智能新能源汽车技术虚拟仿真实训基地建设方案.docx
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1、智能新能源汽车技术虚拟仿真实训基地建设方案一、建设的必要性和可行性(一)项目建设必要性汽车类专业带有很强的应用性和实践性,在实际教学中,要保证 教学与实践的一致,学生所学的理论和实践有效结合,让学生毕业之 后,快速完成从学习到工作的角色转换和岗位匹配,提高学生的岗位 适应能力,缩短汽车类专业学生在企业的成长周期。但要实现这个目 标,有很多现实的因素影响:1、实训设备使用繁琐传统的实训设备存在操作繁琐、容易损坏、维修维护成本高昂等 缺点。除了教学本身的准备以外,老师和学生都要花很多时间去学习 设备怎么用,有效教学时间大打折扣,因此,实训教具的教学效率和 使用率都不高。2、一对多模式拖累教学成果汽
2、车专业教学主要培养学生的技能,比如:新能源汽车专业教学 要让学生掌握纯电动汽车构造与检修的知识和技能,就必需进行大量 的实战型训练,传统实训室工位有限,学生缺少一对一实训的机会和 条件,导致学生动手能力得不到真正训练和强化,影响实训教学的质 量和效率。3、新能源汽车涉及高压,有潜在的危险性,在不熟练如何操作 的前提下,很难放手让学生亲自到实车体验;而且汽车教学设备本身 的采购、维修、保养、管理、更新的成本很高,不能实现每个学生随 时都有技能训练的机会。4、职院校在汽车类专业大部分教学中仍采用较为传统的教学模 式,以理论讲授为主,缺少实践教学与案例教学,学生动手操作能力业学习认知规律,围绕结构原
3、理认知、虚拟仿真拆装、检测诊断实训、维护保养实训四类资源模块,建设新能源汽车虚拟仿真虚拟实训项目0(1)结构原理认知结构原理认知仿真实训项目是通过1: 1比例仿真建模的方式, 还原真实整车及相关总成机械结构部件、机械运动状态、机械耦合特 性、工作运行原理等内容。将复杂的机械结构,通过精细化分解以通 俗易懂的方式逐一呈现,辅以关键数字资源讲解分析,实现专业教学 指导。模型整体及单体部件可实现360度全方位旋转展示、随时缩放 大小、分解部件的组合等功能,能够全面细致的展示新能源汽车各总 成解剖结构及其毗邻关系,能够让学生快速掌握相关知识点和工作原 理,加深巩固学习成果,提升学习成效。(2)虚拟仿真
4、拆装拆装作业仿真实训项目模拟真实教学环境,规范化职业技能素养, 培养和梳理安全规范的生产意识,培养标准规范技能操作,掌握一线 企业技能要求。大大降低实训过程中耗材资源的消耗,降低设备的损 耗和维修维护成本。其中演示模式能够自动演示标准操作流程和技术 要求,训练模式能够自主选择实训项目,并基于过程数据分析,给予 及时的记录反馈,并输出作业成绩。(3)检测诊断实训检测诊断类仿真实训项目模拟真实教学环境,规范化职业技能素 养,培养和梳理安全规范的生产意识,培养标准规范技能操作,掌握 一线企业技能要求。该类资源培养学生通过故障现象,选用合适故障 诊断的工具仪器,完成故障诊断与排除等实训操作。能够有效减
5、少实 训教学对实训整车线束的破坏,方便实训车辆的故障设置和排除,能 够反复多次的模拟实验实训故障,增加学生实训实验机会。演示模式 具有器件标准数据显示,能够自动演示作业流程,教师专业教学和学 生自主学习提供便利;训练模式具有提示性维修记录工单用于实训过 程记录;考核模式是模拟技能竞赛的考核,提供技能鉴定和自主检验 功能。实训内容数据将通过信息化平台记录和分析,输出个人能力成 长数据,方便教学管理和跟踪。(4)维护保养实训维护保养类仿真实训项目模拟真实教学环境,规范化职业技能素 养,培养和梳理安全规范的生产意识,培养标准规范技能操作,掌握 一线企业技能要求。维护保养类实训项目属于耗材消耗较大的实
6、训教 学项目,通过虚拟仿真实训能够有效减少维护保养项目对耗材的投入。 同时新能源汽车涉及高压、强电项目较多,通过仿真实训能够规范学 生作业流程,保障学生作业安全。演示模式具有器件标准数据显示, 能够自动演示作业流程,教师专业教学和学生自主学习提供便利;训 练模式具有提示性维修记录工单用于实训过程记录;考核模式是模拟 技能竞赛的考核,提供技能鉴定和自主检验功能。2、VR沉浸式体验工位头盔式虚拟仿真实训根据汽车专业特色和需求,把VR技术引进 教学实训中,采用多样化VR技术以及VR实训教学软件,开展与汽 车体验、认知教学、文化科普及相关的技能教学与实训,提高学生对 知识的理解、加深对知识的记忆,实时
7、监测学生并修正学生的操作问 题,提高学习效率,降低实验成本,使教学质量高于传统教学模式的 教学质量。有效的将书本上平面的知识转化为立体、沉浸、互动的展 示内容,学生在身临其境的场景中学习,理解更透彻,记忆更深刻, 同时由于设备十分的安全,可以嵌套在课程教学里面,真正实现教学 做一体化。(1)汽车VR虚拟体验空间汽车发动机实训室VR实训软件包括两类模式和三大模块。两大 模式是学习模式和训练模式。三大模块是发动机拆装模块、工具训练 营模块和个人素养模块。发动机拆装模块包含多项拆装任务操作流程及规范训练,强调拆 装操作的工序流程,简化工具的使用。学习模式下可使用跳过和加速 两种功能,使学习过程更加轻
8、松,帮助用户将注意力集中在流程上。 训练模式下,将取消提示信息,增加计时功能,并在完成所有操作后 停止,记录用时情况通过这三个模块的操作流程及规范训练,帮助学 生学习发动机拆装操作步骤。能够完成以下实训项目:火线圈、节 气门体、喷油器、进排气系统、机油滤清器、气门、水泵、节温器、 气缸盖组、油底壳、机油泵、活塞连杆、曲轴飞轮等发动机核心组件 拆装实训项目。(2)新能源汽车关键技术与防护知识体验馆新能源汽车关键技术与防护模块适用于新能源汽车基础新能原 理认知,拓展专业领域基础认知,设计电击伤基础知识认知、高压安 全防护设备认知与新能源汽车用电安全认知3个模块内容。涵盖整流 逆变实验、DC-DC转
9、换器实验、电池均衡实验、低高压系统上下电 控制实验4个模块的原理实验。新能源汽车实训室能够完成4个部件 的拆装任务,包含高压配电盒拆装、电池模组拆装、电机控制器拆装、 驱动电机拆装等项目。(三)建设虚拟仿真实训共享平台虚拟仿真实训共享平台将围绕汽车专业教学内容进行设计,主要 基于汽车专业教学、基础认知、技能实训和评估考核设计项目模块。 基础认知类资源通过与认知类项目总成相结合,依据总成的结构展示 单体零部件和零部件之间的毗邻关系,再到总成各单元的运行原理认 知。技能实训类资源主要包括总成拆装、检修、维保,相关资源将通 具体的实训项目依次进行设计,融入作业流程和作业要求。通过平台 的项目模块进行
10、科学管理,资源的学习选择可以通过对应的知识模块 和技能模块获取。基于典型岗位技能要求提炼的技能项目,将基于专 业技能要求进行多维度评价,包含技能操作的准确性、技术指标的精 确性、作业流程的准确性等。具体项目同时在实训过中设计相关知识 点的考核提问环节,所有过程记录数据都将被平台记录,最终输出学 生个人的专业知识、技能能力图谱。阶段性的学习实训数据能够形成 学生个人的知识技能用户画像,能帮助专业教学诊断和学情分析,提 升教学实训质量。建设虚拟仿真实训项目与实训教学应用支撑体系,兼容线上、线 下使用的虚拟仿真教学项目,开展在线教学与线下课堂教学,鼓励专 业教师积极探索线上、线下教学相结合的个性化、
11、智能化、泛在化仿 真教学新模式,形成专业布局合理、教学效果优良、开放共享有效的 教育信息化实训教学项目示范新题型,支持专业教学质量提升。规划 设计教师教学、学生学习、后台管理三大模块。其中教师教学模块开 发设计实训模块、考核管理、成绩管理、组织管理。学生学习实训模 块设计练习模式、考核模式。后台管分析模块设计用户管理、数据管 理。教师和学生用户可以通过虚拟仿真实训训练平台专题网站登入使 用。平台功能可实现教师从实训授课一组织课堂训练一组织实训考核 一训练/考核成绩分析,学生从预习一实训练习一考核等全流程。教师教学模块:教师教学模式包含实训模块、考核管理、成绩管 理、组织管理等模块。老师可以根据
12、课程内容选择虚拟教具模块,建 立虚拟实训室。虚拟实训室中可设置课程名称、建立班级、选择学生、 设置课程内容。在实训模块中可根据教学项目要求自由组合、添加实 训任务,可进行自动和手动两种模式教学演示选择。教师能够通过考 核管理进行课堂训练任务发布,平台将自动诊断学生在作业流程、工 具使用、规范操作、安全规范、时间控制等五个维度进行能力评价, 并将学生成绩反馈给教师。教师通过成绩管理功能查阅全班同学的实 训情况,内容包含“实训合格率、实训平均分”等,通过图表的形式 进行汇总,帮助教师掌握全班学生的学习情况。学生学习实训模块:学生学习实训模块包含练习模式和考核模式。 学生可以通过平台选择和设置需要练
13、习实训的虚拟教学模块,针对不 同的学习模块进行分别学习和训练。通过平台的练习模块学生可完成 汽车重要总成组成、零部件结构及工作原理,虚拟教具将通过“爆炸” 的方式呈现总成组装顺序,各零部件模块实现360度旋转及等比例缩 放交互形式展现。能进行汽车动力驱动总、整车虚拟拆装实训,了解 汽车维修专业作业安全保障要求、安全作业流程、典型实训项目等内 容。能够进行汽车整车故障诊断实训,虚拟仿真资源能够还原真实车 辆诊断环境,配备车辆诊断所需拆装工具、举升工具、诊断工具等。 学生可通过平台提示查看维修实训工单和原厂维修资料,进行汽车故 障检测、故障排除等实训作业。平台将进行实训数据、实训过程时时 记录,并
14、实现实训全过程的考评记录,帮助学生发现问题、解决问题。后台管分析模块:后台管分析模块包含身份审核、用户创建、用 户管理、用户清理、账号设置、资源管理等内容。可通过平台后台审 核用户信息,进行注册信息批复,用户账号添加、删除,账号密码修 改,用户操作记录,资源上传、发布和用户操作记录等相关内容。(四)虚拟仿真实训教学资源建设基于汽车运用与维修和新能源汽车运用与维修专业建设开发相 关仿真数字课程、技能实训、技能考核等模块。规划设计增强式互动 实训、混合式互动实训、沉浸式仿真训练、桌面式虚拟实训四类虚拟 仿真教学项目。利用网络信息化技术开放共享资源,促进学生组主学 习实验实训,培养学生自主学习能力和
15、创新精神。基于“专业基础相 通、技术领域相近、职业岗位相关、教学资源共享”的设计原则,充 分考虑专业交叉特点,形成汽车各专业间彼此联系、共享开放、与虚 拟仿真相适应的核心课程体系。将优先基于汽车新工艺、新技术方向,优化人才培养方案和实训 方式。根据人才培养目标和职业能力,围绕核心岗位为技能要求,研 讨并确定新能源汽车技术相适应地虚拟仿真教学的知识和技能点,建 立课程结构,形成课程标准,设计虚拟仿真课程执行方案,合理分配 汽车虚拟仿真实训与交互式数字资源课时比重,构建汽车专业虚拟仿 真特色课程。(五)组建全方位虚拟仿真实训教学和管理队伍虚拟仿真实训基地应重视教师队伍建设,重视培训及科研企业事 业
16、单位的交流,形成由高水平教授负责、教学科研能力强、具有丰富 的虚拟仿真实训教学经验、结构合理的虚拟仿真实训教学队伍。1 .重视虚拟仿真实训教学队伍规划与建设,制定相应激励政策和 有效措施,鼓励高水平教师投入虚拟仿真实训教学工作。2 .建设成虚拟实训教学与理论教学队伍互通,教学、科研、技术 兼容,核心骨干相对稳定,知识、能力、素质结构合理的虚拟仿真实 训教学团队,形成动态平衡。3 .重视虚拟仿真实训基地主任的选拔和使用,建立相关选拔和使 用制度;建设实训教学队伍培养制度,扩大人员培训力度,制定培训 指标;积极承担市级教研项目,每隔一个月进行一次全体课题研究人 员会议,不定期组织组成员进行此次课题
17、的研究讨论、布置研究任务, 并及时汇报研究成果。与有关部门、科研院所、行业企业人员的积极 交流,广泛参与国内外同行交流。4.实现由学术带头人或高水平教授负责和管理,教育理念先进、 教学科研能力强、信息技术水平高、虚拟仿真实训教学经验丰富、教 风优良,治学严谨,勇于探索和创新的虚拟仿真实训教学队伍。四、进度计划智能新能源汽车技术虚拟仿真实训基地建设主要分为三个阶段:1、第一阶段建设智能新能源汽车技术虚拟仿真实训基地线下硬件环境,进行 整体设计,使得基地基本具备、可以进行基本虚拟教学。同时兼顾线 上平台在线下布局和应用,为推动开放共享,推动资源整合铸建硬件 基础。2、第二阶段基于智能新能源汽车技术
18、虚拟仿真实训基地线下基础,部署虚拟 仿真实训平台。主要配置相关虚拟仿真实训教学软件,丰富线上虚拟 仿真资源,同时进行配套虚拟仿真课程资源开发,开展虚拟仿真实训 教学,积极探索仿真教学新模式,不断调整和完善虚拟仿真教学体系。3、第三阶段建设智能新能源汽车技术虚拟仿真实训教学和专业管理队伍,进 一步探索线上开放、共享、互动模式。拓展资源展示、交互模式,开 展虚拟仿真技术师资培训,进一步激发学生、教师、合作企业的参与 热情,持续为教师专业教学,为学生技能知识学习提供便利。具体的建设进度及计划见下表:序号建设任务年度目标2022 年2023 年1虚拟仿真实训平 台建设(1)设计规划并搭建虚拟仿真实 训
19、教学场景(2)引入虚拟现实、增强现实、 沉浸式体验、数字交互等多种仿 真教学手段,鼓励教学模式创 新。(1)完成智能新能源汽车技术 虚拟仿真实训平台建设。(2)依托智能新能源汽车技术 虚拟仿真实训平台基础,制 定管理制度、运行机制、教学 成果评价及反馈机制。2虚拟仿真资源建 设(1)基于核心课程规划新能源汽 车结构、原理类虚拟仿真资源。(2)基于新能源汽车核心技能实 训课程,建设拆装、诊断、维护 类虚拟仿真资源。(1)丰富汽车结构、原理类虚 拟仿真资源。(2)丰富主流车型拆装、诊 断、维护类虚拟仿真资源。3环境搭建及师资 培训(1)完成智能新能源汽车技术虚 拟仿真实训基地装修设计方案规 划;(
20、2)完成实训基地环境建设。(1)组织师资培训,完成教师 团队建设;(2)虚拟仿真实训基地应用推 广,经验总结,完成项目建设 总结报告;五、预期成效(一)开创了全新的学习情景一一彻底打破空间、时间的限制利用虚拟仿真技术,可以彻底打破空间的限制,学生可以进入物 理的内部进行观察。如学生可以进入虚拟的新能源汽车核心部件总成, 了解物体内部的工作情况。通过虚拟现仿真技术,可以在很短的时间 内呈现给学生观察。虚拟仿真技术还可以应用计算机、交互外设及软件来构建一个虚 拟的生产环境,使学生能如同在制造现场一样与荧屏上出现的制造过 程进行自由交流。基于网络的虚拟仿真技术为学习者提供了全新的学 习场景,构造出开
21、放性的教学环境。(二)提供了崭新的教学手段一一理实虚一体化教学模式通过虚拟仿真、多媒体、网络等技术的综合应用,可在课堂和实 训室中展现在传统的教学模式中无法实现的教学过程。虚拟仿真技术 可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟和虚物实化。 学生可以带上立体眼镜,通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所 产生的结果或者效果。虚拟现实系统可以进行实物虚化,虚拟各种人 物创建虚拟课堂,在虚拟的课堂气氛中,学生可以与虚拟的教师、学 生一起交流讨论,开展启发式教学。运用虚拟现实技术,还可以使学 生通过在虚拟场景的身临其境和自主控制的人机交互,由视、听、触、 觉获取外界的反应。通过学生自我组织,制定
22、并执行学习计划,进行 自我的评价,开展适应式学习。还可通过小组或团队的形式,组织学 生进行学习成员间共享成果,开展协作式教学,有利于学生的正确理 解和掌握。(三)变革了传统的教学实训方式运用虚拟仿真技术、突破传统实训室的限制,使每一位学习者都 可以根据自己的学习特点,在自己方便的时间通过计算机自由地选择 适合的学习训练内容,按照适合于自己的方式和速度进行学习。这种 探索性的学习模拟训练有利于激发学生的创造性思维,使学习者在具 体情境中通过主动的探索获得知识,从而提高学习者的动力。虚拟实 训环境大大增加了实训时间和内容,减少了实际实训的耗材及实训环 节的危险性。(四)丰富了课堂教学内容利用虚拟仿
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