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金工焊接虚拟仿真实验实训,高素质工科人才培养策略

发布时间:2024-01-16

编辑人:灵图互动

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随着“新工科”概念的提出,各高校开始着重丰富工程训练内容,但适用于焊接实训的内容补充依然相对局限。利用虚拟仿真技术可以建立虚拟仿真实验实训室。在虚拟的场景中,结合教学课件和真实工厂的实际材料加工标准和操作规范,逐一拆解操作步骤,以二维界面提示和三维场景仿真共同引导学生进行焊接工艺的仿真实训。焊接虚拟仿真能够有效改善传统金工人才培养中教学形式单一、教学内容局限、学生参与度不足等问题,为“新工科”人才培养注入强大动力。

一、传统焊接实训教学问题

金工焊接一直是一个需要长期练习、熟能生巧的操作项目,在“新工科”的要求下,传统焊接实训教学存在着非常明显的问题。

1.教学形式单一

教学形式单一是大部分高校金工焊接实训所面临的共性问题。传统焊接实训教学维度单一,主要依靠教师演示教学,学生通过观察后按照教师的操作手法与技术要领进行机械模仿练习。在短期、单一的教学模式下,学生的实际焊接水平难以提升。

2.教学内容局限

传统焊接实训流程主要包括手工电弧焊、气焊等基础项目,而实际熔焊工作中往往会涉及更高层次的氩弧焊、气体保护焊等工艺,以及激光焊接等现代自动化加工流程。更高层次的工艺对教师水平和设备设施的投入会有更高要求,学校难以开展相关内容的实训教学。

3.教学环境有风险

焊接环境往往存在烟尘、强光、高热等有害因素,授课教师和学生需要一定时间才能适应。同时,热加工实训具有一定操作危险性,对刚刚接触实际流程、对操作信心不足的学生来说风险性较高。

传统焊接实训教学问题

二、焊接虚拟仿真实验实训

采用虚拟仿真技术开展焊接虚拟仿真实验实训能够很大程度消除实际金工焊接实训教学开展过程中的诸多问题。焊接虚拟仿真实验实训主要有以下特点:

1.虚拟仿真场景

虚拟仿真实验实训场景及模型严格依据真实金工作业环境构建,为学生和教师提供细致入微的画面和流畅的运行体验,确保学生和教师能够获得与实际作业场景一致的感官体验。同时,仿真场景能够显著降低实训过程中的误操作风险,使学生更无后顾之忧地投入到学习和实践中。

焊接虚拟仿真实验实训的虚拟仿真场景

2.强交互性

在焊接虚拟仿真的课件中,不依赖传统的视频或教师演示,而是将工艺流程分解为一系列步骤,强调学生的动手操作。通过任务导向的教学设计,学生得以自主探索和学习,从而全面提升其动手能力和创造力。

3.基于现实的课程内容

虚拟仿真实验实训内容全部基于现实工艺生产制造流程,与现实同步,符合真实的操作逻辑。虚拟场景展示能够更加突出重点,让知识点的呈现更加直观,便于学生理解和掌握。

激光焊接虚拟仿真实验实训

4.虚拟黑匣子设计

虚拟仿真的最大优势是呈现方式的多样化。虚拟仿真实验实训对加工、检测工艺过程中的内容都采用模型爆炸、半透明等方式进行直观呈现,学生能够更加轻松了解焊接设备的内外部结构,深入掌握其工作原理。

5.多人同步实训

虚拟仿真实验实训可结合虚拟现实进行多人同步教学。以焊机为原型,开发出完整的材料热加工虚拟仿真工艺流程实操培训系统。各流程操作均与实际生产一致,使学生了解对应岗位分工以及生产者岗位角色。

焊接是现代工业生产非常重要的加工手段,通过虚拟仿真技术开展焊接仿真实验实训,能够有效避免实际焊接实训开展的诸多问题,更加全面、有效地提高焊接人才培养质量,为高校“新工科”建设持续发展注入新的活力。

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