虛擬仿真技術在機械裝調實訓教學中的應用探究

摘 要：隨著我國素質教育理念的提出，傳統教學觀念、教學方式亟待轉變，而在科學技術不斷取得突破進展的當前，各種技術逐漸被應用于教學實踐中，為培養學生的綜合素質、實際操作能力發揮了重要作用。將虛擬仿真技術應用于機械裝調實訓教學中，對增強學生實際操作能力，提高學生學習效率有重要的促進作用。為此，本文在分析了機械裝調實訓教學對虛擬仿真技術功能要求的基礎上，對虛擬仿真技術在機械裝調實訓教學中應用的注意事項進行了探究。

關鍵詞：虛擬仿真技術；機械裝調實訓；功能要求；注意事項

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.131

機械裝調實訓教學是高職院校機電類專業的核心課程，其在于培養學生對各種典型機械部件結構、工作原理的了解，以及對其安裝、調試、維修的掌握。在傳統采用機械實物的教學中，雖保證了教學情境與實際情況的一致，但其存在工位數量難以滿足需求、機械設備更換成本高、存在安全隱患等問題。而虛擬仿真技術的應用剛好能解決這些問題。

1 機械裝調實訓教學對虛擬仿真技術的功能要求

（1）展示機械部件結構。將虛擬仿真技術應用于機械裝調實訓教學中，便需要為學生展示機械部件結構，如對機械部件進行移動、縮放或旋轉，以使學生能清晰地、全面地了解機械結構，同時還需具備展示典型部件結構及剖面圖的功能。[1]在實際的裝調實訓中，學生首先需仔細閱讀和分析配圖，然后再根據拆裝圖與裝配圖進行裝調，故在虛擬仿真軟件中，還要提供總配圖、拆裝圖和裝配圖，以使學生能根據自身的需要隨時查閱分析。

（2）展示物體相關信息。在機械裝調實訓教學中，要求學生了解并掌握部分典型的部件結構。因此，虛擬仿真軟件除了要展示名稱、用途、基本工作原理、材料等基本信息外，還要展示出物體的外形、大小、維修保養等信息。同時，根據某些課程的需求，還要展示出機械的拆裝工藝流程，以及拆卸規范要求等，為學生提供詳細的信息，促進其實訓教學效果。

（3）交互式拆裝功能。為方便學生的學習，虛擬仿真軟件還需具備交互式拆裝功能，以使學生能清楚每一個步驟、每一個細節的拆裝。具體來說，其應當具備自由選擇拆裝工具、自動拆卸、手動推動拆裝；還原、撤銷拆裝或調試過程；物體運動路徑、運動方式的編輯功能；機械拆裝先后順序；拆裝提示功能設置；子物體組合功能設置等功能。

（4）方便觀摩的功能。為方便學生的觀摩，虛擬仿真軟件還需具備動畫演示功能。如此，當學生在裝調過程中遇不熟或不懂問題時，就可以打開或暫停動畫演示，仔細觀察，進而增強其熟悉度與認知度。此外，虛擬仿真軟件還應當具備記錄拆裝、連接等過程的功能，以實現對這些過程的回放以及相關參數的設置，使學生能對自己裝調操作有更深入的掌握。

（5）考核功能。虛擬仿真軟件的考核功能目的在于考察學生是否正確掌握機械裝調知識。具體來講，其考核的內容主要有對部件拆裝的考核，包括工具的選擇、拆裝方式、拆裝順序等）；此外，其在應當具備對試卷、試題庫進行編輯選擇的管理功能，以使考核更加全面，更具針對性。

2 虛擬仿真技術在機械裝調實訓教學中應用的注意事項

（1）合理構建虛擬仿真實訓平臺。虛擬仿真實訓平臺的構建需建立在對社會及企業對機械裝調技術與實訓相關專業的需求之上，因此在構建前應先對市場進行調研，以了解當前及未來一段時間內專業崗位對機械裝調技能的要求與標準，進而制定出針對性的教學情境，使學生學之有用。[2]同時，要根據學生的學習習慣、學習方式，設計好仿真虛擬平臺的交互方式和呈現方式，以吸引學生注意力。此外，虛擬仿真教學實訓平臺的內容，除滿足市場需求外，還要與企業的崗位直接對接，以培養能直接勝任實際工作的人才。

（2）仿真實訓不能取代實際操作實訓。虛擬仿真實訓的應用雖然能在一定程度上彌補實際操作實訓的不足，激發學生的學習興趣，提高教學效果，但其還無法真正替代實際操作實訓，尤其是在機械部件安裝調試中涉及到的各種工具、各種型號零部件的裝配與調整等。在虛擬仿真實訓中，雖然學生也可使用各種工具進行操作，但由于這些工具都是設置好的程序化的理想工具，未充分考慮到實際操作中可能發生的突發情況，加之在使用工具時只是通過鼠標的點擊來操作完成，學生未親自使用工具動手操作，從而影響了學生的實踐操作技能。此外，通過仿真實訓進行危險性操作時，不會造成損失，這樣容易導致學生養成不遵守操作流程、不認真細致的壞習慣，故在實際的教學中不能過分依賴于虛擬仿真技術，而是要將虛擬仿真與實操實訓相結合，使兩者優勢互補，共同促進學生技能的提升。

（3）加強培訓和技術支持。 從目前來看，虛擬仿真教學系統的合理設計、開發與有效使用，仍需要教師教學能力、教學理念的提高。為此，首先，學校應當加大對教師的培訓力度，通過開展各種虛擬仿真技術交流會、推廣展示最新技術活動等方式，增強教師對虛擬仿真技術的了解與掌握，以使教師能更好地應用虛擬仿真技術開展教學；其次，虛擬仿真技術的開發與教學系統的應用是比較困難的，因此單靠教師的力量是不可行的，這就需要學校加強與企業的合作，充分發揮出校企合作的優勢與作用，將開發工作交由企業完成，教師則專注于教學設計與教案編寫中，從而不斷完善和改進虛擬仿真技術及其教學系統。[3]這不但促進了資源的合理配置，更促進了企業研發的有效性和教師使用虛擬仿真技術的積極性。

3 結束語

通過上文分析可知，在機械裝調實訓教學中虛擬仿真技術的應用對促進教學資源的有效配置和共享發揮了重要的作用。虛擬仿真技術的應用不僅可降低學校實訓的教學成本，還可提高教學質量和水平，激發學生的積極性。但需注意的是，虛擬仿真技術需符合學生的學習習慣和市場的實際需求，并要平衡好實操實訓與虛擬仿真技術兩者的應用，以進一步促進實訓教學質量的提高，培養更多優秀且實踐能力強的學生。

參考文獻：

[1]胡詠梅.虛擬仿真技術在機械工程實驗教學中的應用[J].工程技術：文摘版，2016（08）：00245-00245.

[2]婁軍委.高職建筑裝飾專業實訓虛擬仿真系統的建設與教學實踐研究[J].浙江工商職業技術學院學報，2016，15（02）：57-60.

[3]韋嬋良.虛擬仿真技術在機械工程實驗教學中的應用[J].江西建材，2016（18）：282-282.

作者簡介：張淑坤（1984-），女，河南新鄉人，本科，講師，主要研究方向：機械裝調，裝配。