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机械工程专业虚拟仿真实验教学平台-机械类虚拟仿真实验教学资源

发布时间:2023-09-05

编辑人:灵图互动

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机械工程专业虚拟仿真实验教学平台通过综合应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库及网络通信等技术,在计算机中构建逼真的实验操作环境和实验对象,使学生在开放、自主、交互的虚拟环境中开展高效、安全、经济的实验,进而掌握宽厚扎实的基础知识和机械工程的基础理论及专业知识,熟悉土木建筑、施工管理及人文社会学科的相关理论和知识,了解工程机械及其发展的前沿问题等,达到真实实验不具备或难以实现的教学效果。通过虚实结合,能极大调动学生的学习主动性、参与性,拓展实践领域,丰富教学内容,大幅提升教学效果,提高学生的工程实践能力、综合设计及创新能力。

机械工程专业虚拟仿真实训平台

1. 机械工程专业虚拟仿真实训平台建设内容

机械工程专业虚拟仿真实验教学平台整合机械设计制造及其自动化、机械电子工程、车辆工程、土木工程、建筑工程等优势专业资源,构建了学科基础课程虚拟仿真实验教学平台、学科专业课程虚拟仿真实验教学平台、创新创业虚拟仿真实验教学平台,可满足机械类专业培养需求的“机械设计”“机械原理”“内燃机构造”“工程机械底盘构造”“液压与液力传动”“建筑机械钢结构”“测试技术与信号处理”“工业机器人技术基础”等专业基础课程,以及“起重运输机械”“土方机械”“非开挖机械”“工程机械状态监测与故障诊断”等专业课程,和基于教师科研项目(创新创业实验项目)的虚拟仿真实验。

1.1 学科基础课程虚拟仿真实验教学平台

“机械原理”“机械设计”等课程是机械类本科生的核心专业基础课程。传统的实验教学模式为学生认识实体教具并配合教师的讲解和演示完成对简单机构的认知,受物理教具功能、数量等限制,很多核心知识点难以讲解透彻,教学效果不太理想。

利用虚拟仿真技术,学科基础课程虚拟仿真实验教学平台建立了大量的三维仿真模型,由原理实验模块、设计实验模块组成,极大地丰富了实验教学资源,让学生直观地学习常见机构和零部件的工作原理和运动情况,大大提升了教学质量和效率。

机械工程专业虚拟仿真实训平台建设内容

1.2 学科专业课程虚拟仿真实验教学平台

学科专业课程虚拟仿真实验教学平台主要面向工程机械制造、工程机械控制及土方机械等核心专业的虚拟仿真实验教学,分为制造实验模块、控制实验模块、综合实验模块、实习实训模块,主要解决“工程机械先进制造”“智能控制”“状态监测”“土方机械”“非开挖机械”“起重运输机械”等核心专业课程实验教学中的高成本、高消耗、对实验环境和场地有特殊要求、具有一定危险性和不可及等问题。

以实习实训模块中的拆装单元为例,该单元主要由液压元件拆装、发动机拆装、塔式起重机拆装和液压挖掘机拆装4个项目组成。结合实体实验零部件较多、场地有限、操作难且危险等特点,利用虚拟技术建立了典型液压系统、发动机曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑冷却系统、点火启动系统,以及塔式起重机起升机构、变幅机构、回转机构、顶升机构,液压挖掘机工作装置、动力装置、动力传输路线、传动系统、回转机构、行走机构、操纵机构等三维仿真模型。通过爆炸图和透视结构,以及旋转、平移、缩放等功能,使学生在逼真的虚拟环境中观察机械内部构件的结构特点及运动情况。自动拆装部分按照实体机械设备的说明图册制作成动画,同时配上声音、字幕等向学生详细生动地介绍工程机械的零件结构及拆装过程。手动拆装部分,平台为每个实验项目提供若干拆装步骤和拆装工具,学生动手完成,系统会根据拆装流程给出相应的提示和警告,帮助学生准确快速地完成实验内容,提升学习效果。

1.3 创新创业虚拟仿真实验教学平台

创新创业虚拟仿真实验教学平台主要针对学生的创新创业计划项目和科研项目开展自主性和创新性实验训练。学生根据机械设计创新大赛、机器人大赛、数字化设计大赛、SSRT科研项目等,自行完成查阅资料、确定方案、拟定步骤、分析结果、撰写报告等模拟科学实验的全过程。

机械工程专业虚拟仿真教学管理平台

2. 机械工程专业虚拟仿真教学管理平台

机械工程专业虚拟仿真实验教学管理平台主要用于统筹管理虚拟仿真实训教学软件及实训教学资源,主要包含门户管理、学校管理、实验教学教师管理、实验教学班级管理、实验教学学生管理、实验教学教务管理、实验教学资源管理、实验成绩管理、师生互动交流等多个子系统,并与现有教学管理系统实现数据的交互和共享。

教师通过平台可以管理教学资源、构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象、制订教学计划、批改实验报告、分析实验结果、发布实验成绩等;学生在虚拟仿真环境中可以提前预习、动手操作和自主设计虚拟实验项目及实习实训项目;平台还提供信息发布、师生互动、资源管理、成绩发布、成果展示等功能,实现了实验教学全过程的信息化管理和优质实验教学资源向高校和社会开放 。

机械工程专业虚拟仿真实验教学平台以培养和提高学生工程实践能力、综合素质和创新精神为宗旨,以优质资源共享为核心,按照实验教学虚实结合相互补充的原则,践行人才培养方案和工程教育专业认证要求及大类招生计划,充分利用信息技术实现教学资源、教学内容、教学形式、教学地点及授课对象的开放共享,全面地提升了学生的专业知识、实践能力和创新精神。

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