2016/1/30 16:41:48 益教教育汽车发动机机械维修仿真教学系统实现

高职院校中由于教师指导不到位、学生人数众多、工量具使用不当以及拆装工艺错误等原因,造成了台架及工量具的损坏,设备维护成本越来越高。为此我公司针对汽车工程系就汽车发动机机械维修网络课堂教学研发了该课程的虚拟仿真教学系统。该系统采用Unity3D和flash(As3.0)技术开发,构建了由理论知识、仿真实训、学习评价及拓展学习4个模块组成的汽车发动机机械维修仿真实训教学系统。该系统在一定程度上解决了由于误操作带来的实训装置损坏问题,提高了设备完好率,降低了设备维护成本。另外,该系统的开发,有效地解决了理论教学与实践教学脱节问题,增强了教学的直观性,充分体现了学生的主体参与作用,有助于教学质量的提高。

1、系统的组成

汽车发动机机械维修仿真教学系统主要分为理论知识、仿真实训、学习评价和拓展学习4个模块(见图1),每个模块包含若干个子模块。

汽车发动机机械维修仿真教学主界面

1、理论知识模块

该模块将分别展示汽车发动机机械部分主要零部件的作用、组成、结构及原理。对于某些结构,教师单凭语言和文字难以表述清楚,学生也难以掌握。针对这些教学的难点,软件以三维动画生动、多角度地展示零部件结构(例如图2),大大增强了教学的直观性和生动性,教师也可方便利用此软件进行演示讲解。

仿真实训模块界面

仿真实训模块

该模块包含虚拟实训和操作视频2部分。其中操作视频部分包含曲柄连杆机构、配气机构、冷却、润滑系这4部分拆装和检修的录像资料。视频中采用真实的发动机、工量具进行仿真实训,真实、有序和规范地展示实训的全过程。仿真实训部分是本教学系统的核心(见图3)。学生在实物拆装、检修之前,在虚拟环境下反复练习拆装,熟悉检修工艺及规范。

虚拟仿真软件的核心组成部分

学习评价模块

该模块分课堂练习、试卷库、技能考核3部分。课堂练习以及试卷库采用判断和选择2种客观题型,这样便于检查学生对发动机的原理、机械结构、检修知识的掌握程度。技能考核部分主要是检查学生是否熟悉拆装和检修工艺标准,体现了过程化考核。

1、拓展学习模块

该模块是给学生提供一些资料,扩大学生知识面。该模块的主要内容有:电子教材、5S、工 作安全、工量具使用及发动机大修基本技能等补充提高材料。

2、系统的实现

软件开发技术

软件开发环境为 Microsoft Visual Studio 2005集成开发环境;软件开发语言采用 ADO.NET C#;软件后台数据库采用 SQL Server 2005。开发环境运行在Windows 7平台。软件采用了主流的基于UML面向对象的分析与设计开发方法,开发过程中采用易于变通的敏捷开发方法,避免了传统的瀑布方式的弊端;软件结构采用 C/S架构;软件的播放器插件可以兼容多种格式图片、flash、3D、多种格式视频、pdf、文本等类型资源的播放。

实训设备的仿真

汽车发动机机械维修实训设备由发动机台架、常用工具车(图4)、专用工具车(图5)、量具等组成。这些设备采用3ds Max、Unity3D 等软件建立模型,要求达到既美观又不失真的效果。学生通过仿真实训能够对各种工量具的外观及功能有感性的认识。

常见工具

气缸盖拆装与检修实训仿真实例

汽车发动机机械维修仿真教学系统能模拟真实的实训中心场景,使学生在实训的同时,有身临其境的感受。以气缸盖虚拟拆装与检修为例,可以很好地说明仿真实训模块的功能。首先进入气缸盖虚拟拆装界面。该界面包含专用工具车、常用工具车、零件车、测量工具、实训记录、资料手册、保存等功能选项。整个拆装、检修过程按照标准工艺操作,包括螺栓2次松动和扭力锁紧、工具组合与分解、零部件清洗和零部件测量等。如果操作错误,软件允许继续操作,并自动记录错误的产生时间以及错误的项目和内容。实训结束后,可点击“实训记录”查看得分,并可以分析拆装的工艺步骤,实现了过程化的考核。在虚拟拆装、检修过程中如有疑问,除了参照软件提示之外,还可点击“资料手册”查看企业维修 手册。如一次拆装没有完成,软件的“保存”功能可将这次拆装进度记录下来,日后可以继续未完成的拆装。

专用工具车

仿真实训模块是本仿真教学系统的核心,学生通过反复操练,能够提高岗位技能,也体现了“做中学”的教学特色。

软件特点

软件仿真实训功能体现了“做中教、做中学”的理念;软件的三维动画生动、多角度地展示零件结构,符合职业院校学生的认知特点;软件 素材齐全,包括 文字、图片、三维动画、视频等,有利于学生自主学习。软件的开发应用有效解决了职业院校设备、场地及指导教师不足的难题,提高了学生的技能。

使用效果

汽车发动机机械维修仿真教学系 统 融理论教学与实践教学为一体,实现了学生理论知识水平与操作技能的同步提高。学生普遍反映:使用该系统后,提高了实物拆装的效率,同时 也 增 强 了 学 习 的 自 信心。仿真教学系统明显减少了因误操作而造成的实训装置的损坏,降低了设备维护成本,同时也将优质教学资源最大限度地覆盖到每个学生,缓解了设备、师资和场地供给不足与实际需求的矛盾,为学校创造了一定的经济效益。


 
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