液压课程开放式虚实结合实训教学体系的构建研究

[摘 要] “智能制造”时代背景对“液压传动”课程实训教学改革提出了更高的要求，构建开放式虚实结合实训教学体系是一种新思路。通过运用现代化信息技术，建设立体化、虚实结合的实训教学资源，构建开放式实训教学平台，从实训教学内容、实训教学资源、实训教学模式以及实训教学评价四个方面对“液压传动”课程实训教学进行了课程改革。教学实践证明，该实训体系的应用提高了“液压传动”课程实训教学的信息化与现代化，减少了实训管理成本，增强了学生实践能力与创新能力的培养，很好地达到提高实训教学质量的目的。

[关 键 词] 液压传动；开放式；虚拟实训；教学改革；考核评价

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）02-0120-03

“液壓传动”课程是高职机电类专业一门非常重要的专业基础课，包括理论与实训两部分。液压实训作为这门课程的重要环节，是学生掌握液压基础知识与技能的保障，也是培养学生实践能力、创新能力与提升综合素质的重要途径。深化实训教学改革与提高实训教学质量一直是“液压传动”课程教改的重要任务。随着我国“智能制造”强国战略的提出，培养能满足智能制造产业发展需求的创新应用型机电专业技能人才已经成为高职院校人才培养的重要目标之一。这样的时代背景对“液压传动”课程实训教学改革提出了更高的要求[1]。

随着计算机技术、虚拟仿真技术与网络技术的日渐成熟，通过信息化技术开展虚拟实训教学、开放式实训教学的成功案例越来越多。[2]-[4]因此，基于培养机电创新应用型技能人才的指导思想，结合“液压传动”课程实训教学实践，提出构建开放式虚实结合实训教学体系的教改思路。

一、开放式虚实结合实训教学体系的提出

液压虚拟实训教学以液压元件和液压回路为对象，结合计算机信息技术、虚拟仿真技术等进行虚拟化教学，形象地展示液压元件的结构、工作原理，可虚拟拆装液压元件与设计液压回路，动态模拟液压回路的工作过程，并实时获取压力、流量等数据。[5]虚拟实训的开展可以节约实训硬件投入，减少实训管理成本，又不受实训时间与地点的限制。

开放式实训教学，是指实训时间、空间、内容、手段及教学方法都是开放的。[6]学生不但可以根据自己的能力和爱好选择相应的实训项目，还可将自己的创意带入实训。[7]这对提高学生学习兴趣、培养学生实践动手能力与创新意识有极大的积极作用。

笔者从2014年开始致力于将虚拟技术应用于“液压传动”课程实训教学的研究，设计开发了液压虚拟拆装实训系统等虚拟实训平台，取得了阶段性成果，[8][9]也遗留一些待解决的问题：[10]

1.采用虚拟实训的教学案例越来越多，但关于虚拟实训的教学设计与教学模式研究还没有形成系统化。

2.实训教学中过分倚重虚拟实训的开展，反而忽视了真实实训在教学中不可替代的地位，主次颠倒，没有将虚拟实训与真实实训巧妙融合、优势互补。

3.现有虚拟实训教学内容单一、真实体验感不强，虚拟实训教学资源亟须优化完善。

4.关于虚拟实训考核评价的探讨也很少。

针对实训教学中的一系列问题，充分运用现代化信息技术，通过建设立体化、虚实结合的实训教学资源，构建开放式实训教学平台，从实训教学内容、实训教学资源、实训教学模式以及实训教学评价四个方面对“液压传动”课程实训教学进行改革，构建开放式虚实结合实训教学体系。

二、开放式虚实结合实训教学体系的构建

（一）优化实训教学内容，建立立体化、虚实结合实训教学资源

贯彻本专业的人才培养宗旨，梳理传统的实训教学体系，优化实训内容，发挥虚拟实训与真实实训各自的优势，建立以培养学生应用能力与创新能力为核心的立体化、虚实结合实训教学资源。优化后的实训教学资源如下图所示。

优化后的实训教学资源符合学生的认知规律，并紧跟行业技术前沿进行实时更新，逐层深入，形成基础型、综合型与创新型三个层次实训内容。

其中，基础型实训以液压元件拆装与液压回路搭建为主，综合型实训以液压电气系统设计与搭建为主，有真实、虚拟两种实训方式，且配有丰富、立体的实训指导资料。除了传统的文字、图片等形式指导资料，学生还可以微信扫描相应实训的二维码观看动画或微课熟悉实训过程。在立体化实训指导的基础上，虚拟实训既可以作为真实实训前的模拟，也可以实现远程、自主性学习。

创新型实训案例来源于学生学科竞赛、教师科研项目、课外创新项目等，实训项目涵盖液压、机械、传感器、PLC等机电综合知识，锻炼学生机电综合运用能力以及创新能力。例如，结合学生第二课堂开展的“制作液压挖掘机项目”，体现了项目的创新性、拓展性，鼓励学生发散思维，积极探索，学生能够获得较大学习成就感。

（二）利用信息化技术，构建开放式虚拟实训教学平台

开放式虚拟实训教学平台整合开发的虚拟实训教学资源，分为虚拟实训、实训指导与成果展示三大模块。虚拟实训模块发布虚拟实训项目，可供学生自主进行虚拟实训，也可用于真实实训前的模拟或者课程教学演示；虚拟实训模块的开发需要经过NX UG6.0软件三维建模、3D MAX软件模型处理以及Unity软件虚拟仿真等技术，虚拟实训的真实性、可操作性与趣味性直接关系虚拟实训的教学效果。实训指导模块发布实训注意事项、实训目录、实训指导等指导性信息；成果展示模块展示个性创新作品、优秀学生竞赛作品和科研项目成果，激发学生的灵感和学习热情，发挥创新能力。

（三）建立“虚实结合、优势互补”的启发式、探究式实训教学模式

在“以学生为主体，教师为引导”的实训教学理念指导下，抛弃“教师讲，学生做”的被动型实训教学模式，创建开放的实训环境，虚实结合，发挥学生的主观能动性，采用学生主动参与、相互协作的教学模式，激发学生思考探索，并最终达到培养学生综合能力的目的。

实训以3名学生为一组，实训任务通过开放式虚拟实训教学平台发布，教师做必要的指引后，学生通过立体化的实训指导资料可以自主获取详尽的实训指导，即使在实训过程中碰到问题也可以随时调看，学生在实训过程中走动大大减少，实训过程更加有序。学生在立体化实训指导的帮助下可以通过平台先行虚拟实训，再到旁边场地进行真实实训。对一些比较简单的基础型实训项目可以只进行虚拟实训，充分发挥“虚实结合”实训的优点。在“虚实结合、优势互补”的启发式、探究式实训教学模式中，学生真正成为学习主体，学生自主实训的时间增加，实训过程更加有序高效，实训教师“1对N”的指导压力减轻，有助于实训效果的提升。

（四）改革实训评价方式，创新虚实结合实训评价体系

基于开放式虚实结合实训教学模式，改革实训评价方式，创建客观、全面、开放、科学的实训教学评价体系，采取灵活多样的评价方式，以推进实训教学模式的改革，保障虚实结合实训教学的顺利开展。

开放式虚实结合实训评价涵盖实训全程，分为项目实操成绩70%+实训考核成绩30%，每个项目建立相应的评价标准，如表1所示。基于开放式虚实结合实训教学模式，实训教师进行过程性考核的时间更加充裕，不仅可以详细记录各组学生的实训过程、讨论情况、问题的解决、动手能力、实训成果和亮点，还可以考核学生的自主学习能力、团队协作能力等，避免实训成绩单凭实训报告“一刀切”的不合理评价方式，真实有效地评价学生实训。对学生的优秀成果给予认可与表扬，增强学生的学习信心和榜样力量；对不足之处，及时帮助学生改进，促进学生进步。

三、开放式虚实结合实训教学体系的效果评价

（一）评价对象

2016—2017学年，笔者二次开发完成液压元件虚拟拆装系统，在我院机电1501、机电1502班“液压传动”课程中进行虚实结合液压元件拆装实训，其他实训项目仍采用传统实训教学；2017—2018学年，完善现有液压元件虚拟拆装系统，在机电1601、机电1602班引入开放式虚拟实训教学平台，进行开放式虚实结合实训教学。2015—2016届2届学生问卷调查和实训情况跟踪情况比较如下。

（二）问卷调查结果

为了客观评价并进一步完善开放式虚实结合实训教学体系，针对开课班级进行问卷调查，问卷发放情况如表2所示。问卷调查内容包括实训条件、实训过程、实训效果与总体评价四个方面。问卷调查分值采用5分制，“5”表示“非常满意”、“4”表示“比较满意”、“3”表示“一般”、“2”表示“不满意”、“1”表示“很不满意”，问卷调查结果如表3所示。

调查结果显示，绝大数学生对“液压传动”课程开放式虚实结合实训教学给予较大肯定。

（三）实训情况跟踪

跟踪比较2015—2016届2届学生实训情况，发现参加开放式虚实结合实训的学生在实训积极性、操作准确性、实训效率以及实训报告撰写质量等方面表现得更为突出，实训成绩优秀率更高。

四、结语

通过现代化信息技术的帮助，对传统“液压传动”课程实训教学的实训教学内容、实训教学资源、实训教学模式以及实训教学评价等方面进行改革，构建开放式虚实结合实训教学体系。教学实践证明，该实训体系提高了“液压传动”课程实训教学的信息化与现代化程度，并最终达到提高实训教学质量的目的，为培养“智能制造”背景下的机电创新应用型技能人才贡献了不可忽视的力量。此外，该实训体系也为开拓新的实训教学模式提供了一种思路。

参考文献：

[1]谭娟.浅谈在转型发展中《液压与气压传动》实践教学[J].科技创业，2015（7）：83-84.

[2]吕明珠.虚拟仿真技术在液压与气动实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2015（4）：145-146.

[3]周晶，江新.基于虚拟技术的液压实训课程开发[J].现代制造技术与装备，2016（8）：147，165.

[4]周贤德.探讨液压虚拟仿真实验教学模式[J].制造业自动化，2016（7）：31-32.

[5]梁丽.构建分层次实验教学体系培养创新型人才[J].实验室研究与探索，2014，33（1）：217-219，242.

[6]张静，肖明.开放式虚实结合的实验教学模式的研究与探索[J].中国电力教育，2014（36）：176-177，188.

[7]陈敏捷.液压元件模型库的开发及虚拟拆装的设计与实现[J].装备制造技术，2015（10）：226-228.

[8]陈敏捷.虚拟现实技术在液压实验教学中的应用研究[J].实验技术与管理，2018，33（4）：136-139.

[9]盛苏英.开放式虚实结合实验教学探索与实践[J].实验科学与技术，2014，12（1）：98-101，104.

[10]吳亚峰，刘亚志，于复兴.VR与AR开发高级教程基于Unity[M].北京：人民邮电出版社，2017.

编辑 马燕萍