虚实结合实训模式的应用

  
1 软件虚拟实训与实物设备实训优缺点对比分析
近些年来,职业院校的教学方法与理念产生了深刻的变革,诸如行动导向教学法、理实一体化、任务驱动教学法等新的教育理念与方法不断提出就足以反映了这一点。如果前些年在国内这些仅仅是停留在书本或论文上理论的话,如今确实变成了职业院校的教学常态。具体到“液压与气动技术”这门课上,其课程基本概念模糊,各种阀类元件结构复杂、工作过程抽象、元气符号众多等更是加大了这门课的授课与学习难度,为提高教学质量着重培养学生的操作能力与实际动手能力,更要加大实训的力度。一般而言,利用实物设备进行实训的效果被认为是最好的,但考虑到现有市面上大多数液压与气动实训设备(包括比较著名的如“亚龙”“天煌”等品牌设备)与通用教材存在匹配度不一致(其他厂家的设备也存在这一问题),实训设备元件与市面上液压元件不能通用,液压设备及元件本身老化故障等问题使得我们在指导学生进行实训时,不能仅仅依靠实训设备来进行教学,必须在实际的教学过程中引入虚拟实训教学的概念,把实物设备实训与软件虚拟实训有机地结合,发挥它们各自的优点,摒弃它们的缺点,才能取得比较好的教学效果。现就实物设备实训与虚拟软件实训效果分别按照“与教材内容匹配度”“与真实设备操作近似度”等8 项进行对比,结果罗列成表如下:

注:1、★符号越多,则表明优点越突出。
2、本文中所说的“软件虚拟实训”包括带有操作交互功能的Flash动画、元件操作视频以及FluidSIM 等液压与气动仿真软件等搭建的一个液压实训虚拟平台。
3、本表所列评价标准,为作者根据教学经验来进行的判断,仅仅作为参考。
对以上列表进行分析,粗看上去,似乎软件虚拟实训在诸多对比项目中取得优势,但应该看到作为职业院校最为看重的“与真实设备操作近似度”与“与真实工作环境近似度”两项指标,实物设备实训应该是效果最佳的,因为这最能锻炼学生的实际操作能力。我们可以整体总结一下,实物设备实训与软件虚拟实训两种实训模式的优缺点:实物设备实训胜在其较好的实际情形模拟能力,而软件虚拟实训胜在其对不同液压系统搭建的适应性上,也就是说,可以根据不同的需要,随意搭建自己想要的液压系统,并对其测试。而实物设备实训因为实物元件都是有限的,因而这方面能力受到比较大的限制。此外,软件虚拟实训在液压元件原理结构演示以及实训成本上也有比较大的优势。在实际教学中,我们需要根据学生处于不同的学习阶段灵活地对这两种实训模式进行搭建选用。
2 不同学习阶段中的软件虚拟实训与实物设备实训选用
2. 1 初学阶段:软件虚拟实训与实物设备实训并重,注重液压与气动实训真人以及元件原理结构演示这一阶段学生对液压与气动系统仅仅有个浅显得认识,对液压系统的接线有一种先天的恐惧与陌生感,因此教师最好能够自己现身说法,像大人教孩子蹒跚学步一样,对他们进行呵护扶持,把自己的操作步骤做成微课视频,发布到学校的学习平台,供学生事前学习与现场参考,让他们在最初的阶段,至少能够通过模仿把液压线路接对,如图1。

图1 教师进行换向回路连接的实物演示
同时在学生初学阶段,在教学过程中笔者发现对学生而言,了解液压元件的结构与液压原理理解不了,这时仅仅靠实物设备实训是做不到的,因为许多液压元件是不能把其拆开观察内部结构的,否则会对该元件造成永久性伤害。这时,就必须要用软件虚拟元件拆卸的过程,再进一步了解其原理,如图2.

图2 具有交互功能的先导溢流阀拆卸动画
2. 2 进阶阶段:以实物设备实训为主、软件虚拟实训为辅
在这一阶段,学生对基本液压元器件的结构与原理都有了一定的了解,学习的重点在于把这些液压元件进行有效的串联从而形成能完成一定功能的基本回路,这时学生就需要大量的实物设备实训,从而把以前学过的知识技能进行深化,教师不再像初级阶段那样对学生手把手地指导,仅仅是对学生在实训过程中遇到的难点与错误问题进行解答纠正,如图3 中,特征曲线的理解对学生们来说,是个难点,通过系统动画对伺服阀的动作参数与曲线进行了拟合,从而加深了学生对其理解。

图3 伺服阀的曲线拟合
2. 3 高级阶段:软件虚拟实训为主,以实物设备实训为辅在这一阶段,学生不论是对基本回路的运行方式还是对常用元器件的原理特征都比较了解了,这时制约学生发展的恰恰是实物实训设备,因为对于现在绝大多数液压与气动实训设备而言,仅仅让学生学习大部分常用回路是能够胜任的,可是想布置比较复杂的回路,仅靠液压与气动现存的模块是无法完成的,这时就需要利用液压仿真软件对想要构建的液压与气动回路进行模拟,如图4。

图4 液压仿真软件Fl ui dSIM界面与实例
3 结论
在现有的实训条件,特别是在资金预算有限的前提下,个人认为需要把实物设备实训与软件虚拟实训结合,或者说需要采用虚实结合实训模式,再结合学生的不同学习阶段,进行适当的调整,充分发挥虚实两种实训模式的长处才能使“液压与气动技术”这门课取得比较理想的教学效果。