可視化仿真技術在“機床拆裝實訓”教學中的應用

鄧岐杏，全鴻偉

(廣西水利電力職業技術學院，廣西 南寧 530023）

可視化仿真技術在“機床拆裝實訓”教學中的應用

鄧岐杏，全鴻偉

(廣西水利電力職業技術學院，廣西 南寧 530023）

“機床拆裝實訓”是機電設備維修與管理專業的一門重要專業基礎訓練課程，但在課程實際開展中存在著很多困難，設備臺套數不足、易損難拆裝件多、恢復機床性能難度大、危險性高等。這些因素都制約實訓的效果，如何提高該實訓課程教學的可操作性，提升教學質量，成為課程教學研究的主要方向。本文探討如何將可視化仿真教學模式引入到“機床拆裝實訓”課程中，科學合理地運用可視化仿真技術，為教學的順利開展充分發揮其作用。

可視化仿真技術；機床拆裝實訓；教學

隨著企業自動化程度的不斷提高，企業對具有機電設備維修技術的專業人才的需求量不斷增加，對機電設備維修人員的技術能力要求也很高。在高職院校機電設備維修與管理專業中，“機床拆裝實訓”是主要實訓課程之一，要能夠對機電設備的故障進行準確的判定，對機床故障能夠順利地排除，其前提條件是必須對機床的結構有充分地熟悉和對機床拆裝過程、工藝，機床調整方法了如指掌，對拆裝工具的使用得心應手。這一系統的能力訓練主要通過學生參加“機床拆裝實訓”去完成[1]。

1 “機床拆裝實訓”課程實施面臨的困難

目前很多開設有“機電設備維修與管理”專業的高職院校，在該專業的課程設置中均開設了“機床拆裝實訓”，但在教學實施中基本上采用的方式主要有以下幾種：

（1）有足夠資金配備了多臺套的同種型號的機床。這種方式的優點在于基本滿足一個教學班級分小組同時進行實訓。實訓設備實物性強，學生面對的是真實的機床，而且每個小組完成的設備是完全一樣的，對教師來說，在給學生講解機床結構時內容是統一的，方便于備課和學生問題的解決，工作量相對比較少；對于學生來說，各小組相對獨立，但在實訓過程中各小組之間能夠就遇到的問題開展討論，甚至可以在實訓過程中設置比賽環節，增加實訓課程的趣味性，可以促使學生自主完成大部分的拆裝實訓環節。缺點則表現在，機床的零件裝配中，有很多為緊配合件，或有些零件是易損件，在拆裝過程中避免不了零件的破損，零件的更換造成實訓成本增加。機床本身結構復雜，零件繁多，對于實訓設備來說還要保證它的持續可用性，所以機床拆卸完畢后，必須裝配完全，整機拆裝的周期過長。機床種類單一，覆蓋面不廣。

（2）有足夠資金配備了多臺套不同類型的機床。這種方式的優缺點和第一種方式基本相同，但由于所用設備是不一樣的，雖然一些結構和原理是相通的，但對于教師教學上來說，需要花費更多精力和時間備課和給學生講解，學生小組之間相互討論溝通時，由于本身知識不完備，會產生一些障礙。

（3）在資金不充足的院校，設備臺套數嚴重不足，通常是使用一臺機床或暫時閑置、有故障無法修復的機床作為拆裝的實訓設備，學生分小組，根據機床結構分區域進行訓練或是輪流完成實訓。這種方式會造成訓練時間不充足，知識、能力不全面等現象。由于設備較少，也會出現有些學生借機偷懶，不動手實操的現象。

這普遍采用的三種方式各有其優缺點，其最主要的矛盾在于設備臺套數不足，零件易損壞，實訓成本高，周期長，拆裝可操作性難度大等問題。

2 可視化仿真技術的應用

隨著計算機技術的快速發展，在現代教育技術中逐步引入了計算機多媒體仿真技術，利用計算機動畫仿真的方式，構建虛擬空間，以解決在傳統教學中不能解決的一些因空間、資金、可靠性等因素造成的教學困難[2]。在“機床拆裝實訓”課程中應用可視化仿真完成實訓，即可解決因設備不足，零件易損，可操作性不強的各種短板。

（1）可視化仿真概述

可視化仿真技術是在早期的計算機系統建模仿真技術的基礎上與計算機可視化技術相結合后形成的一種新的計算機仿真技術?？梢暬抡婵梢詫崿F三維動態仿真，使用戶具有身臨其境的感覺，具有更友好的人機交互系統[3]。

（2）可視化仿真在教學中的應用

利用可視化仿真技術開發相應的機床拆裝實訓平臺，可以突破資金、場地有限的制約，可以根據企業中常用的機床類型，將這些典型應用的機床類型集合到機床拆裝實訓平臺中，在實訓過程中可以以一種機床作為主要拆裝實訓對象，讓學生掌握機床結構特點，基本的拆裝過程，拆裝工藝處理，利用其他機床類型作為拓展訓練，讓學生自主完成拆裝訓練。因為拆裝是在虛擬環境下完成的，所以拆裝周期不會太長，在一個實訓課程中，能夠利用多種機床舉一反三，學生通過實訓從基本掌握逐步過渡到熟練掌握。

對于單臺機床，機床拆裝實訓平臺根據不同機床的結構特點，將機床結構細化為多個獨立的單元，例如：將車床分為主軸系統拆裝、進給系統拆裝、刀架拆裝、尾座拆裝等幾個部分。將過于冗長的拆裝過程細分，但又保留一個基本完整的機械結構，方便教師分模塊教學，學生更易于接受相應的知識點。

近幾年工作過程項目化教學的應用已經獲得了大力的推行，并且教學效果也得到了肯定。因此在以動手為主的“機床拆裝實訓”課程里，推行工作過程式教學是切合實訓課程需要的模式。在實際的機床拆裝時，其工作過程大致可分為“拆裝前準備、拆卸、零件清洗、檢查、裝配、精度檢驗校核”幾個主要工作，因此根據拆裝過程，將實訓中所需要完成的訓練內容分包到：拆裝前準備工作、拆卸過程制定與執行、零件清洗檢查、裝配過程制定與執行、精度檢驗與校核幾個工作過程。對每個項目、每個過程設置技能點和考核點。

學生在實訓的過程中，對于還沒有掌握的拆裝過程可以通過觀看視頻教學、小組討論、教師指導等多種渠道解決。對某個拆裝難點可以通過反復練習的方式進行鞏固訓練。機床拆裝實訓平臺還可以根據教學需要設置學生自主操作、操作競賽等形式，豐富實訓的課堂內容，增加課程的趣味性。

利用計算機網絡技術，學生在使用機床拆裝實訓平臺完成實訓時，可以進行過程錄制，發布給教師，教師可以根據操作過程了解學生對教學內容的掌握程度，并可對其操作實訓進行過程評價或進行成績考核。

3 結束語

可視化仿真技術在“機床拆裝實訓”課程中的應用，以虛擬環境為主，使機床拆裝的可操作性大大提高，解決了實訓成本高的難題，同時降低了學生在實訓過程中的危險性?？梢暬抡嫫淙S呈現，交互性好的特點，把枯燥的實訓變得生動有趣，更易于吸引學生的學習興趣，易于達到實訓的目的。但可視化仿真技術在教學中的應用還處于初級階段，特別是在工科課程上的開發，即要有深厚的計算機應用技術又具有深厚的機械工程技術的人員非常有限，系統的開發能力相對還比較薄弱，一些精細化的工作呈現力不強，比如裝配后精度的體現，裝配質量的體現并不是非常理想等等。因此，在可視化教學應用的研究與開發上，必須加大技術力量，學習或借鑒國內外先進的技術，深化技術研究。

此外在教學過程中，教師需要辯證地使用可視化教學技術，不能完全依賴于虛擬化的應用，在教學過程中不斷地總結經驗，尋求科學、合理的教學模式，充分發揮可視化教學技術在教學中的應用。

[1]鄭明軍，吳文江，高占鳳，等.機械拆裝實訓教學的探索與實踐[J].教育教學論壇，2010（35）：10-12.

[2]謝業東，農 琪.SolidWorks在機械拆裝實訓中的應用[J].大眾科技，2010（04）：165，188.

[3]王鶴鵬.基于VR技術的汽車拆裝實訓課教學改革探索[J].科技風，2016（19）：31.

Use the Visual Simulation Technology in Teaching of the Machine Tools Disassembly and Assembly Training

DENG Qi-xing，QUAN Hong-wei
（Guangxi Hydraulic and Electric Polytechnic，Nanning Guangxi 530023，China）

“The machine tools disassembly and assembly training”is an important professional basic training course of electrical equipment maintenance and management specialty.However，there are many difficulties in the actual development of the course，such as insufficient number of equipment，difficult to install，many pieces of disassembly and assembly，difficult to restore the machine tools，high risk and so on.These factors have restricted the effect of training，and how to improve the operability of the training course teaching and improve the quality of teaching has become the main direction of curriculum teaching research.This paper discusses how to introduce the visual simulation teaching model into the course of machine tool disassembly and assembly training，and to make full use of visual simulation technology for the smooth development of teaching.

the visual simulation technology；machine tools disassembly and assembly training；teaching.

TP391.9

B

1672-545X（2017）10-0161-02

2017-07-19

鄧岐杏（1978-），女，廣西柳城人，副教授，碩士，主要研究方向：機械電子工程。