虚实结合的机械设计实验教学方法研究

刘婷

摘 要：在当前的机械发展中，其对高素质的机械工程专业人才的需求量越来越多。为了能够更好地满足社会发展的需要，学校就注重这方面的培养。针对于当前以实物为基础的机械设计在实验教学中存在的问题，要能够结合机械工程专业的特点，即知识面广、系统性强以及与工程紧密性等特点。在机械设计实验教学上采用虚实结合的机械设计来进行能够有效地提高学生时间能力的培养。该文就对当前虚实结合的机械设计实验教学方法来进行探讨和分析。

关键词：虚实结合 机械设计 实验教学

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（a）-0239-02

关于机械工程专业，其作用就是实践性强。在当前的实验教学中，采用机械设计实验教学是能够有效地提高教学质量和效果。教师在对相关的“机械设计”进行教学时，大多都是采用的教学模式以“课堂教学与实验教学”为主来进行的。对于课堂教学，主要是由教师讲解的方式来进行的，而实验教学则是由实验教师指导学生来完成的机械实验。在现如今的社会发展中，要求当前机械专业的学生既要能够熟练地掌握和了解关于机械理论的基本知识，同时还要能够具备较强的实践能力以及分析、解决机械工程的能力。

1 虚实结合在机械设计实验教学中的具体应用

1.1 关于带动性能测试实验

带传动在机械传动中的使用，是当前机械设计课程中最为基础的实验之一。教师让学生进行带传动实验，主要目的就是为了能够让学生更好地观察带传动的弹性滑动的现象；教师在进行实验教学的过程中，还要让学生了解带的初拉力和带速的相关参数改变对带传动产生的影响，从而让学生学会掌握转速、扭矩以及带传动效率的测量方法。为了能够更好地实现这个实验，首先教师在实验教学中要能够采用智能带和链传动组合实验台，这个实验台能够在不同的负载情况下，来让学生进行手工记录主动轮转速、转矩以及被动轮转速和传动效率曲线。这个实验台的运用，不仅具有传动带弹性滑动曲线和传动效率曲线测试的功能，还能够让学生更加直观地观察到传动带的弹性滑动情况。另外，在带动性能测试实验中，其通过相关数据输入到自行编写的虚拟仿真程序中，能够让学生通过这个程序来进一步的了解和掌握弹性滑动的变化过程。

1.2 螺栓性能测试实验

关于螺栓性能测试实验，也是需要采用虚实结合的实验方法来进行的。具体步骤，首先实验教师要通过实物的螺栓组以及单螺栓来联结静与动态的综合实验台，这样能够让学生更好地了解和掌握在实际机械工程中螺栓性能测试的方法和手段，尤其是对于如何掌握测量螺栓的应变量来对螺栓的应力以及具有的刚度进行分析和研究。

2 虚拟实验与传统实验相结合的实验模式

2.1 关于传统实验教学模式存在的主要问题

在过去传统的机械实验过程中，实验的主要内容和步骤基本上是已经固定好的，因而学生在实验过程中只要按照具体的实验步骤来进行操作就可以了。在现阶段，由于大多数学校在实验课进行教学都会受到多方面的限制，同时专业的实验设备台也较少，因而很多学生在做相关的实验报告经常会出现抄袭他人实验报告的现象，这种实验教学长期下来，不仅影响发挥学生的主观能动性，还在一定程度上阻碍了提高学生解决问题的能力。

2.2 虚拟实验教学模式及优点

关于虚拟实验，就是一种以计算机软件来代替实验元件的新型实验方法，这种新型的实验系统具有的特点就是扩展性和重用性。在实验教学中运用这种教学方式不仅能够更好地开展个性化实验，还能够进一步地培养学生在机械设计上的创造性。与此同时，这种教学模式在一定程度上改变了传统实验的模式，进而使其能够达到传统仪器及实验室无法比拟的效果。此外，这种试验系统还具有交互界面友好、实验形象直观、操作灵活简便、开发成本低廉和易于实现网络化等优点。

2.3 虚拟实验设置的原则

关于虚拟实验设置的原则，主要有以下几点。

2.3.1 工程化原则

在实验教学中进行虚拟实验，主要是为了能够强化学生在实验环境的工程化的工程意识。对于当前网上虚拟实验的工程化，则就是要求学生能够通过虚拟实验所建立的有关虚拟仪器仪表和虚拟设备的构建来学习和掌握对真实部件的操作和使用，通过这样的方式能够让学生在实验中更好地体验到机械的工程化。

2.3.2 交互性原则

对于实验中的交互虚拟实验，其也成为模拟实验，它是一种仿真的实验软件。学生在实验中对机械进行相关的模拟实验，能够在一定程度上提高自身的实际操作技能。

虚拟实验作为当前实验教学的重要辅助手段，是不能够代替实际实验操作的。对于传统的实验教学，具有真实性和艺术性，这种实验教学方式，虚拟实验是做不到的，而对于虚拟实验，其是具有灵活性和安全性，这也是传统实验教学缺乏的。

3 高校机械专业采用虚实结合的实验教学模式

作为专业的实验教师，要想能够更好地体现出当代虚拟实验和传统实验在教学中的互补性，可以在实验教学中结合这两种实验模式所具有的优点来进行教学。因而教师在进行实验教学时，首先将具备实验条件的相关实验项目，采取先虚后实的实验模式来进行教学，这样能在一定程度上提高实验教学效果和教学质量。如果教师对于一些实验室布局实验条件的相关实验项目，就可以采用虚拟实验方式来进行教学活动。

3.1 采用先虚后实的实验模式

當教师结束实际教材理论知识后，可以给学生布置相关的实验来让其完成。这样学生可以利用空闲时间来完成相关的机械实验。通过这种方式，能够让学生在教师进行实验教学前就已经了解有关机械设计的实验，进而在一定程度上减少了教师的讲解时间，与此同时，还有效地提高了学生学习机械专业课程的积极性和主动性。学生在完成相关的虚拟实验后，教师可以安排学生在实验室里进行真实的机械实验，比如让学生进行电路实验中的联线、测量中读数据等相关的实验。通过真实的实验来进一步的锻炼学生的动手操作能力。

3.2 虚拟实验模拟

对于一些学校在实验室教学上不具备实验条件的情况，即控制工程实验、测试技术试验、数控试验等条件，教师则可以采用虚拟实验项目的方式来进行实验教学。比如在控制工程实验室中，教师可以利用MATLAB的软件来进行机械实验教学，除此之外，还能够开设关于不同阶级系统的时域分析、频域分析以及线性系统稳定性分析等相关的实验项目。对于学生在实验过程中进行的相关实验，其主要是借助于MATLAB语言提供的控制系统的函数来进行的。

4 结语

总而言之，在实验教学中采用虚实结合的方式来进行教学，不仅全面推进了学生在实践能力上的发展，而且还为当前机械行业培养了更多的专业性人才。在现如今信息化发展的背景下，教师通过虚实结合的实验教学来开展活动，不仅有效地解决了一些对于实验条件较差和实验经费不足而影响教学质量的问题，还能够将传统的实验模式与虚拟实验模式相结合，进而提高教师在实验教学中的质量和效果。通过这种方式既满足了当前社会信息发展的需要，还在一定程度上提高了学生的综合素质。

参考文献

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