利用仿真软件创建虚拟实验作为传统液气压传动与控制实验教学的扩展和补充,结合开发的课程资源和网络技术,研究一种基于虚拟实验的液气压技术实验教学新模式,实现虚实结合的混合式教学,有利于深化液气压传动与控制课程的实践教学改革,提升整体教学效果。

随着信息技术、虚拟现实技术的快速发展,其在教育领域的应用也越来越广泛。为解决当前液压传动与控制课程理论教学内容抽象、实验教学设备紧缺等问题,以当前理论教学内容及实验教学设备为基础,基于Unity3D开发了一套虚实结合的液压传动与控制实验教学系统。系统针对液压理论课程教学、液压回路实验教学设计了结构展示与虚拟拆装、液压实验案例和现场实验3大模块,实现了包括视角交互、模型选中反馈、自动拆装、运动仿真、流体仿真、回路仿真等一系列功能。系统在调试发布后通过一轮课程的验证,获得了良好的运行及使用效果,在优化教学体系的同时大大提高了课程教学效率。

《液压与气压传动》课采用线上线下、虚拟相结合的多元教育方式,将老师作为课程主导,学生作为课程主体的PDCA循环导入到课堂教学的全流程。通过超星学习通的教学平台,将虚拟仿真训练平台和线下实验台有机地融合在一起,形成“虚实”良性互动。运用多样化的考评体系,使同学们的学习方式更加多样化,让他们对学业产生浓厚的兴趣,并让他们的学习积极性得到提升,将他们所学的专业知识和课程进行扩展。

基于当前液压与气动技术实验教学过程中存在问题,结合现代化软件特点与优势,构建了虚实结合的液压与气动技术实验教学体系。将三维与模拟仿真融入到实验教学当中,并将液压回路设计融入到典型液压系统设计实际案例当中,构建了虚实结合的液压与气动技术实验教学新模式,实现了多维度、全方位立体教学,提高了学生的工程技术能力。

本文阐述了虚拟仿真实验室当前在国内外研究的情况,分析了现有传统实验室的不足,结合已有的教学条件,设计规划出实验室系统架构,建立实验室教学方法和实验步骤。该实验室不仅能为学生提供虚拟实验,还能对学生实验过程的数据进行测评与分析,定性反映实验情况,提高了实验教学质量,对其他工科类型的专业课程实验室建设有一定的参考作用。

针对高等院校“液压与气压传动”课程教学中普遍存在的问题,结合信息化教学手段、线上学习平台、虚拟仿真实训平台设计了线上线下混合式教学与虚实结合实践教学的多元化课程教学模式,有利于课程实践教学的实施与开展,学生专业知识的拓展融合以及创新意识的培养。

液压元件结构实验要求学生掌握液压元件的结构特点及工作原理,但其结构及材质决定了其内部结构看不清楚,工作原理不易理解,这样就不利于实验教学,因此对该实验项目进行“虚实结合,相互补充”的实验方法,解决了实体实验不容易完成的教学内容,是一种变革性实验模式,有助于提高学生的工程实践能力,也能够生动真实地展示液压元件在系统工作的场景。