摘 要：為解決帶傳動(dòng)實(shí)體實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中存在的不足，建設(shè)了帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)從學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)出發(fā)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，構(gòu)建出V帶設(shè)計(jì)單元和虛擬仿真單元兩大模塊。技術(shù)實(shí)現(xiàn)依托Web前端技術(shù)，使用Three.js框架構(gòu)建帶傳動(dòng)虛擬仿真三維場(chǎng)景。教學(xué)實(shí)踐表明，帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱嵘龑W(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。

關(guān)鍵詞：帶傳動(dòng)；V帶設(shè)計(jì)；虛擬仿真；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39；G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2024）15-0194-05

Design and Teaching Practice of Virtual Simulation Experiment of Belt Drive

under the“Trinity”Talent Training Model

ZHENG Chunhui， GUO Feng， YANG Qingxiang， ZHANG Feng， DING Gang， SUN Houtao， WEI Li

（School of Mechatronics Engineering， Harbin Institute of Technology， Harbin 150001， China）

Abstract： To address the shortcomings of the physical experiment of belt drive in teaching， a virtual simulation experiment project of belt drive has been constructed. The construction of the virtual simulation experiment project starts from the cultivation of student knowledge， abilities， and qualities， designs the experimental teaching content， and constructs two major modules of the V-belt design unit and the virtual simulation unit. The technical implementation relies on the Web front-end technology and it uses the Three.js framework to build a virtual simulation three-dimensional scene of belt drive. Teaching practice has shown that virtual simulation experiments of belt drive can enhance students' ability to analyze and solve problems， which is beneficial for improving their learning outcomes.

Keywords： belt drive; V-belt design; virtual simulation; teaching design

0 引 言

上海交通大學(xué)在2009年提出了“能力建設(shè)+知識(shí)探究+人格養(yǎng)成”三位一體的育人理念[1]；清華大學(xué)在2013年的第24次教育工作討論會(huì)上確立了以價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授“三位一體”為核心的教育理念[2]。2019年5月，哈爾濱工業(yè)大學(xué)正式發(fā)布了《一流本科教育提升行動(dòng)計(jì)劃2025》，通過(guò)多維知識(shí)探究、綜合能力養(yǎng)成、核心價(jià)值塑造“三位一體”人才培養(yǎng)模式，將“以學(xué)生為中心，學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展成效驅(qū)動(dòng)”的教育理念落到實(shí)處。

秉承知識(shí)、能力、素質(zhì)“三位一體”的人才培養(yǎng)理念[3-5]，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以培養(yǎng)“信念執(zhí)著、品德優(yōu)良、知識(shí)豐富、本領(lǐng)過(guò)硬、具有國(guó)際視野、引領(lǐng)未來(lái)發(fā)展的拔尖創(chuàng)新人才”為目標(biāo)，開(kāi)展了系列教學(xué)改革舉措。

1 帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本情況

1.1 帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)概況

帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)是哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心面向“機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（機(jī)械設(shè)計(jì)）”“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)A”兩門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，授課對(duì)象為大學(xué)二年級(jí)機(jī)械類(lèi)和近機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生以初拉力為變化參數(shù)，調(diào)整主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，通過(guò)逐級(jí)加載，觀察彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，通過(guò)記錄轉(zhuǎn)速、帶輪轉(zhuǎn)矩，計(jì)算滑動(dòng)系數(shù)、傳動(dòng)效率，繪制滑動(dòng)曲線和效率曲線。

學(xué)生通過(guò)帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)，可以了解帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)和工作原理，認(rèn)識(shí)帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)現(xiàn)象和打滑現(xiàn)象，了解影響帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能力的因素，掌握帶傳動(dòng)中帶輪轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的測(cè)試方法，并能夠繪制出帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線。帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的初步能力，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

1.2 帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)

如圖1所示，帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)可用于測(cè)定平帶、V帶傳動(dòng)效率及滑動(dòng)系數(shù)（滑動(dòng)率），可觀察帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)現(xiàn)象及打滑現(xiàn)象。帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作原理如圖2所示。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上電動(dòng)機(jī)安裝在滑動(dòng)機(jī)座上，通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋裝置來(lái)調(diào)整電動(dòng)機(jī)位置，從而改變傳動(dòng)帶上的初拉力。實(shí)驗(yàn)臺(tái)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)均有一對(duì)滾動(dòng)軸承支座懸架，使其機(jī)殼可繞各自轉(zhuǎn)軸中心轉(zhuǎn)動(dòng)。利用測(cè)力杠桿和測(cè)力傳感器，通過(guò)懸架起來(lái)的電動(dòng)機(jī)可計(jì)算主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩，通過(guò)懸架起來(lái)的發(fā)電機(jī)可求得從動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上傳動(dòng)帶初拉力、帶輪轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩均由傳感器測(cè)量，數(shù)字儀表顯示，從而提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試精度。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上安裝兩個(gè)頻閃燈，利用頻閃燈可直接觀察到帶傳動(dòng)中彈性滑動(dòng)現(xiàn)象及打滑現(xiàn)象。

帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是哈爾濱工業(yè)大學(xué)自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，與同類(lèi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)相比，具有測(cè)量精度高、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可連續(xù)加載，彈性滑動(dòng)和打滑的觀察效果明顯等特點(diǎn)，入選了第三屆高校自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備優(yōu)秀作品展，目前實(shí)驗(yàn)臺(tái)已更新到第三代。浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳校區(qū)、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)、哈爾濱商業(yè)大學(xué)等高校先后采用本實(shí)驗(yàn)臺(tái)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。

1.3 帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)的必要性

目前，通過(guò)帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)體設(shè)備，“機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)景教學(xué)（機(jī)械原理）”和“機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)景教學(xué)（機(jī)械設(shè)計(jì)）”兩門(mén)國(guó)家級(jí)精品MOOC課程開(kāi)展線下實(shí)驗(yàn)和線上實(shí)驗(yàn)。與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相比，傳統(tǒng)實(shí)體實(shí)驗(yàn)普遍存在高成本、高消耗的問(wèn)題，設(shè)備易陳舊老化，設(shè)備改造和迭代速度易落后于教學(xué)改革的步伐，帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)旨在解決上述問(wèn)題，在原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上引入多傳動(dòng)參數(shù)測(cè)量和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，彌補(bǔ)線下實(shí)體實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，同時(shí)提供仿真數(shù)據(jù)補(bǔ)償線上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不足的問(wèn)題，交互環(huán)境及輔助評(píng)價(jià)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)反饋閉環(huán)，提高虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

2 帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)

基于知識(shí)、能力、素質(zhì)“三位一體”的人才培養(yǎng)理念，帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求學(xué)生能夠達(dá)到的知識(shí)、能力水平如下：

1）掌握設(shè)計(jì)或選用帶傳動(dòng)零部件的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，具有設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)裝置的能力。

2）具有計(jì)算能力、繪圖能力、運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)的能力和運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及查閱技術(shù)資料的能力，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。

3）掌握帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)原理和方法，具有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的初步能力，能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)帶傳動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行研究，分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目以此教學(xué)目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，并開(kāi)展了項(xiàng)目實(shí)施和教學(xué)實(shí)踐。

2.1 帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)計(jì)充分考慮“能實(shí)不虛”“以虛補(bǔ)實(shí)”“虛實(shí)結(jié)合”的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)原則，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)包括V帶設(shè)計(jì)單元和虛擬仿真單元兩大板塊，突出綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的特色。以學(xué)生為中心，針對(duì)學(xué)生帶傳動(dòng)知識(shí)點(diǎn)掌握的痛點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)，體現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)[6-8]。

2.1.1 V帶設(shè)計(jì)單元

V帶設(shè)計(jì)單元培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)使用虛擬仿真輔助軟件進(jìn)行帶傳動(dòng)選型及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)的能力。如圖3所示，在V帶設(shè)計(jì)單元，學(xué)生可以根據(jù)功率設(shè)計(jì)要求、傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)速等實(shí)際工況輸入相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行V帶選型。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際的帶輪直徑情況，給出帶速和傳動(dòng)比的誤差范圍，輔助學(xué)生判斷帶輪基準(zhǔn)直徑設(shè)計(jì)的合理性。確定帶輪基準(zhǔn)直徑后，學(xué)生可在推薦的中心距范圍內(nèi)靈活初選中心距，系統(tǒng)將推薦正確的標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)和實(shí)際中心距、包角等幾何尺寸，并給出壓軸力和V帶根數(shù)。設(shè)計(jì)完成后，學(xué)生能夠等比例看到帶傳動(dòng)的三維模型。通過(guò)V帶設(shè)計(jì)單元，學(xué)生可以更好地理解帶傳動(dòng)迭代設(shè)計(jì)思想，直觀地觀察到設(shè)計(jì)結(jié)果。

2.1.2 虛擬仿真單元

虛擬仿真單元由實(shí)驗(yàn)臺(tái)3D仿真、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真三部分組成，具體內(nèi)容如下：

1）實(shí)驗(yàn)臺(tái)3D仿真。對(duì)控制臺(tái)、直線軸承導(dǎo)軌、初拉力調(diào)整螺桿、移動(dòng)機(jī)座、力矩傳感器、測(cè)力杠桿、軸承座、直流電動(dòng)機(jī)、直流發(fā)電機(jī)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行三維建模，并對(duì)主要功能零件進(jìn)行交互性設(shè)計(jì)，學(xué)生通過(guò)鼠標(biāo)可查看相應(yīng)的功能和原理介紹。

2）傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。對(duì)主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和帶的主要幾何參數(shù)（帶輪基準(zhǔn)直徑dd1和dd2、中心距a、包角α、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld等）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，進(jìn)而反映真實(shí)的帶輪轉(zhuǎn)速、帶的線速度。

3）傳動(dòng)裝置的動(dòng)力學(xué)仿真。依照摩擦型帶傳動(dòng)所能傳遞的最大有效圓周力的歐拉公式：

其中Fmax為最大有效圓周力，F(xiàn)0為初拉力，α1為小帶輪包角，f為摩擦因數(shù)。確定影響帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能力的三因素即初拉力F0、當(dāng)量摩擦系數(shù)f、主動(dòng)輪包角α1與Fmax的關(guān)系，使學(xué)生可以直觀感受改變?nèi)蛩氐闹祵?duì)帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能力的影響。

虛擬仿真單元如圖4所示，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，完成不同工況下帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率和滑動(dòng)系數(shù)的測(cè)量，并繪制出滑動(dòng)系數(shù)和傳動(dòng)效率的曲線。實(shí)驗(yàn)流程包括帶初拉力的加載、主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、負(fù)載的逐級(jí)加載等內(nèi)容，通過(guò)二維界面和三維場(chǎng)景的交互，使學(xué)生非常便捷地完成不同工況下的參數(shù)設(shè)置與數(shù)據(jù)測(cè)量。

2.2 帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)框架

帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的系統(tǒng)架構(gòu)采用層次結(jié)構(gòu)，一共分為6層，如圖5所示。從帶傳動(dòng)裝置的幾何參數(shù)和傳動(dòng)能力的參數(shù)出發(fā)，構(gòu)建帶仿真模型，通過(guò)可視化渲染與交互層，支持任務(wù)層的各個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的完成。評(píng)價(jià)層從學(xué)生操作反饋與電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告的記錄中給出客觀評(píng)價(jià)。

帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用了哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院高端裝備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)網(wǎng)站的通用框架。如圖6所示，課程管理系統(tǒng)為平臺(tái)的子系統(tǒng)，通過(guò)平臺(tái)分配的課程碼進(jìn)行管理。課程可以通過(guò)教師后臺(tái)創(chuàng)建，學(xué)生在平臺(tái)注冊(cè)賬號(hào)即可訪問(wèn)，平臺(tái)會(huì)記錄學(xué)生的基礎(chǔ)訪問(wèn)數(shù)據(jù)包括登錄、瀏覽和學(xué)生在個(gè)人中心登記的學(xué)號(hào)、姓名等基礎(chǔ)信息。

帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用Web前端技術(shù)，由html+css+js構(gòu)成基礎(chǔ)技術(shù)路線。課程三維場(chǎng)景采用Three.js框架實(shí)現(xiàn)[9-10]，V帶設(shè)計(jì)的參數(shù)和觀察實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)均為1：1比例建模，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)關(guān)于普通V帶傳動(dòng)的相關(guān)公式和表格進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，編程實(shí)現(xiàn)參數(shù)化模型進(jìn)行仿真。V帶設(shè)計(jì)單元的帶輪和帶均根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)時(shí)三維建模，以求達(dá)到最佳仿真效果。

人機(jī)交互設(shè)計(jì)基于jQuery實(shí)現(xiàn)Web頁(yè)面查詢，虛擬仿真單元的實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作界面由html+css技術(shù)以真實(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，交互功能按鈕通過(guò)jQuery關(guān)聯(lián)控件實(shí)現(xiàn)，力求操作過(guò)程與真實(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程保持一致。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)基礎(chǔ)動(dòng)畫(huà)技術(shù)與模型相關(guān)聯(lián)，通過(guò)EChart實(shí)現(xiàn)圖表，完成數(shù)據(jù)描點(diǎn)繪圖。

2.3 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)特色

2.3.1 增強(qiáng)實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

實(shí)體帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由于材料及結(jié)構(gòu)限制，存在磨損快、實(shí)驗(yàn)結(jié)果波動(dòng)較大的情況，影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生較大誤差，并存在實(shí)驗(yàn)結(jié)果不直觀等缺陷。帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以有效地克服此種局限，提供穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性高和使用經(jīng)濟(jì)性良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.3.2 促進(jìn)全面掌握帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)

實(shí)體的帶傳動(dòng)線下實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用固定包角α、固定當(dāng)量摩擦系數(shù)，通過(guò)改變傳動(dòng)帶初拉力（預(yù)緊力）的方式影響帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能力。在傳動(dòng)帶的類(lèi)型選擇上，僅選用了普通平帶和V帶，其他類(lèi)型的帶沒(méi)有涉及。

帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生全面掌握帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，綜合分析初拉力F0、包角α、當(dāng)量摩擦系數(shù)f對(duì)滑動(dòng)系數(shù)ε、傳動(dòng)效率η的影響，進(jìn)而使學(xué)生較全面地深入掌握影響帶傳動(dòng)能力的因素。

2.3.3 快速仿真復(fù)現(xiàn)促進(jìn)帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)迭代

針對(duì)實(shí)際的設(shè)計(jì)需求問(wèn)題，帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目V帶設(shè)計(jì)單元提供快速的智能化理論計(jì)算輔助功能，學(xué)生在計(jì)算得出帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)后，可快速在系統(tǒng)中呈現(xiàn)所設(shè)計(jì)的帶傳動(dòng)裝置的實(shí)際幾何信息，進(jìn)而促進(jìn)帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)迭代。

2.3.4 任務(wù)導(dǎo)向式教學(xué)促進(jìn)學(xué)習(xí)成效提升

在教學(xué)方法上，以任務(wù)為導(dǎo)向，通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目界面內(nèi)的引導(dǎo)設(shè)計(jì)，以探索式和啟發(fā)式教學(xué)手段為主，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情。實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)和操作步驟注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入“心流”狀態(tài)和提升“沉浸性”的感官體驗(yàn)，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。

3 帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)于2022年3月啟動(dòng)。通過(guò)與一線教師教學(xué)需求對(duì)接，并深入到學(xué)生中了解線下帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果反饋及改進(jìn)意見(jiàn)，進(jìn)一步明確了帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建設(shè)內(nèi)容。2023年秋季學(xué)期，帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目正式面向機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械類(lèi)大二學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)采用混合式教學(xué)手段。將帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為一項(xiàng)重要的前置線上資源，要求學(xué)生在預(yù)約實(shí)體實(shí)驗(yàn)之前完成帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的引入使教學(xué)效果有了較顯著的提升。首先，學(xué)生能夠更好地掌握線下實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的重點(diǎn)難點(diǎn)，如在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題，學(xué)生有更大的可能性自主解決，進(jìn)而提升了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；其次，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)提升方面，與往年學(xué)生相比，2023年秋季學(xué)期選課學(xué)生該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)成績(jī)平均分提高3分，主要體現(xiàn)在學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線繪制的準(zhǔn)確性方面，學(xué)生對(duì)帶傳動(dòng)滑動(dòng)系數(shù)曲線的變化趨勢(shì)理解更加清晰；再次，V帶設(shè)計(jì)單元有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)理論課程過(guò)程中對(duì)帶傳動(dòng)章節(jié)的學(xué)習(xí)成效，V帶設(shè)計(jì)單元的“電算”功能對(duì)學(xué)生完成帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的大作業(yè)有較大幫助。

4 結(jié) 論

本文闡述了傳統(tǒng)帶傳動(dòng)實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本情況、存在的問(wèn)題以及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的必要性。以知識(shí)、能力、素質(zhì)“三位一體”的人才培養(yǎng)理念為教學(xué)設(shè)計(jì)根本出發(fā)點(diǎn)，以“兩性一度”的金課標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)完成了帶傳動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。V帶設(shè)計(jì)單元和虛擬仿真設(shè)計(jì)單元在帶傳動(dòng)混合式教學(xué)中體現(xiàn)出較好的教學(xué)效果，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成效的提升起到了促進(jìn)作用。

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作者簡(jiǎn)介：鄭春輝（1982—），男，漢族，遼寧阜新人，高級(jí)工程師，碩士，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)；通訊作者：郭豐（1983—），男，漢族，黑龍江牡丹江人，高級(jí)工程師，博士，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)、智能設(shè)計(jì)。