中国现代教育装备
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 期刊导读  
材料成型及控制工程专业虚拟仿真实验教学系统建设
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2019-6-17 16:18:16
  [导读]针对材料成型及控制工程专业一些实验因现实条件不能系统开展的情况,结合具体实验过程的特点,通过建设虚拟仿真实验教学系统解决前述问题。论述了虚拟仿真实验的重要性和优势,对现有课程实验进行了整合,提出了基于Web网络技术的虚拟仿真实验系统的构建和具体实施方式,形成了一套完整的材料成型及控制工程课程虚拟实验教学体系。系统有效地增加了实验教学的灵活性和教学资源的共享。通过虚拟仿真实验教学系统的建设与实施,激发了学生的学习兴趣和想象力,提高了学生的创新能力和综合素质。

  材料成型及控制工程专业知识涉及机械、材料和控制学科,涵盖了材料的液态成型、连接成型、模具成形及性能控制和分析等,是一门实践性很强的专业,而实验教学是培养成型专业高素质人才的重要实践环节[1]。众所周知,在教学经费不足,校内实验和实习场所不便,实验设备无法及时更新,设备的台套数不足等情况下,学生无法人人动手操作,达不到实验教学的目的和要求[2];即使设备满足,实验材料的消耗较大,且在实验过程中材料的流动、应力和应变等内部微观现象难以直接观察[3];一些综合性、设计性、创新性实验往往因场地、经费和人力限制不能系统地开展[4]。

  为解决上述问题,克服传统实验教学模式的弊端,突破时空、地域的限制,充分利用网络教学,建立开放灵活的材料成型及控制工程专业教育资源公共服务平台,促进优质教育资源普及共享[5]。使学生通过系统的综合实验训练,将理论课程所学内容系统联系并应用,让学生了解专业基础性实验设计、原理及其验证,从而帮助学生理解和领会课堂教学所学的理论知识[6]。加强学生实践能力和创新精神培养,提高人才培养质量,推进实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新。探讨新形势下实验教学的新思路、新模式,是专业发展和人才培养的必经之路。

  近几年,虚拟仿真实验室及其在教学中的应用已成为国内外实验教学和远程教学研究的热点[7-9]。虚拟仿真实验可弥补传统工程实践教学的不足[10],提高成型专业本科生创新、动手能力,工程实践素质及思考、解决问题的能力,培养其团队合作精神[11-12]。河北科技大学于2014年申请并获批建设了河北省省级材料科学与工程虚拟仿真实验中心平台。为了更好地发挥虚拟仿真实验教学的作用和优势,在该平台基础上,进一步建设并开放了以材料成型及控制工程专业为主体的综合性虚拟仿真实验系统。

  1 材料成型及控制工程专业虚拟仿真实验教学系统的构建

  2 考核要求

  3 系统特点

  4 结论

  系统综合运用3D建模、交互式虚拟现实、Web网络和数据库技术,以真实实验室的空间布局、仪器设备为蓝本,构建集实验环境、设备、工具等为一体的虚拟实验室。通过人机交互,学生既可在虚拟仿真实验中体验与真实实验相同的效果,又可观看真实实验条件下难以体现的现象和结果。同时,为了提高教学资源的共享性,系统利用互联网技术,搭建了一个基于网络的、可远程控制与交互的实验教学、技术交流、共同研究、协同工作的平台。

  系统平台于2014年1月起开始开放并运行,经过不断的发展和更新。目前,已对2013—2015级学生进行了开放使用,得到了广大师生的肯定,获得良好的使用效果。

  参考文献

  [1] 梁枫,黄维琳,周逢仓,等.高职高专院校省级医学基础示范实验中心建设的探索与实践[J].教育教学论坛,2018,38:168-169.

  [2] 丁怀平,韩民,刘飞.材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心的建立[J].中国教育技术装备,2017(8):11-12.

  [3] 申文竹,王斌,易锋,等.材料成型虚拟实验平台的建设及实践材料成型虚拟实验平台的建设及实践[J].大学教育,2017(8):72-73.

  [4] 李天庆,雷玉成,王雷刚,等.材料成型及控制工程专业虚拟仿真实验教学[J].考试周刊,2016(87):161-162.

  [5] 陈芬,刘思妤.虚拟仿真实验教学系统在药理学实验教学中的应用[J].湘南学院学报,2017(1):57-58.

  [6] 李艳娟,王芳.模具装配虚拟仿真实验教学系统的构建[J].模具工业,2018(1):68-77.

  [7] 熊英,张金娟,李玲,等.虚拟仿真实验与网络教学平台结合进行机能实验教学改革的体会[J].南方医科大学学报,2018(S7):86-88.

  [8] 柏松.虚拟仿真实验在环境工程专业实验教学中的应用思考[J].轻工科技,2018,34(8):144-145.

  [9] 王旗,朱盼盼.物理虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].大学物理实验,2018,31(4):121-123.

  [10] 赵毅斌.基于LabVIEW的虚拟网络实验教学研究[J].电气应用,2018(10):64-66.

  [11] 张志岩,刘美玲.利用虚拟实验改进物理教学[J].内蒙古师范大学学报,2018,31(8):102-105.

  [12] 王利芬,李吉明,王文先.大学生实践平台建设探析[J].教育理论与实践,2014(18):22-23.

马世博 汪殿龙 闫华军 张双杰 王伟 河北科技大学材料科学与工程学院


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