計(jì)算機(jī)仿真在機(jī)械類專業(yè)工程實(shí)踐教育中的應(yīng)用

張亞平　李秋爽

摘要：現(xiàn)階段的機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)存在著明顯弊端，難以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。鑒于此，應(yīng)當(dāng)在機(jī)械類專業(yè)工程實(shí)踐教育中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，開展計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)。應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)開展仿真教學(xué)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和操作技能，降低教學(xué)成本和風(fēng)險(xiǎn)，提高教學(xué)效率和質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)；實(shí)踐教育；計(jì)算機(jī)仿真；應(yīng)用

一、前言

虛擬仿真技術(shù)可以模擬真實(shí)的工程場(chǎng)景，讓學(xué)生感受到實(shí)際操作的樂(lè)趣，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和積極性。虛擬仿真技術(shù)可以讓學(xué)生進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)和操作，從而加深對(duì)機(jī)械類工程知識(shí)的理解和掌握，提高實(shí)踐能力和操作技能。虛擬仿真技術(shù)可以減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購(gòu)置和維護(hù)成本，同時(shí)避免因操作不當(dāng)或設(shè)備故障等原因?qū)е碌陌踩L(fēng)險(xiǎn)。虛擬仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的可視化和互動(dòng)，讓學(xué)生更加深入地理解和掌握知識(shí)，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。虛擬仿真技術(shù)可以模擬不同的工程場(chǎng)景和實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生在實(shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，為未來(lái)的工程實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、現(xiàn)階段機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)存在的弊端

（一）國(guó)內(nèi)制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)提出了新的要求

2000年以來(lái)，國(guó)內(nèi)制造業(yè)取得了顯著的發(fā)展。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，2014年，國(guó)內(nèi)規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)總數(shù)為32.70萬(wàn)家，制造業(yè)行業(yè)總資產(chǎn)為65.12萬(wàn)億元，制造業(yè)行業(yè)年?duì)I業(yè)收入超過(guò)90萬(wàn)億元。2021年，國(guó)內(nèi)規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)總數(shù)已超過(guò)37.34萬(wàn)家，制造業(yè)行業(yè)總資產(chǎn)超過(guò)97萬(wàn)億元，制造業(yè)行業(yè)年?duì)I業(yè)收入超過(guò)96萬(wàn)億元；制造業(yè)行業(yè)吸納的勞動(dòng)力總量超過(guò)1.04億人。制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，不僅拉動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，解決了億萬(wàn)勞動(dòng)力的就業(yè)問(wèn)題，促進(jìn)了工業(yè)化的升級(jí)；同時(shí)也推動(dòng)了機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)的發(fā)展。但國(guó)內(nèi)制造業(yè)企業(yè)雇傭的員工大部分沒(méi)有接受過(guò)良好的機(jī)械專業(yè)工程教育，無(wú)法成長(zhǎng)為技能型人才、應(yīng)用型人才。因此，制造業(yè)企業(yè)急需大量掌握豐富理論知識(shí)，同時(shí)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才[1]。

（二）現(xiàn)階段機(jī)械工程類專業(yè)教學(xué)模式存在的主要弊端

2022年5月，杭州某師范高校職業(yè)技術(shù)教育學(xué)的專家為研究現(xiàn)階段機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)的實(shí)際情況，隨機(jī)選擇各地5所開設(shè)機(jī)械工程類專業(yè)的高職院校，對(duì)5所院校機(jī)械工程類專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了一次問(wèn)卷調(diào)查。參與此次調(diào)查的學(xué)生共有397人。此次調(diào)查顯示，在全部接受調(diào)查的學(xué)生中，有56.4%的學(xué)生表示自己具有豐富的理論知識(shí)，但卻缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；有48.3%的學(xué)生表示教師在上課時(shí)，主要采用講授法；有38.04%的學(xué)生表示教師講課的內(nèi)容非常難，有27.09%的學(xué)生表示教師講課的內(nèi)容比較難，只有7%的學(xué)生表示教師講課的內(nèi)容不太難；有53.8%的學(xué)生認(rèn)為自己在課堂上學(xué)到的知識(shí)太過(guò)時(shí)，沒(méi)有與制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)需求接軌；有20.1%的學(xué)生表示自己沒(méi)有參加過(guò)專業(yè)的相關(guān)實(shí)習(xí)，有55.3%的學(xué)生表示自己只參加過(guò)一次與專業(yè)相關(guān)的實(shí)習(xí)；有64.89%的學(xué)生表示實(shí)習(xí)以參觀為主，難以深入了解設(shè)備運(yùn)作、制造流程、制造工藝的具體情況；有37.22%的學(xué)生表示在實(shí)習(xí)期間，企業(yè)非常重視技術(shù)保密，不愿向?qū)W生透露過(guò)多的專業(yè)知識(shí)；有48.1%的學(xué)生表示實(shí)習(xí)時(shí)間過(guò)短，在實(shí)習(xí)期間難以培養(yǎng)、鍛煉實(shí)踐能力；有39.49%的學(xué)生表示在實(shí)習(xí)期間缺乏實(shí)操訓(xùn)練，或沒(méi)有參加過(guò)頂崗實(shí)習(xí)；有59.41%的學(xué)生表示自己缺乏解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。有36.5%的學(xué)生承認(rèn)自己的實(shí)踐能力薄弱；有58.7%的學(xué)生表示對(duì)自己個(gè)人前景感到迷茫；有11.98%的學(xué)生表示自己曾經(jīng)考慮換專業(yè)。

通過(guò)此次調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段機(jī)械工程類專業(yè)教學(xué)模式存在的弊端主要有以下幾點(diǎn)：1.機(jī)械工程類專業(yè)教學(xué)以理論教學(xué)為主，在課堂教學(xué)中，教師主要采用傳統(tǒng)的講授法給學(xué)生上課，這種教學(xué)方式使學(xué)生難以學(xué)習(xí)、掌握實(shí)踐技能（60%的學(xué)生表示自己具有豐富的理論知識(shí)，但卻缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)）；2.機(jī)械工程類專業(yè)教學(xué)的內(nèi)容具有一定的難度，而且，教學(xué)內(nèi)容往往與企業(yè)生產(chǎn)相互脫節(jié)（接近三分之二的被調(diào)查學(xué)生認(rèn)為教師講課的內(nèi)容“非常難”或“比較難”）；3.開展實(shí)習(xí)教學(xué)存在較大的客觀困難。高職院校在開展實(shí)習(xí)教學(xué)時(shí)，往往采用校企合作的方式，聯(lián)絡(luò)制造業(yè)企業(yè)，組織學(xué)生到企業(yè)參加實(shí)習(xí)，這的確是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的一種有效方式。但當(dāng)前的實(shí)際情況是許多制造業(yè)企業(yè)對(duì)校企合作缺乏興趣，不歡迎高職院校的學(xué)生到企業(yè)來(lái)實(shí)習(xí)（有20.1%的學(xué)生從未參加過(guò)本專業(yè)的相關(guān)實(shí)習(xí)）；另一些制造業(yè)企業(yè)雖然參與校企合作，但采取各項(xiàng)保密措施，企業(yè)的技術(shù)人員不肯向?qū)W生透露本企業(yè)設(shè)備運(yùn)作、制造流程、制造工藝的具體情況，使實(shí)習(xí)變成了參觀。學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中，很少有機(jī)會(huì)參與實(shí)操訓(xùn)練、頂崗實(shí)習(xí)。因此，實(shí)習(xí)教學(xué)的效果較差，難以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，由此導(dǎo)致超過(guò)三分之一的學(xué)生認(rèn)為自己的實(shí)踐能力薄弱。由于缺乏實(shí)踐能力，許多學(xué)生對(duì)個(gè)人發(fā)展前景感到悲觀、迷茫，甚至考慮改換專業(yè)。

三、在機(jī)械類專業(yè)工程實(shí)踐教育中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)

（一）計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)

計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)，指的是使用先進(jìn)的信息技術(shù)，基于某一教學(xué)主題，采集真實(shí)世界中與該教學(xué)主題相關(guān)的大量信息，再使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，對(duì)采集的信息進(jìn)行綜合處理，并向?qū)W生發(fā)送視覺(jué)信息、聽覺(jué)信息等各種形式的信息，從而模仿真實(shí)世界，構(gòu)建形成一個(gè)虛擬世界，吸引學(xué)生投入沉浸式教學(xué)。學(xué)生在這個(gè)虛擬世界中，可以與仿真對(duì)象進(jìn)行互動(dòng)，主動(dòng)探索各種知識(shí)。

計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)最早出現(xiàn)在美國(guó)，在20世紀(jì)80年代，美國(guó)空軍采用計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)訓(xùn)練飛行員，取得了很好的效果[2]。此后，美國(guó)高等院校對(duì)計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)產(chǎn)生了興趣，各高校（包括加利福尼亞大學(xué)伯克利分校、斯坦福大學(xué)、巴布森學(xué)院、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院等名校）紛紛引入、應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，在電氣、機(jī)械制造、機(jī)械生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)護(hù)理、物流、金融投資、會(huì)計(jì)、運(yùn)輸管理等各個(gè)專業(yè)開展計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)，取得了顯著的效果。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)傳入國(guó)內(nèi)，許多高校都建立了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)[3]。

與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)、實(shí)習(xí)教學(xué)相比，計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

1.教學(xué)成本較低

高校對(duì)學(xué)生開展實(shí)習(xí)教學(xué)，必須配置大量器材、設(shè)備、材料；這無(wú)疑會(huì)消耗大量教學(xué)經(jīng)費(fèi)。對(duì)學(xué)生開展計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)，則不需要使用任何器材、設(shè)備、材料，但學(xué)生同樣可以獲取真實(shí)的信息，從而保證教學(xué)質(zhì)量。

2.互動(dòng)性較強(qiáng)

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，教師必須抓緊時(shí)間完成教學(xué)進(jìn)度，因此，教師往往采用講授法上課，很少有時(shí)間與學(xué)生進(jìn)行雙向互動(dòng)；而且，教師向?qū)W生傳授的知識(shí)，主要是抽象的專業(yè)理論知識(shí)，這些抽象的專業(yè)理論知識(shí)與學(xué)生的日常生活存在相當(dāng)大的距離，因此，學(xué)生容易出現(xiàn)學(xué)習(xí)困難[4]。教師對(duì)學(xué)生開展計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)，可以結(jié)合仿真情景進(jìn)行講解，將抽象概念變得形象化、可視化，從而降低學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，并且實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相互融合。學(xué)生在聽講過(guò)程中可以參與動(dòng)手操作，教師可以觀察學(xué)生的操作過(guò)程，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。因此，計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)的互動(dòng)性較強(qiáng)，學(xué)生在互動(dòng)過(guò)程中，可以深入理解、掌握大量知識(shí)，從而提升學(xué)習(xí)效率。

3.可以為學(xué)生提供更多的實(shí)操訓(xùn)練機(jī)會(huì)

對(duì)學(xué)生開展計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)，可以使學(xué)生詳細(xì)了解真實(shí)企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)作的具體情況，可以使學(xué)生獲得更多的實(shí)操訓(xùn)練機(jī)會(huì)，從而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。在開展計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)的過(guò)程中，教師還可以有意識(shí)地向?qū)W生設(shè)置一系列具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，并運(yùn)用小組合作教學(xué)法，組織學(xué)生去解決這些問(wèn)題，從而鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的能力[5]。

4.計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)的靈活性較高，更新比較便捷

現(xiàn)階段，學(xué)生的實(shí)習(xí)教學(xué)幾乎等同于企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)。但企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程較為單調(diào)枯燥，企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境比較封閉，且潛伏著一些危險(xiǎn)因素；許多操作具有不可逆性，此外，企業(yè)往往對(duì)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝進(jìn)行嚴(yán)格保密。學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中，往往很難真正學(xué)到有用的、有價(jià)值的知識(shí)[6]。

（二）在機(jī)械類專業(yè)工程實(shí)踐教育中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)

目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有多所高校，天津大學(xué)、華中科技大學(xué)、浙江大學(xué)、山東建筑大學(xué)、上海理工大學(xué)等在機(jī)械類專業(yè)工程實(shí)踐教育中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)。教育部還牽頭成立了高等學(xué)校機(jī)械工程學(xué)科虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)共享平臺(tái)（http：//www.vrlab-mech.com），該平臺(tái)開設(shè)了工程圖學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、齒輪泵裝配體虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、減速器底座加工工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、典型輪系運(yùn)動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)認(rèn)知與組成實(shí)驗(yàn)、齒輪傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑與密封設(shè)計(jì)、聯(lián)軸器類型、結(jié)構(gòu)與選用虛擬實(shí)驗(yàn)等近百門課程，各高校機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)生只要登錄平臺(tái)，就可以觀看課程，接受仿真教學(xué)[7]；學(xué)生還可以在平臺(tái)上進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)，并上傳實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師可以在線批閱學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并進(jìn)行評(píng)分。下面，將論述在機(jī)械類專業(yè)工程實(shí)踐教育中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)的兩個(gè)方案。

1.引入虛擬仿真軟件

在機(jī)械類專業(yè)教學(xué)中引入虛擬仿真軟件，如SolidWorks、CATIA、ANSYS等，讓學(xué)生能夠在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)、模擬、分析和優(yōu)化等實(shí)踐操作。通過(guò)引入虛擬仿真軟件，可以提高機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力和理論知識(shí)水平，為未來(lái)的工作和研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

使用虛擬仿真軟件開展教學(xué)，要確定仿真教學(xué)的具體目標(biāo)（如引導(dǎo)學(xué)生理解機(jī)械設(shè)計(jì)原理、加深對(duì)機(jī)械加工工藝的理解），教師要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，在虛擬仿真軟件中建立機(jī)械模型，設(shè)置仿真參數(shù)（如運(yùn)動(dòng)軌跡、受力情況等）。學(xué)生通過(guò)虛擬仿真軟件進(jìn)行機(jī)械零部件的三維建模和裝配，可以掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和技能。同時(shí)，可以讓學(xué)生了解機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)。學(xué)生通過(guò)虛擬仿真軟件進(jìn)行機(jī)械零部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模擬，可以了解機(jī)械零部件的工作原理和特性。通過(guò)模擬，學(xué)生可以更加深入地理解機(jī)械原理和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)。學(xué)生通過(guò)虛擬仿真軟件進(jìn)行機(jī)械零部件的強(qiáng)度、剛度、耐久性等分析，從而提高機(jī)械分析和優(yōu)化的能力。通過(guò)分析，學(xué)生可以更加深入地了解機(jī)械零部件的特性和優(yōu)化方法。學(xué)生通過(guò)虛擬仿真軟件進(jìn)行機(jī)械加工和裝配的模擬，可以了解機(jī)械工藝的流程和要點(diǎn)，掌握機(jī)械加工和裝配的方法和流程。學(xué)生應(yīng)用虛擬仿真軟件進(jìn)行仿真分析，還可以觀察機(jī)械模型的運(yùn)動(dòng)、受力情況等。并根據(jù)仿真分析結(jié)果，對(duì)機(jī)械模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)方案。

2.引入AI技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)

通過(guò)引入AI技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)智能化的機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)平臺(tái)，可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力和應(yīng)用能力。該平臺(tái)包括虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬仿真軟件、機(jī)器人輔導(dǎo)等多種教學(xué)工具，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用等手段，為學(xué)生提供全方位、個(gè)性化的實(shí)踐教學(xué)支持。

（1）建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室

針對(duì)機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)中的實(shí)踐教學(xué)難點(diǎn)，建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)走向數(shù)字化、智能化。虛擬實(shí)驗(yàn)室包括多個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，如機(jī)械加工、焊接、機(jī)器人控制等，學(xué)生可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室還可以提供其他相關(guān)的教學(xué)資源和教學(xué)指導(dǎo)，幫助學(xué)生更好地進(jìn)行實(shí)踐操作和理論學(xué)習(xí)，從而提升學(xué)生的實(shí)踐能力和理論知識(shí)水平，學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，可以更加深入地了解機(jī)械工程的應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)際問(wèn)題，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

還可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上建設(shè)虛擬工廠。虛擬工廠可以模擬真實(shí)機(jī)械工廠的生產(chǎn)過(guò)程，讓學(xué)生了解機(jī)械工廠的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生在虛擬環(huán)境中認(rèn)識(shí)、了解各種機(jī)械設(shè)備，以及機(jī)械制造的具體過(guò)程。建設(shè)虛擬工廠，需要使用AutoCAD、Revit等建模軟件進(jìn)行建模。并且要設(shè)計(jì)工廠布局和生產(chǎn)線，包括選擇設(shè)備、布置設(shè)備，學(xué)生在虛擬工廠中接受仿真教學(xué)。教師可以針對(duì)機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)中的實(shí)踐教學(xué)難點(diǎn)，建設(shè)多個(gè)虛擬仿真模塊，學(xué)生在虛擬仿真模塊中進(jìn)行模擬實(shí)踐。

（2）引入AI技術(shù)

通過(guò)引入AI技術(shù)，可以為學(xué)生提供更加智能化的實(shí)踐教學(xué)。

①提供個(gè)性化學(xué)習(xí)建議：AI技術(shù)使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和實(shí)踐表現(xiàn)，為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)和實(shí)踐建議，從而提升學(xué)生的實(shí)踐能力。

②智能化實(shí)踐評(píng)估：AI技術(shù)使用深度學(xué)習(xí)算法，對(duì)學(xué)生在虛擬仿真軟件中的實(shí)踐數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評(píng)估，為教師提供更加準(zhǔn)確的學(xué)生評(píng)估和教學(xué)反饋。

③智能化實(shí)踐輔導(dǎo)：通過(guò)機(jī)器人輔導(dǎo)技術(shù)，為學(xué)生提供智能化的實(shí)踐輔導(dǎo)和指導(dǎo)，幫助學(xué)生掌握實(shí)踐技能和方法。

④智能化監(jiān)控：引入AI技術(shù)，可以對(duì)學(xué)生的操作過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)估，及時(shí)反饋學(xué)生的錯(cuò)誤和不足之處。通過(guò)攝像頭等設(shè)備對(duì)學(xué)生的操作過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，記錄學(xué)生的操作步驟和過(guò)程。通過(guò)AI技術(shù)對(duì)學(xué)生的操作過(guò)程進(jìn)行分析和識(shí)別，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的錯(cuò)誤和不足之處，再對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤進(jìn)行糾正和指導(dǎo)，幫助學(xué)生提高實(shí)踐能力。

（3）引入大數(shù)據(jù)技術(shù)

采用大數(shù)據(jù)采集技術(shù)，通過(guò)傳感器、監(jiān)控等設(shè)備采集學(xué)生在虛擬仿真教學(xué)中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和分析技術(shù)，對(duì)學(xué)生在虛擬仿真軟件中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，教師根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，補(bǔ)齊學(xué)生的短板，提升學(xué)生的實(shí)踐能力。此外，還可以通過(guò)校企合作，將學(xué)生在虛擬仿真教學(xué)中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)應(yīng)用于機(jī)械企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)和制造；利用傳感器等設(shè)備對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和記錄，完成必要的數(shù)據(jù)整理、初步分析，提取出有用的信息和特征；再將機(jī)械企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)和制造中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)反饋給學(xué)生，幫助學(xué)生更好地了解企業(yè)的生產(chǎn)需求和技術(shù)應(yīng)用，了解生產(chǎn)過(guò)程中的各種問(wèn)題和挑戰(zhàn)，了解機(jī)械加工的基本工藝、機(jī)床的使用和操作、機(jī)械加工的質(zhì)量控制、機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)、維修和故障排除等內(nèi)容，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

（4）引入機(jī)器人輔導(dǎo)技術(shù)

引入機(jī)器人輔導(dǎo)技術(shù)，可以為學(xué)生提供智能化的實(shí)踐輔導(dǎo)和指導(dǎo)，機(jī)器人輔導(dǎo)技術(shù)包括機(jī)器人輔導(dǎo)、機(jī)器人示范等，學(xué)生可以通過(guò)機(jī)器人輔導(dǎo)和機(jī)器人示范來(lái)學(xué)習(xí)和掌握實(shí)踐技能。

（5） 建設(shè)智能化實(shí)踐評(píng)估系統(tǒng)

建設(shè)智能化實(shí)踐評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬工廠和虛擬仿真軟件中的實(shí)踐數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評(píng)估，為教師提供更加準(zhǔn)確的學(xué)生評(píng)估和教學(xué)反饋，從而更好地促進(jìn)學(xué)生的實(shí)踐能力提升。

通過(guò)應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力和應(yīng)用能力；提高機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率；增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近幾年來(lái)，在制造業(yè)蓬勃發(fā)展的大背景下，機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)取得了較快發(fā)展，但機(jī)械類專業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)卻面臨各種困難，難以提升學(xué)生的實(shí)踐能力。因此，應(yīng)當(dāng)在機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，推廣計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，提升機(jī)械類專業(yè)工程教學(xué)的整體質(zhì)量。

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作者單位：信陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院