其卸下放到临时零件托盘内。倘若学生操作有误，系统会自动给出提示，学生可以重新操作。这个过程对学生训练的优势是传统实践教学无法比拟的。

第三部分是装配实践环节，这是一个与发动机拆卸相反的过程。必须按照规范的装配顺序，从虚拟工具盒里提取正确的安装工具，指向临时零件托盘内里的相应零件，将其移到发动机正确的位置。若学生操作有误，系统会自动给出提示。

虚拟发动机构造拆装过程的每一步，系统都会自动检测，给出正确信息提示，并记录分数，以方便考核。

3 特色与成果

本中心目前已经构建了汽车发动机、自动变速器、汽车底盘等3 套虚拟仿真系统模块，可以进行20多项与汽车构造相关的虚拟仿真实验实训教学项目。每年为近 300名学生开设虚拟仿真实验实训课程，在大学生创新创业、产学研合作办学和教学模式改革等方面，都发挥了重要作用，特色明显、成果显著。

3.1形成科研促进教学的良性循环

虚拟仿真实验教学中心注重科研成果转化，将科研方法融入实践教学，科研反哺教学。中心正在主持各类虚拟仿真类科研项目数多项，依托科研项目开发出数套虚拟仿真软件用于实验教学。

3.2体现多维度自主式的鲜明特点

中心以增强学生综合实践能力作为出发点，根据专业培养计划，可以由浅入深、循序渐进地开设50余项的课程实验和专题实验，包含基础知识学习、专业技能培训、专业系统设计和前沿技术介绍等。学生以理实结合方式，深入直觀地学习和理解理论内容，摆脱了时间和空间的限制。

3.3强化校企深度合作，开发优质虚拟仿真资源

目前已与合肥瑞杰科技股份有限公司、芜湖安瑞光电股份有限公司等积极开展合作研究，取得了良好的效果。例如，汽车灯具虚拟仿真系统即将与有关汽车灯具企业合作，以现代主流汽车灯具为原型，建立三维虚拟汽车灯具，对现代主流汽车灯具进行虚拟仿真实验教学。

4 结束语

“汽车构造”虚拟仿真实验教学中心现已面向全校开放，并已具备向社会共享虚拟仿真资源能力，目前已经取得了良好的实验教学效果。该中心通过科学规划和合理配置资源，构建了包括虚拟发动机、虚拟变速器和虚拟汽车底盘等在内的大量虚拟仿真资源，解决了“汽车构造”专业课程在实践教学方面的难题，在培养本科生的工程实践能力和科技创新能力等方面，具有显著成效。

*通讯作者：左承基

参考文献

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