士官液壓傳動課程虛實融合教學的研究

李曉峰 李純仁 姚曉山 夏安勇

[摘? ? ? ? ? ?要]? 為有效突破士官液壓傳動課程教學手段的局限性，設計了雷達裝備液壓維修模擬訓練系統，通過模擬訓練與實裝訓練教學特征的對比分析，提出了優勢互補的虛實融合訓練策略，從而提升了課程教學的質量與效益。研究成果希望能夠為士官課程的融合施訓提供有益的參考與借鑒。

[關? ? 鍵? ?詞]? 虛實融合;模擬訓練;實裝訓練;液壓傳動

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號]? 2096-0603（2021）02-0106-02

由于液壓技術在現代機動雷達天線的舉升、翻轉及調平等功能實現中發揮了重要作用，而且液壓系統封閉運行、狀態不易觀察、參數不易檢測，特別是液壓故障所具有的隱蔽性、多樣性、不確定性等特征，決定了士官液壓傳動課程的教學手段要突破原有實裝訓練的局限，即著力開發雷達裝備液壓維修模擬訓練系統，利用現代建模與仿真技術展現液壓元件、基本回路及液壓系統的結構組成和工作原理[1][2][3]，利用VR沉浸技術構建虛擬場景來開展虛擬故障排除訓練，并且與傳統實裝訓練相互配合，實現教學手段的“虛實融合”。

一、模擬訓練系統設計

雷達裝備液壓維修模擬訓練系統有機融合虛擬現實技術、仿真技術和人機交互技術，不僅提供液壓維修的模擬訓練環境，而且可以開展液壓傳動技術的相關虛擬實驗和模擬訓練，其系統架構和技術方案可以分別概述如下。

（一）系統架構

雷達裝備液壓維修模擬訓練系統（組成框圖如圖所示）包括教學、訓練、考核三大模塊，其中教學模塊主要用于液壓元件、基本回路、雷達液壓系統的結構組成、工作原理的演示教學;訓練模塊除了可以開展元件拆裝、回路搭接等常規液壓技術虛擬實驗外，重點針對型號雷達液壓系統的典型故障，設計了虛擬故障排除實驗;考核模塊除了進行基于液壓題庫的理論測試外，強調了針對操作技能的虛擬考核。

（二）技術方案

1.教學模塊

（1）液壓元件子模塊。選取典型雷達的液壓元件，進行基于二維與三維剖視圖的結構組成演示、基于液流控制的工作原理演示、基于VR和屏幕操作的虛擬拆裝演示。

（2）基本回路子模塊。選取典型雷達的液壓基本回路，進行二維、三維的工作原理演示，以及基于VR和屏幕操作的虛擬搭接演示。

（3）液壓系統子模塊。針對型號雷達的液壓系統，展現二維、三維的液流控制工作原理，同時能夠演示各個液壓元件的實際安裝、連接情況。

2.訓練模塊

（1）基礎訓練子模塊。基于VR和屏幕操作，針對雷達典型液壓元件進行虛擬拆裝訓練，針對雷達典型液壓基本回路進行虛擬搭接訓練。

（2）維修訓練子模塊。針對雷達液壓系統的天線舉升、天線撤收、天線翻轉、支腿展開等四種典型液壓故障，在VR和屏幕操作兩種方式下，進行針對排故策略、流程、方法等內容的虛擬故障排除訓練;針對雷達液壓系統的檢查、調整等日常保障工作，例如液壓油、運行狀態、振動、聲音、壓力表、管路的檢查等，進行虛擬維護保養訓練。

3.考核模塊

針對液壓技術的重要知識點開展理論考核，針對元件拆裝、回路搭接、故障排除、維護保養進行虛擬操作的考核。

二、實裝訓練體系結構

液壓傳動課程的實裝訓練是重要的教學手段，不僅可以直接強化學員對雷達的液壓元件、基本回路、液壓系統的組成、原理的理解，而且可以直接提升元件拆裝、回路搭接、排故修理等液壓工作技能，液壓傳動課程可以開設實驗的類別、項目和目的如表1所示。

三、虛實手段融合訓練

（一）虛實手段對比分析

在液壓傳動課程教學中同時運用有模擬訓練與實裝訓練兩種教學手段，一般而言，模擬訓練借助虛擬仿真軟件系統來開展，有著人均設備多、裝設備損耗小、訓練成本低的天然優勢，特別是展現封閉液流的流動、控制等工作原理的能力非常突出;而實裝訓練可以直接借助典型雷達的液壓系統和液壓元件來開展，由于在訓練的對象、任務、內容等方面與部隊雷達的液壓工作高度類似，因而可以直接提升學員的液壓工作技能和任職能力。

因此要開展模擬訓練與實裝訓練的虛實融合訓練，就必須充分認清兩種訓練模式的教學特征，實現取長補短、優勢互補，從而為在液壓訓練科目中的合理運用奠定良好基礎。表2給出了兩種訓練模式的對比分析結果。

（二）虛實融合訓練策略

基于液壓模擬訓練與實裝訓練的對比分析結果，應當在訓練科目中采用差異化的融合訓練策略，從而發揮兩種訓練模式的最大效益，針對各種液壓訓練科目的融合訓練策略可以概述如下。

1.液壓元件的結構原理演示實驗。結構演示應當施行模擬與實裝并重的策略，即在實驗中先進行虛擬演示，再結合真實元件的內部構造來進行印證;原理演示則以虛擬演示為主，實物演示為輔。

2.液壓元件的拆裝實驗。拆裝實驗應當以實裝訓練為主，即首先對拆裝的步驟、方法進行模擬訓練，然后重點進行液壓元件實物的拆裝，從而充分培養學員的拆裝技能。

3.基本回路的組成原理演示實驗。基本回路的組成演示以液壓傳動實驗臺（實裝）演示為主，使學員對結構組成形成直觀的印象;基本回路的原理演示施行模擬與實裝并重的策略，運用模擬演示展現液流內部運行機理，運用實裝演示展現元件外部運行效果。

4.基本回路的搭接實驗。以液壓傳動實驗臺（實裝）搭接為主，即首先對搭接的步驟、方法進行模擬訓練，然后重點在液壓實驗臺上進行回路搭接，從而充分培養學員的搭接技能。

5.典型雷達液壓系統的組成原理演示實驗。液壓系統的組成演示施行模擬演示與實裝演示并重的策略，通過二者的相互印證、對比來強化學員的記憶;液壓系統的原理演示以模擬演示為主，從而深刻揭示液流控制原理、元件及回路作用和液壓系統的工作過程;對于欠缺實裝的雷達液壓系統，則以模擬訓練系統來演示組成原理。

6.典型雷達液壓系統的故障排除訓練。施行模擬排故與實裝排故并重的策略，即先行對學員進行排故的策略、流程、方法等模擬（理論）排故的訓練，然后進行實裝排故以充分提升維修技能;對于不具備實裝條件的液壓故障，以模擬排故為主。

7.典型雷達液壓系統的維護保養訓練。施行模擬維保與實裝維保并重的策略，以模擬訓練來構筑學員維保的知識基礎，以實裝訓練來提升學員的維保技能。

四、結語

在士官液壓傳動課程中施行虛實融合的教學策略，補齊了模擬訓練欠缺的短板，通過與實裝訓練相互配合，不僅突出了雷達液壓系統維修保障技能培養的核心目標，而且突破了液壓系統封閉運行、不易開展教學的局限，提高了學員的學習興趣和學習效果。同時相關教員的教學能力也得到了明顯提升，不僅獲得了軍隊士官教育教學能力競賽一等獎，而且教育理論研究課題也獲得了士官學校教學成果一等獎。

參考文獻：

[1]楊國平，譚月玲，張帥，等.FluidSIM軟件在液壓與氣壓傳動課程實踐教學中的應用[J].液壓氣動與密封，2018（38）：43-46.

[2]鄧婷婷，陳文剛，王應彪，等.基于FluidSIM軟件的液壓與氣動仿真教學研究[J].機械工程師，2017（8）：41-43.

[3]彭高宏.虛擬現實技術在高職“虛擬課堂”中的應用[J].液壓氣動與密封，2017（37）：9-12.

編輯 郭起珍