在目前的高等教育和职业技术教育中,越来越强调对学生实践能力的培养,实验教育成为理工科教育一个至关重要的环节。然而,随着各学科实验项目和学生人数的增多,传统的实验室和设备很难满足教学的需求。如何解决传统实验教学资源分配不足、实验方式过于呆板、实验器材维护费时费力和实验内容固定难以拓展等问题,是目前新工科建设和课程改革内容中一个讨论的热点。
仿真交互式教学实验无疑是一种很好的解决方案,可以对教学过程进行数字化和虚拟化。特别是对一些涉及高危或者极端环境、不可逆的操作、高成本、高消耗、大型或者综合训练,实现真实环境不具备或者难以完成的教学功能。也可以和现有的实物实验室互补,让原来传统教学做不到、做不好、做不上的实验成为可能,可以量大面广、提高效益、缩短时间、降低成本,充分体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。
本平台有以下几大模块有:课程介绍、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、带传动、链传动、带式传动系统设计、滚子圆轮边缘点运动、机械平衡与调整、机械振动系统、轻型杠杆式推钢机、椭圆规机构和圆柱螺旋弹簧优化设计等模块。在这些模块中有机构的三维模型、视频和交互式操作的机构,融入了MATLAB程序仿真,加深了学生对机构的动态仿真的理解。
设备的零部件和BOM表相关联,将鼠标放到BOM中的零部件上,模型中对应的零部件会高亮显示。
全部采用机械三维模型标准,对模型的操作要符合机械类三维软件的操作习惯。学生通过Tab键可以隐藏外面的零件,有利于学员了解设备及其内部结构和设备的工作原理。不按Tab键,将鼠标移开设备,模型又恢复到原来的状态。学习时可以任意变换角度观看,使学生的学习场景更真实、更透彻、更有兴趣。
在操作设备时,虚拟实验的界面上有高亮闪烁提示学生正确的操作步骤。虚拟实验设有考试模块,能记录操作考试的全过程,但是考试系统界面有意没有设置高亮提示,如果学生不能独立完成考试,学生必须返回到学习界面重新学习。