职业院校在进行汽车知识与技能教育中，故障诊断与维修是最重要的内容。目前职业教育，尤其是中等职业教育中学生进行故障诊断的机会少，即便有机会，设备损害严重的情况比比皆是，使得如何发展这一能力、如何将这一逻辑思维转变为直观体验成为难题。基于此，笔者及研究团队开发了汽车故障与维修多媒体系统软件，并对其开发背景、设计思路、教学目标、设计亮点、实际运用等进行详实的叙述，以期对广大职业院校实践教学产生借鉴作用。

一、软件的开发背景与设计思路

1.开发背景。

有关调查显示，在汽车发动机故障诊断与维修的常规教学过程中，中职学校学生对复杂的发动机内部结构、组成、工作原理难以产生形象的理解，且一个教学班的学生往往多达40多人，实训设备也难以满足日常教学需求。而没有任何操作基础或操作基础不扎实的学生，对设备的损坏率往往较高，学校每年投入维护费高达十数万元。换句话说，一方面学生基本知识较弱，接受新事物的能力不高，在三年的学习时间里要对汽车发动机故障维修相关内容完全掌握并能熟练运用于各种工作场景，具有很大的难度；另一方面，教师用传统的教学方式进行日常教学也遇到了种种困难。因此，笔者及其研究团队开发的教学软件解决了因设备不足及设备损坏的问题，规范了学生操作规程，也解决了教师课堂教学的问题，将设备损坏降至最低。

2.设计思路。

信息技术的发展使得汽车职业教育乃至所有教育均不再是简单的理论授受过程，而变为一种融现场操作、经验积累、技能技术提高的复杂过程。因此，书本式的纯理论教学已无法满足市场对汽修专业培养人才的要求，而实训设备又需要大量的经费和场地，如何解决这一问题？基于此，笔者及其研究团队开发了一整套多媒体教学软件，按照学校、用人企业、软件公司联合开发的模式，利用计算机汇编语言、3D动画虚拟现实等技术，对汽车各零部件进行三维模拟，以专业基本技能训练为核心，遵循整体设计、分项实施、标准规范的思路，开发出“动静结合、难易交替、具体真实、生动有趣”的多媒体教学软件。在应用过程中，这一系统可以实现装配仿真、运动仿真，同时依据实际情形进行故障设置与排除。此外，该系统还设有独特的考试管理系统，模拟实际场景进行实训考核。这一仿真多媒体教学系统还收集了大量的汽车故障信息，将复杂的发动机内部结构、组成、工作原理及故障诊断与排除通过大量的3D仿真技术制作而成，使学生在故障诊断与排除课程学习中更为直观地了解故障所在，突破了常规教学中学生依靠逻辑思维进行的学习及无法查视的视觉限制。本软件采用的3D技术展现在学生面前，解决了学生学习的颈瓶，从而激发学生们的学习兴趣。这一软件的通用性也很强，无论是初学者还是具备一定专业基础知识的学生，都可以通过本教学软件完成对发动机的故障诊断与维修的自主学习。总之，它解决了在实际教学中出现的由于学生的不规范操作造成的实训设施、设备损坏的困境。

二、软件实现的目标

1.目标之一：故障诊断。

汽车发动机故障诊断与维修多媒体教学软件模拟了大量真实的发动机在实际工况中出现的故障现象及故障症状，同时汇集了大量的教学辅助资源素材。例如，汽车发动机电路工作原理图、汽车仿真仪表台、汽车仿真点火开关、汽车仿真油门控制踏板、汽车发动机故障诊断解码仪、万用表等，使学生能在虚拟的平台上模拟真实的发动机故障诊断与排除。学生只要通过打开点火钥匙开关，启动发动机，就能观察发动机运行的工作情况，自主判断此时发动机是否在故障状态下进行工作。假设发动机在工作中出现故障，该软件故障窗口就能显示出发动机运行状态的故障文字描述，同时点亮仿真汽车仪表台内的发动机故障指示灯。学生可以根据以上两项故障提示现象，使用仿真辅助教材进行下一步的学习。在使用故障诊断仪读取故障码的过程中，如点火开关未关闭，就无法连接诊断端子，同时软件的操作提示窗口会显示文字提示。只有在关闭点火开关的前提下才能连接诊断端子，检测设备方可正常使用。通过这种方式培养学生的操作规范意识，保护设施设备的安全。学生根据检测仪读取故障码，在发动机仿真电路图上找到相应的具体位置，利用万用表进一步检测判断，当学生在虚拟平台上查找到故障原因后，可以点击故障排除导航键进行故障验证，此时窗口会显示所有的发动机常见故障原因，学生只需找到与他所判断描述一致的故障文字方框内打勾即可，如果学生判断的故障点与教师设置不一致时，故障指示窗口的警示再现。如正确，再次启动发动机验证时，故障窗口的文字提示就会消失，同时发动机故障指示灯将熄灭，此时项目内容完成。

2.目标之二：原理介绍。

为了让学生更好地掌握发动机的工作原理，在这一部分采用了动画、图片、声音、文字描述、人机互动等多种方式将枯燥的发动机工作原理直观展现在学生面前，突破了常规教学当中的视觉及逻辑思维的限制，如将“看不见、摸不着”的电路运行原理直观地展现在学生面前，大大提高了学生的学习积极性。

3.目标之三：基本结构。

这一部分通过3D仿真技术将整个汽车发动机的结构立体地呈现在学生们面前，使学生能从多角度更直观、更全面地观察发动机每一个零部件的结构特点及安装部位。同时在每一个零部件上都有相应的文字标注，当移动鼠标单击任意一个文字标注时都能将该零部件进行局部放大，360°地全面观察该零部件的结构特点。

4.目标之四：总体安装。

学生通过本软件学习完成模拟的发动机故障诊断与排除后，准备进入到下一步的实车故障诊断排除之前，需掌握一些基础的发动机拆装规范要求。这一部分是按照汽车发动机的规范拆装要求进行设计，将复杂的发动机由最基础的单一零部件一步步地组装成一个完整的发动机总体，每装配一步时都会显示出相应的注意事项及规范要求，有利于培养学生的操作规范意识。

5.目标之五：在线考核。

这一部分的设计能够满足全班学生同时操作，同时考核。教师一人就能完成现场考核及掌握学生学习情况，弥补了常规教学中因设施、设备不足带来的不便，特别是节省了学生在实训中等待设备的使用而浪费的课堂时间，从而提高了学习效率。

三、软件的亮点与创新（软件的创新与效果）

本仿真教学软件紧紧围绕汽车维修故障诊断的两个本质特征———交互性和专业性，采用基于虚拟现实技术构建的三维世界，与二维的课程教学相比情境更逼真、吸引力更强。让学生置身于一个更加真实的情境中，去获取知识、培养能力、发展智力。笔者认为，其至少有如下几个亮点与创新之处：1.通过软件的使用，降低了因学生违规操作设备仪器的消耗损坏，提高了学生的规范操作意识。2.软件采用360°全方位的展示发动机各零配件结构特点的方式，使学生更直观、更全面了解发动机的结构特点。3.软件与实际岗位紧密结合，学习完成后，能成为一名合格的发动机维修技术人员，更适应汽车维修人员岗位的要求。

四、软件的内容与结构

本文中提及的仿真教学软件可重复操作，有利于帮助学生加强记忆、克服遗忘，同时又具有一定的观赏性，对初学者能起到一定的引导学习能力；也解决了教师在教学过程中对知识难点、重点的把握与分析，使知识点变为更直观的教学方式，体现了技术性与艺术性的结合教学。它运行稳定，使用简捷、技术含量高、灵活运用，界面布局合理、清晰美观。视觉效果好，将理论知识融入了发动机基本构造及组成、工作原理、总体安装、故障维修、在线考核等五大功能，学习项目一目了然。本教学软件包含了大量的图片、文字、音乐、视频、动画等信息。通过360°的3D动态图片，增强学生在课堂上的直面感知，通过直观的软件演示、模拟仿真的故障任务情境设定创设了一个自主性强、探究性强的学习情境，更能激发学生们活跃的扩散思维与主动的学习热情。这一软件系统地将发动机的结构、工作原理、故障现象及对故障排除维修作业等教学模块融于一体，对发动机进行真实故障的检测，实现了对普通实训的扩充及提升，弥补了常规教学中理论知识过于抽象空洞，强调让学生在教学过程中有更多的参与，使学生都能“在做中学、在学中做”，更能体现人、机直接对话的教学过程，知识点更易掌握，记忆更为犹新，学生从原来的被动学习变为主动学习，不仅有利于帮助学生形成新的认知结构，更培养了学生的探索创造能力。体现了多媒体教学的直观性、动态性与交互性的优势，在逻辑思维的基础上加入了更为直观的感性认知。软件的信息量大、容量大，节约了时间和空间，提高了教学效率。此外，更具有可重复使用的特点，有利于克服学生在学习中易遗忘、学习成绩难突破等特点，强调实际维修作业当中的规范要求及安全标准，让学生养成规范的行为习惯。汽车发动机故障诊断与维修多媒体教学软件在当前职业教育领域中的应用仍处于探索阶段，并未在全国范围内普及开来。从某种程度上说，该技术只处于初步的研究阶段，其实际应用还存在着很多尚未解决的理论问题和技术障碍。但是，笔者相信，应用仿真软件模拟教学，使多媒体教学软件从科学研究走向实际的教育应用，并发挥其教育价值是现实需要和未来趋势。因此，开发更为贴近现实、更为实用的多媒体教学软件是职业教育人乃至所有教育人努力的方向。

作者：朱方闻 邹胜聪 冯艳妮 单位：深圳市第二职业技术学校