虛擬仿真實驗平臺與液壓傳動與氣動課程的融合探索
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【摘要】“液壓傳動與氣動”作為機械類本科專業的基礎課程具有理論深度深、實踐性強的特點。教學過程往往采用理論授課和實踐教學相結合的方式進行。但傳統實踐教學設備存在操作簡單、功能單一和目標不明確的不足，無法充分發揮學生的主體地位，引導其自主思考的創新能力。本論文探索虛擬仿真實驗平臺在液壓傳動與氣動課程中的應用，通過實際液壓系統和虛擬仿真實驗平臺相結合的方式，開展功能多樣、方式新穎的新型“液壓傳動與氣動”理論實踐課程，促進和豐富本科教學，增強學生對液壓和氣動的理論認知、實踐工程能力、創新和思考能力，培養全方位發展的高端技術工程人才。
【關鍵詞】液壓傳動與氣動 虛擬仿真 創新能力 實踐
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）17-0237-01
一、概述
以“科學技術是第一生產力”為思想帶動了社會經濟和科技進步的同時，對高等學校教育規模和機制的不斷升級優化提出了更為嚴苛的要求。教育部《關于進一步加強和改進普通高等學校實踐教學的若干意見》中明確指出“大力加強實踐教學，切實提高大學生的實踐能力”。高校作為技術型人才的搖籃，在深入理論教學的同時，還需積極加強實踐教學，構建更為完善、合理的實踐教學體系，提高學生的創新實踐能力。
液壓傳動與氣動作為機械類專業重要課程具有理論深度深、實踐性強的特點。然而受到漏油污染、高壓爆管等問題，以及現有實驗設備功能單一的制約，液壓傳動與氣動教學重理論輕實踐。目前，盡管通過現有本科教學實驗平臺能使學生加深對理論知識的理解，但無法與實際工程問題接軌。本文以華僑大學液壓傳動與氣動虛擬仿真實驗平臺為契機，探索液壓傳動與氣動教學基礎實驗平臺新途徑，以解決實際問題為導向，結合理論所學知識，開展新型液壓傳動與氣動實驗，努力培養符合時代需求的，實踐能力強和獨立創新思維的復合型人才。
二、液壓傳動與氣動虛擬仿真實驗平臺
液壓傳動與氣動虛擬仿真實驗平臺秉持虛實結合的原則，結合數字化、網絡化和可視化等現代技術，利用計算機模擬、仿實技術或虛擬現實技術等，以實際液壓裝備為對象，創建系統動力學模型、三維模型，重塑實際工程裝備系統，對其進行模擬、仿真操作。學生通過該實驗平臺充分認識和學習液壓系統裝備的基本組成和工作原理。通過設置的實驗內容，可進行液壓系統裝備的關鍵元件裝配、液壓系統構建、整機裝備的模擬操作以及系統運動控制相關實驗等。虛擬仿真實驗平臺輔助傳動與氣動實踐教學，具有以下優點：
1.始終關注信息化時代背景下的學生需求，重點實行基于不同液壓裝備項目案例的互動式、研討式教學，倡導自主式、合作式、探究式學習。倡導學生發散思維和創造力的培養。該平臺對每個實驗項目并沒有按成程序化模式設計，而是每一步都需要經過學生的思考，故每個學生完成相同實驗所需的步驟數、實驗時間和內容并不完全相同。
2.虛擬仿真教學項目資源呈現方式多樣，可通過現代信息技術促進教學準備、線上討論、線下交流。以完成教學要求和內容為目標，綜合應用多媒體、大數據、三維建模、人工智能、人機交互、傳感器、超級計算、虛擬現實、增強現實、云計算等網絡化、數字化、智能化技術手段，提高實驗教學項目的吸引力和教學有效性。
3.在實驗過程中，設置闖關環節，完成任務才能進入下一步，培養學生在實驗過程中積極思考的能力、協調動手的實踐能力和善于探索的創新能力，充分調動學生參與實驗教學的積極性和主動性，激發學生的學習興趣和潛能，增強學生的創新創造能力，培養學生的自主設計能力和進行實驗的主動性。
三、實驗平臺應用成果
虛擬仿真使用過程強調生生互動、師生互動、團隊互動，虛擬仿真實驗教學效果顯著，受益面大，學生實驗興趣濃厚，自主學習能力明顯增強，實踐創新能力明顯提高。平臺開放以來，通過學生訪談和問卷調查反饋，學生對虛擬仿真項目的評價較高，比較典型的實施效果如下：1）學生的沉浸感強。該平臺教學的吸引力遠高于一般的課程教學和傳統實驗，特別是以游戲教學理念將他們浪費在游戲的時間投入到虛擬仿真項目中。2）教學與實驗相輔相成。設定的練習模式、實驗模式和競技模式非常符合新時代學生的特點。學生不僅可以通過練習模式輔助課堂教學，掌握課堂教學的知識點，還可以通過虛擬仿真實驗進一步鞏固課堂教學。
四、結論
本文結合華僑大學的液壓傳動與氣動虛擬仿真實驗平臺為契機，對實驗教學進行改革，將虛擬仿真實驗平臺與課程實踐相結合，提高學生的學習激情，在鞏固學生理論知識的同時，激發自主創新意識，能夠結合實際工程問題，做到自行發現問題和解決問題，同時培養良好的團隊意識。通過實踐證明，將虛擬仿真和液壓傳動與氣動實踐教學相融合，是一項切實可行且具有良好效果的有益實踐教學方式。
參考文獻：
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[2]虞啟輝，方桂花，譚心.以“卓越工程師”為導向的液壓與氣壓傳動課程教學改革研究[J].科技資訊，2018（1）.
作者簡介：
陳其懷（1988.6-），男，漢族，福建仙游人，博士研究生，講師，研究方向：機械電子工程。
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