虚拟任务和仿真技术在高职液压与气动课程教学中的应用

胡增荣 沈爱军

南京铁道职业技术学院 江苏苏州 215137

虚拟任务和仿真技术在高职液压与气动课程教学中的应用

胡增荣 沈爱军

南京铁道职业技术学院 江苏苏州 215137

本文介绍了虚拟任务和仿真技术在高职液压与气动课程教学中的应用。并通过教学实例，介绍了用FluidSIM仿真软件实现虚拟任务的仿真演示，在教学设计、组织和实施的过程中，取得较好的教学的效果。

虚拟任务；仿真技术；高职；教学

我们传统的教学模式和手段是以教师为中心的,由教师通过讲授、板书及教学媒体的辅助, 把教学内容按学科理论结构传递给学生。老师是整个教学过程的主宰,学生则处于被动接受老师灌输知识的地位。当前高职教育中这种教学模式还在较大范围内存在。现在正在进行的课程改革就是要去除传统模式的弊端。高职教育目标是要把学生培养成为既具有大学文化程度专业理论知识，又具有专业实际操作能力的应用型专门技术人才，它属于职业技术教育的最高层次，属于高等教育范畴，显然传统教学模式不能适应这个要求。

一、高职教学特点与任务驱动教学方法

高职院校学生与其他普通高校学生相比，有其自身的特点。他们的知识水平、学习能力、自我管理能力均相对较弱。液压与气动又是一门实践性很强的技术基础课，单单依靠理论讲解将会非常枯燥乏味，高职学生的特点决定，大部分同学对理论的、抽象的东西领悟较慢并且也很难提起兴趣，而对直观具体的东西就较为容易接受。所以现在的课程改革，不论是项目式教学还是工作过程系统化的课程开发，都强调一点，就是要有具体的载体。任务驱动教学方法是适应高职教学的一种较为有效的方法。所谓“任务驱动”教学法就是以任务为主线、教师为主导、学生为主体，将所要学习的新知识隐含在一个或几个任务之中，学生通过对所提出的任务进行分析、讨论，明确它大体涉及哪些知识，学生在努力完成任务的过程中在老师的指导、帮助下找出解决问题的方法，进行自主学习，最后完成任务并总结经验、分析存在的问题、提出困惑、讨论交流，从而实现对所学知识的掌握。因此在教学过程中要着力培养学生的动手能力、综合职业素质和创新能力。于是我们设法将理论知识附在具体的工作任务上传递给学生，最好还能让同学们独立完成或是参与完成这些具体的任务。这就对我们的教学资源提出了较高的要求，事实上很少有高职院校能真正具备这样的条件。

二、虚拟任务和仿真技术

使用虚拟任务和仿真技术就可以很好地解决这个问题。这里所谓的虚拟任务就是将我们要讲解的知识，融入一个预设的虚拟场景中去，这个虚拟的场景里有一系列我们要解决的问题。我们把这个虚拟场景带到教学过程中去，然后逐一地展现预设问题，也就是给出虚拟任务，由我们的同学来应用所学知识进行解决，老师再给予讲解，对同学们提出的各解决方案讲解之后，再用仿真技术进行演示并结合预设知识点进行展开，使同学们有更直观深刻的了解。

三、实施过程与效果

遵循这种指导思想我们在高职液压与气动课程中尽可能地设计虚拟任务,将需要学习掌握的知识融入这些预设的虚拟任务中,其具体的实施过程有如下几步：

首先，明确需要讲解的知识点，这可多可少，有时候针对某些知识点设计的虚拟任务，我们回头审视时可能会发现它还可以应用到其他知识点上。

其次,设计出具体虚拟任务,对虚拟任务所涉及的每个知识点,给出参考解并用仿真软件事先模拟一遍。

然后，将虚拟任务带到课堂上，引导同学们解决这个虚拟的实际问题。在解决问题的过程中，老师要引导同学们分组讨论与相互协作，明确学习内容与重点，进行自主学习。

再对同学们提出的解决方案进行分析与评价，肯定成果，指出不足，联系前后内容，讲解新知识点，强调重要部分。

最后，进行总结与回顾，再次强调重点内容。

例如，在学习气动基本回路这部分内容时我们预设了“气动移门”这样一个虚拟任务，给出如图1所示的情境，要求用气缸实现移门的开关，并提出具体的任务如下：(1)实现门的开关(方向控制回路)图2；(2)实现门开关力的可调(压力控制回路)图3；(3)实现开关门的速度可调(速度控制回路)图4。

图1 气动移门原理图

图2 方向控制回路

图3 压力控制回路

图4 速度控制回路

这3个问题分别对应着3种气动基本回路，我们预先将参考解给出，并用FluidSIM-P模拟一遍其动作。然后将这个虚拟任务带到课堂上，先让同学们分组讨论，应用前面学过的知识提出解决办法，请同学到黑板上画出他们设计的原理图，再对同学们提出的解进行具体分析，可以现场用软件模拟他们的解，演示他们的回路是不是能工作，肯定其成绩指出其问题，并由之引出我们要讲解的基本回路，并将其拓展开。

这一虚拟任务还可以根据我们知识点的变化进行改变，如图5采用上下两个气缸共同推动，引导同学们考虑可能会出现什么问题，如何解决；并要求实现墙内外分别实现门的开关，以之引出图6同步回路和图7综合回路。同样引导同学们讨论，提出解决办法，并对之进行分析和评价，也可以给出参考解，并逐一演示同学们提出的解和参考解。

图5 双气缸气动移门原理图

图6 同步回路

图7 综合回路

四、结束语

液压与气动技术课程，如果只是在黑板上画图讲解，是非常枯燥乏味的，通过应用虚拟任务和仿真技术，同学们的学习兴趣明显提高，因为能够直观地看到自己的设想被演示出来，同学们都积极参与，收到较好的教学效果。

[1]陈亚玲.对高职教育的3个基本理论问题的再思考[J].教育与职业，2006，35

[2]林远艳.任务驱动教学方法在数控加工实训中的应用[J].科技信息（学术版），2008，22

[3]胡海清.气压与液压传动控制技术[M].北京：北京理工大学出版社，2006

The application of virtual task and simulation in hydraulic and pneumatic class of higher vocational school

Hu Zengrong, Shen Aijun
Nanjing institute of railway technology,Suzhou,215137,China

The application of virtual task and simulation technology in hydraulic and pneumatic class of higher vocatioanal school were discussed in this paper; and also introduced using the software FluidSIM to demonstrate the virtual task; the teaching procedure design, realization and good results were achieved.

virtual task；simulation；higher vocational school；teaching

book=52,ebook=388

2009-11-19

胡增荣,硕士,工程师。沈爱军,硕士,讲师。