劉婷

摘 要：在當(dāng)前的機(jī)械發(fā)展中，其對(duì)高素質(zhì)的機(jī)械工程專業(yè)人才的需求量越來(lái)越多。為了能夠更好地滿足社會(huì)發(fā)展的需要，學(xué)校就注重這方面的培養(yǎng)。針對(duì)于當(dāng)前以實(shí)物為基礎(chǔ)的機(jī)械設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，要能夠結(jié)合機(jī)械工程專業(yè)的特點(diǎn)，即知識(shí)面廣、系統(tǒng)性強(qiáng)以及與工程緊密性等特點(diǎn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上采用虛實(shí)結(jié)合的機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行能夠有效地提高學(xué)生時(shí)間能力的培養(yǎng)。該文就對(duì)當(dāng)前虛實(shí)結(jié)合的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法來(lái)進(jìn)行探討和分析。

關(guān)鍵詞：虛實(shí)結(jié)合 機(jī)械設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（a）-0239-02

關(guān)于機(jī)械工程專業(yè)，其作用就是實(shí)踐性強(qiáng)。在當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是能夠有效地提高教學(xué)質(zhì)量和效果。教師在對(duì)相關(guān)的“機(jī)械設(shè)計(jì)”進(jìn)行教學(xué)時(shí)，大多都是采用的教學(xué)模式以“課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)”為主來(lái)進(jìn)行的。對(duì)于課堂教學(xué)，主要是由教師講解的方式來(lái)進(jìn)行的，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是由實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)學(xué)生來(lái)完成的機(jī)械實(shí)驗(yàn)。在現(xiàn)如今的社會(huì)發(fā)展中，要求當(dāng)前機(jī)械專業(yè)的學(xué)生既要能夠熟練地掌握和了解關(guān)于機(jī)械理論的基本知識(shí)，同時(shí)還要能夠具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力以及分析、解決機(jī)械工程的能力。

1 虛實(shí)結(jié)合在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用

1.1 關(guān)于帶動(dòng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)

帶傳動(dòng)在機(jī)械傳動(dòng)中的使用，是當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)課程中最為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)之一。教師讓學(xué)生進(jìn)行帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)，主要目的就是為了能夠讓學(xué)生更好地觀察帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)的現(xiàn)象；教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，還要讓學(xué)生了解帶的初拉力和帶速的相關(guān)參數(shù)改變對(duì)帶傳動(dòng)產(chǎn)生的影響，從而讓學(xué)生學(xué)會(huì)掌握轉(zhuǎn)速、扭矩以及帶傳動(dòng)效率的測(cè)量方法。為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，首先教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要能夠采用智能帶和鏈傳動(dòng)組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)能夠在不同的負(fù)載情況下，來(lái)讓學(xué)生進(jìn)行手工記錄主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及被動(dòng)輪轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)效率曲線。這個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)用，不僅具有傳動(dòng)帶彈性滑動(dòng)曲線和傳動(dòng)效率曲線測(cè)試的功能，還能夠讓學(xué)生更加直觀地觀察到傳動(dòng)帶的彈性滑動(dòng)情況。另外，在帶動(dòng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，其通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到自行編寫的虛擬仿真程序中，能夠讓學(xué)生通過(guò)這個(gè)程序來(lái)進(jìn)一步的了解和掌握彈性滑動(dòng)的變化過(guò)程。

1.2 螺栓性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)

關(guān)于螺栓性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，也是需要采用虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行的。具體步驟，首先實(shí)驗(yàn)教師要通過(guò)實(shí)物的螺栓組以及單螺栓來(lái)聯(lián)結(jié)靜與動(dòng)態(tài)的綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，這樣能夠讓學(xué)生更好地了解和掌握在實(shí)際機(jī)械工程中螺栓性能測(cè)試的方法和手段，尤其是對(duì)于如何掌握測(cè)量螺栓的應(yīng)變量來(lái)對(duì)螺栓的應(yīng)力以及具有的剛度進(jìn)行分析和研究。

2 虛擬實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

2.1 關(guān)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在的主要問(wèn)題

在過(guò)去傳統(tǒng)的機(jī)械實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容和步驟基本上是已經(jīng)固定好的，因而學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只要按照具體的實(shí)驗(yàn)步驟來(lái)進(jìn)行操作就可以了。在現(xiàn)階段，由于大多數(shù)學(xué)校在實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行教學(xué)都會(huì)受到多方面的限制，同時(shí)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)也較少，因而很多學(xué)生在做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)抄襲他人實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期下來(lái)，不僅影響發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，還在一定程度上阻礙了提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及優(yōu)點(diǎn)

關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)，就是一種以計(jì)算機(jī)軟件來(lái)代替實(shí)驗(yàn)元件的新型實(shí)驗(yàn)方法，這種新型的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有的特點(diǎn)就是擴(kuò)展性和重用性。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用這種教學(xué)方式不僅能夠更好地開展個(gè)性化實(shí)驗(yàn)，還能夠進(jìn)一步地培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)上的創(chuàng)造性。與此同時(shí)，這種教學(xué)模式在一定程度上改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的模式，進(jìn)而使其能夠達(dá)到傳統(tǒng)儀器及實(shí)驗(yàn)室無(wú)法比擬的效果。此外，這種試驗(yàn)系統(tǒng)還具有交互界面友好、實(shí)驗(yàn)形象直觀、操作靈活簡(jiǎn)便、開發(fā)成本低廉和易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)置的原則

關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)置的原則，主要有以下幾點(diǎn)。

2.3.1 工程化原則

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，主要是為了能夠強(qiáng)化學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)境的工程化的工程意識(shí)。對(duì)于當(dāng)前網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)的工程化，則就是要求學(xué)生能夠通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)所建立的有關(guān)虛擬儀器儀表和虛擬設(shè)備的構(gòu)建來(lái)學(xué)習(xí)和掌握對(duì)真實(shí)部件的操作和使用，通過(guò)這樣的方式能夠讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更好地體驗(yàn)到機(jī)械的工程化。

2.3.2 交互性原則

對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的交互虛擬實(shí)驗(yàn)，其也成為模擬實(shí)驗(yàn)，它是一種仿真的實(shí)驗(yàn)軟件。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中對(duì)機(jī)械進(jìn)行相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)，能夠在一定程度上提高自身的實(shí)際操作技能。

虛擬實(shí)驗(yàn)作為當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要輔助手段，是不能夠代替實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作的。對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具有真實(shí)性和藝術(shù)性，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，虛擬實(shí)驗(yàn)是做不到的，而對(duì)于虛擬實(shí)驗(yàn)，其是具有靈活性和安全性，這也是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏的。

3 高校機(jī)械專業(yè)采用虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

作為專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教師，要想能夠更好地體現(xiàn)出當(dāng)代虛擬實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的互補(bǔ)性，可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中結(jié)合這兩種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剿哂械膬?yōu)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行教學(xué)。因而教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，首先將具備實(shí)驗(yàn)條件的相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采取先虛后實(shí)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絹?lái)進(jìn)行教學(xué)，這樣能在一定程度上提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。如果教師對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)室布局實(shí)驗(yàn)條件的相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，就可以采用虛擬實(shí)驗(yàn)方式來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。

3.1 采用先虛后實(shí)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

當(dāng)教師結(jié)束實(shí)際教材理論知識(shí)后，可以給學(xué)生布置相關(guān)的實(shí)驗(yàn)來(lái)讓其完成。這樣學(xué)生可以利用空閑時(shí)間來(lái)完成相關(guān)的機(jī)械實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這種方式，能夠讓學(xué)生在教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)前就已經(jīng)了解有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而在一定程度上減少了教師的講解時(shí)間，與此同時(shí)，還有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械專業(yè)課程的積極性和主動(dòng)性。學(xué)生在完成相關(guān)的虛擬實(shí)驗(yàn)后，教師可以安排學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行真實(shí)的機(jī)械實(shí)驗(yàn)，比如讓學(xué)生進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)中的聯(lián)線、測(cè)量中讀數(shù)據(jù)等相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步的鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

3.2 虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M

對(duì)于一些學(xué)校在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)上不具備實(shí)驗(yàn)條件的情況，即控制工程實(shí)驗(yàn)、測(cè)試技術(shù)試驗(yàn)、數(shù)控試驗(yàn)等條件，教師則可以采用虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的方式來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。比如在控制工程實(shí)驗(yàn)室中，教師可以利用MATLAB的軟件來(lái)進(jìn)行機(jī)械實(shí)驗(yàn)教學(xué)，除此之外，還能夠開設(shè)關(guān)于不同階級(jí)系統(tǒng)的時(shí)域分析、頻域分析以及線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析等相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。對(duì)于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，其主要是借助于MATLAB語(yǔ)言提供的控制系統(tǒng)的函數(shù)來(lái)進(jìn)行的。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用虛實(shí)結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行教學(xué)，不僅全面推進(jìn)了學(xué)生在實(shí)踐能力上的發(fā)展，而且還為當(dāng)前機(jī)械行業(yè)培養(yǎng)了更多的專業(yè)性人才。在現(xiàn)如今信息化發(fā)展的背景下，教師通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)開展活動(dòng)，不僅有效地解決了一些對(duì)于實(shí)驗(yàn)條件較差和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足而影響教學(xué)質(zhì)量的問(wèn)題，還能夠?qū)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ脚c虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较嘟Y(jié)合，進(jìn)而提高教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的質(zhì)量和效果。通過(guò)這種方式既滿足了當(dāng)前社會(huì)信息發(fā)展的需要，還在一定程度上提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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