鄧岐杏，全鴻偉

(廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530023）

可視化仿真技術(shù)在“機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)”教學(xué)中的應(yīng)用

鄧岐杏，全鴻偉

(廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530023）

“機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)”是機(jī)電設(shè)備維修與管理專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)訓(xùn)練課程，但在課程實(shí)際開(kāi)展中存在著很多困難，設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足、易損難拆裝件多、恢復(fù)機(jī)床性能難度大、危險(xiǎn)性高等。這些因素都制約實(shí)訓(xùn)的效果，如何提高該實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)的可操作性，提升教學(xué)質(zhì)量，成為課程教學(xué)研究的主要方向。本文探討如何將可視化仿真教學(xué)模式引入到“機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)”課程中，科學(xué)合理地運(yùn)用可視化仿真技術(shù)，為教學(xué)的順利開(kāi)展充分發(fā)揮其作用。

可視化仿真技術(shù)；機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)；教學(xué)

隨著企業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，企業(yè)對(duì)具有機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人才的需求量不斷增加，對(duì)機(jī)電設(shè)備維修人員的技術(shù)能力要求也很高。在高職院校機(jī)電設(shè)備維修與管理專(zhuān)業(yè)中，“機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)”是主要實(shí)訓(xùn)課程之一，要能夠?qū)C(jī)電設(shè)備的故障進(jìn)行準(zhǔn)確的判定，對(duì)機(jī)床故障能夠順利地排除，其前提條件是必須對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)有充分地熟悉和對(duì)機(jī)床拆裝過(guò)程、工藝，機(jī)床調(diào)整方法了如指掌，對(duì)拆裝工具的使用得心應(yīng)手。這一系統(tǒng)的能力訓(xùn)練主要通過(guò)學(xué)生參加“機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)”去完成[1]。

1 “機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)”課程實(shí)施面臨的困難

目前很多開(kāi)設(shè)有“機(jī)電設(shè)備維修與管理”專(zhuān)業(yè)的高職院校，在該專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置中均開(kāi)設(shè)了“機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)”，但在教學(xué)實(shí)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(tái)套的同種型號(hào)的機(jī)床。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于基本滿(mǎn)足一個(gè)教學(xué)班級(jí)分小組同時(shí)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。實(shí)訓(xùn)設(shè)備實(shí)物性強(qiáng)，學(xué)生面對(duì)的是真實(shí)的機(jī)床，而且每個(gè)小組完成的設(shè)備是完全一樣的，對(duì)教師來(lái)說(shuō)，在給學(xué)生講解機(jī)床結(jié)構(gòu)時(shí)內(nèi)容是統(tǒng)一的，方便于備課和學(xué)生問(wèn)題的解決，工作量相對(duì)比較少；對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，各小組相對(duì)獨(dú)立，但在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中各小組之間能夠就遇到的問(wèn)題開(kāi)展討論，甚至可以在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中設(shè)置比賽環(huán)節(jié)，增加實(shí)訓(xùn)課程的趣味性，可以促使學(xué)生自主完成大部分的拆裝實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。缺點(diǎn)則表現(xiàn)在，機(jī)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(guò)程中避免不了零件的破損，零件的更換造成實(shí)訓(xùn)成本增加。機(jī)床本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件繁多，對(duì)于實(shí)訓(xùn)設(shè)備來(lái)說(shuō)還要保證它的持續(xù)可用性，所以機(jī)床拆卸完畢后，必須裝配完全，整機(jī)拆裝的周期過(guò)長(zhǎng)。機(jī)床種類(lèi)單一，覆蓋面不廣。

（2）有足夠資金配備了多臺(tái)套不同類(lèi)型的機(jī)床。這種方式的優(yōu)缺點(diǎn)和第一種方式基本相同，但由于所用設(shè)備是不一樣的，雖然一些結(jié)構(gòu)和原理是相通的，但對(duì)于教師教學(xué)上來(lái)說(shuō)，需要花費(fèi)更多精力和時(shí)間備課和給學(xué)生講解，學(xué)生小組之間相互討論溝通時(shí)，由于本身知識(shí)不完備，會(huì)產(chǎn)生一些障礙。

（3）在資金不充足的院校，設(shè)備臺(tái)套數(shù)嚴(yán)重不足，通常是使用一臺(tái)機(jī)床或暫時(shí)閑置、有故障無(wú)法修復(fù)的機(jī)床作為拆裝的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，學(xué)生分小組，根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)分區(qū)域進(jìn)行訓(xùn)練或是輪流完成實(shí)訓(xùn)。這種方式會(huì)造成訓(xùn)練時(shí)間不充足，知識(shí)、能力不全面等現(xiàn)象。由于設(shè)備較少，也會(huì)出現(xiàn)有些學(xué)生借機(jī)偷懶，不動(dòng)手實(shí)操的現(xiàn)象。

這普遍采用的三種方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，其最主要的矛盾在于設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足，零件易損壞，實(shí)訓(xùn)成本高，周期長(zhǎng)，拆裝可操作性難度大等問(wèn)題。

2 可視化仿真技術(shù)的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，在現(xiàn)代教育技術(shù)中逐步引入了計(jì)算機(jī)多媒體仿真技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)仿真的方式，構(gòu)建虛擬空間，以解決在傳統(tǒng)教學(xué)中不能解決的一些因空間、資金、可靠性等因素造成的教學(xué)困難[2]。在“機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)”課程中應(yīng)用可視化仿真完成實(shí)訓(xùn)，即可解決因設(shè)備不足，零件易損，可操作性不強(qiáng)的各種短板。

（1）可視化仿真概述

可視化仿真技術(shù)是在早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上與計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)相結(jié)合后形成的一種新的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)?？梢暬抡婵梢詫?shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)仿真，使用戶(hù)具有身臨其境的感覺(jué)，具有更友好的人機(jī)交互系統(tǒng)[3]。

（2）可視化仿真在教學(xué)中的應(yīng)用

利用可視化仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，可以突破資金、場(chǎng)地有限的制約，可以根據(jù)企業(yè)中常用的機(jī)床類(lèi)型，將這些典型應(yīng)用的機(jī)床類(lèi)型集合到機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中，在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中可以以一種機(jī)床作為主要拆裝實(shí)訓(xùn)對(duì)象，讓學(xué)生掌握機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，基本的拆裝過(guò)程，拆裝工藝處理，利用其他機(jī)床類(lèi)型作為拓展訓(xùn)練，讓學(xué)生自主完成拆裝訓(xùn)練。因?yàn)椴鹧b是在虛擬環(huán)境下完成的，所以拆裝周期不會(huì)太長(zhǎng)，在一個(gè)實(shí)訓(xùn)課程中，能夠利用多種機(jī)床舉一反三，學(xué)生通過(guò)實(shí)訓(xùn)從基本掌握逐步過(guò)渡到熟練掌握。

對(duì)于單臺(tái)機(jī)床，機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)根據(jù)不同機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將機(jī)床結(jié)構(gòu)細(xì)化為多個(gè)獨(dú)立的單元，例如：將車(chē)床分為主軸系統(tǒng)拆裝、進(jìn)給系統(tǒng)拆裝、刀架拆裝、尾座拆裝等幾個(gè)部分。將過(guò)于冗長(zhǎng)的拆裝過(guò)程細(xì)分，但又保留一個(gè)基本完整的機(jī)械結(jié)構(gòu)，方便教師分模塊教學(xué)，學(xué)生更易于接受相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。

近幾年工作過(guò)程項(xiàng)目化教學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)獲得了大力的推行，并且教學(xué)效果也得到了肯定。因此在以動(dòng)手為主的“機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)”課程里，推行工作過(guò)程式教學(xué)是切合實(shí)訓(xùn)課程需要的模式。在實(shí)際的機(jī)床拆裝時(shí)，其工作過(guò)程大致可分為“拆裝前準(zhǔn)備、拆卸、零件清洗、檢查、裝配、精度檢驗(yàn)校核”幾個(gè)主要工作，因此根據(jù)拆裝過(guò)程，將實(shí)訓(xùn)中所需要完成的訓(xùn)練內(nèi)容分包到：拆裝前準(zhǔn)備工作、拆卸過(guò)程制定與執(zhí)行、零件清洗檢查、裝配過(guò)程制定與執(zhí)行、精度檢驗(yàn)與校核幾個(gè)工作過(guò)程。對(duì)每個(gè)項(xiàng)目、每個(gè)過(guò)程設(shè)置技能點(diǎn)和考核點(diǎn)。

學(xué)生在實(shí)訓(xùn)的過(guò)程中，對(duì)于還沒(méi)有掌握的拆裝過(guò)程可以通過(guò)觀(guān)看視頻教學(xué)、小組討論、教師指導(dǎo)等多種渠道解決。對(duì)某個(gè)拆裝難點(diǎn)可以通過(guò)反復(fù)練習(xí)的方式進(jìn)行鞏固訓(xùn)練。機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)還可以根據(jù)教學(xué)需要設(shè)置學(xué)生自主操作、操作競(jìng)賽等形式，豐富實(shí)訓(xùn)的課堂內(nèi)容，增加課程的趣味性。

利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，學(xué)生在使用機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)完成實(shí)訓(xùn)時(shí)，可以進(jìn)行過(guò)程錄制，發(fā)布給教師，教師可以根據(jù)操作過(guò)程了解學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握程度，并可對(duì)其操作實(shí)訓(xùn)進(jìn)行過(guò)程評(píng)價(jià)或進(jìn)行成績(jī)考核。

3 結(jié)束語(yǔ)

可視化仿真技術(shù)在“機(jī)床拆裝實(shí)訓(xùn)”課程中的應(yīng)用，以虛擬環(huán)境為主，使機(jī)床拆裝的可操作性大大提高，解決了實(shí)訓(xùn)成本高的難題，同時(shí)降低了學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的危險(xiǎn)性。可視化仿真其三維呈現(xiàn)，交互性好的特點(diǎn)，把枯燥的實(shí)訓(xùn)變得生動(dòng)有趣，更易于吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，易于達(dá)到實(shí)訓(xùn)的目的。但可視化仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，特別是在工科課程上的開(kāi)發(fā)，即要有深厚的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)又具有深厚的機(jī)械工程技術(shù)的人員非常有限，系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)能力相對(duì)還比較薄弱，一些精細(xì)化的工作呈現(xiàn)力不強(qiáng)，比如裝配后精度的體現(xiàn)，裝配質(zhì)量的體現(xiàn)并不是非常理想等等。因此，在可視化教學(xué)應(yīng)用的研究與開(kāi)發(fā)上，必須加大技術(shù)力量，學(xué)習(xí)或借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)，深化技術(shù)研究。

此外在教學(xué)過(guò)程中，教師需要辯證地使用可視化教學(xué)技術(shù)，不能完全依賴(lài)于虛擬化的應(yīng)用，在教學(xué)過(guò)程中不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，尋求科學(xué)、合理的教學(xué)模式，充分發(fā)揮可視化教學(xué)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。

[1]鄭明軍，吳文江，高占鳳，等.機(jī)械拆裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2010（35）：10-12.

[2]謝業(yè)東，農(nóng) 琪.SolidWorks在機(jī)械拆裝實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用[J].大眾科技，2010（04）：165，188.

[3]王鶴鵬.基于VR技術(shù)的汽車(chē)拆裝實(shí)訓(xùn)課教學(xué)改革探索[J].科技風(fēng)，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(jī)械電子工程。