模具专业第三代教学资源的开发

【前言】模具专业第三代教学资源的开发由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。近二十年来,我国模具工业经历了一个高速发展的阶段。与之相对应的是,模具行业人才培养也经历了一个快速发展的阶段,许多中职、高职、本科院校纷纷开设了模具专业。模具专业的教学活动具有实践性强、综合度高、更新快等特点,因此对教学资源的建设和升级提出了很高的要求...

【摘要】文章分析了教学资源的演变历史和发展趋势。针对模具专业教学资源建设的特点,基于计算机三维交互技术,设计开发出模具结构认知与拆装虚拟实验室,并应用于模具通识、拆装实训等不同类型的课程教学中。实践表明,采用第三代教学资源可有效提高模具专业课程的教学效果。

【关键词】教学资源;虚拟实验室;模具拆装

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)05―0110―02

一 引言

教学资源作为专业构成要素,对教学质量、教学效率、教学强度、教学成本都有着直接的、重要的影响,是专业建设水平的重要体现,同时也是专业建设中工作量最大的部分。教学资源建设通常分两类,一是课程建设,尤其是精品课程建设[1],二是教学资源体系和平台建设[2,3]。

近二十年来,我国模具工业经历了一个高速发展的阶段。与之相对应的是,模具行业人才培养也经历了一个快速发展的阶段,许多中职、高职、本科院校纷纷开设了模具专业。模具专业的教学活动具有实践性强、综合度高、更新快等特点,因此对教学资源的建设和升级提出了很高的要求。然而,目前所开发的模具专业教学资源,大多数停留在以教材或动画为主体的第一、二代技术水平上,与模具专业教学的需求仍有较大差距,特别是对于一些操作要求较高的实训课程,其优质教学资源更是稀缺。

可以说,教学资源的落后已经成为阻碍模具专业教学质量进一步提高的重要因素。针对这一现状,我们提出并开发了一个三维的、通用的机械设备虚拟拆装平台[4],为开发包括模具在内的各种机械产品的第三代教学工具打下了良好的基础。

本文分析了教学资源发展趋势以及模具专业教学资源的特点,利用机械设备虚拟拆装平台实现了模具结构的虚拟认知与拆装。初步的应用表明,第三代教学工具在教学效率、效果、通用性、成本等各方面均有突出的优势。

二 教学资源的演变和发展趋势

教学资源有广义和狭义两种含义。广义地,所有投入到教学的人、财、物都属于教学资源。而本文所讨论的则是狭义的,即与课程直接相关的教学资源,如教材、课件、专用教学软件和专用教学设备等。

教学资源的演变大致经历了三个阶段。第一代以传统的教材、图片、PPT课件为代表,称为静态教学资源。第二代以多媒体动画、视频为代表,称为动态教学资源。第三代则以专用教学软件为代表,称为交互式教学资源。

第二代教学资源实现了由静向动的转变,能直观、清楚地表达模具工作原理和工作过程,是目前最常用的教学资源。

第三代则改变了传统的“老师上课、学生听讲”的单向教学方式,实现了互动教学新模式,从而极大地提升教学效果。尤其针对中、高职院校学生“爱动手”的学习特点,第三代教学资源的优势更为突出。三代教学软件的对比见表1。

需要说明的是,与第一、二代教学资源以编写、制作为主体的开发方式不同,第三代教学资源是集编写、制作、软件编程为一体的综合性开发,工作量大、难度高,非一般院校所能承担。

教学资源的发展将呈现以下四个特点:

一是立体化的教学资源库。所谓立体化是指资源媒介、形式的多样性,如教材、网站、软件、视频动画等。而教学资源资源库则体现了海量的特征,其中又包括试题库、练习素材库、课件库等多种资源库。

二是多用途的综合教学工具,即一套教学资源库可用于多门课程的教学,并能使这些课程之间产生一定的关联,从而使教学活动有一定的延续性和继承性,提高教学效果。

三是软硬结合、虚实结合。软件系统与硬件设备、虚拟仿真与实物教学并用,实现优势互补,充分得发挥资源功效,提高教学效率、减少教学成本和劳动强度。

四是专业化的开发和服务。由多学科领域的技术人才所组成的开发团队,不仅提供模具资源的专业化开发、维护和升级,还能为教学提供长期的配套服务,如师资培训、课程建设等。

三 模具教学资源的特点

模具专业教学资源有以下几个特点:

(1)内容综合度高。模具技术是横跨材料、机械、计算机应用等多种学科领域的综合技术,其课程必然涉及这些学科的基础知识。同时,模具技术又有很强的实践性,对专业技能要求很高。因此其教学资源是多种基础知识和多种专业技能的综合体。

(2)制作要求高。国内模具专业大都是由中、高职院校开办,其教授对象以专科学生为主,因此在通俗、直观、互动等方面对教学资源有更高的要求,以保障教学效果。同时,模具专业教师的授课任务十分繁重、工作强度很大,因此对教学资源的易用性和灵活性有更高的期望。

(3)实践性强。即教学内容符合模具企业实际生产的需求。教学资源既要来源于生产实际,又要适应教学规律,内容选材和组织难度较大。

(4)更新速度快。这主要是因为模具技术涉及的学科领域较多,而这些领域的技术发展(如新材料、新工艺、软件更新等)都会导致教学内容的变化。

优质的模具教学资源既要符合模具行业岗位需求,又要符合教学规律和教师需求,才能达到理想的教学效果。

四 模具拆装虚拟实验室:新一代的模具教学资源

模具拆装实验是模具专业学习过程中重要的教学环节,对模具专业课程的教学效果有关键的影响,是模具专业建设的重点课程。该课程传统的教学资源是模具实物或模型,有着实施成本高、管理难度大、人均资源有限等问题,不能充分开展实验,甚至只能象征性地走个过场,根本无法达到模具拆装实验应有的教学效果。

由我们开发的新一代模具教学软件《模具结构认知与拆装虚拟实验室》(简称虚拟实验室),较好地解决了上述问题。利用虚拟实验室,学生可在计算机上轻松地、反复地完成各类高仿真模具的交互拆装实验,有效地弥补了实物拆装实验的不足,开创了“虚实结合”的模具拆装教学新模式。

虚拟实验室及其配套资源的整体结构如表2所示,其主体功能包括:

(1) 查看结构、拆装实训:学习模具结构和拆装次序

学生首先观看模具拆卸、装配全过程的立体动画演示,每一步都同步伴有文字说明。之后,自主完成交互拆和装配操作全过程,系统可在实验过程中自动判断每一步操作的正确性,并可根据需要提示下一步可选的正确操作。

(2)运动仿真功能:学习模具工作原理

能够以透视、局部、剖面、旋转等丰富的手段和视角观察模具机构运动全过程,从而学习模具结构的工作原理。而传统的动画方式只能以一个固定不变的方式观察模具工作过程。

(3)知识索引功能:学习模具设计知识

对任何零部件可立即搜索、查看到与该零件相关的模具知识,并可立即调出相关的典型零件立体模型。同时,系统提供了丰富、真实的模具设计项目实例,包括三维设计数据、装配图和零件图、BOM表、采购清单等。

小结

本系统已经应用于浙江大学、浙江广厦建设职业技术学院等院校的多门模具课程教学,如模具通识、模具拆装实训等,有效地提升了教学效率和效果。尤其是在浙江大学的模具通识课程中,即使是外语、管理这类非理工专业的学生,也能以较少的学时数达到初步认知模具结构及工作原理的教学目标,充分体现了第三代教学资源的优势。

虚拟实验室不仅可用于模具拆装实训,还可用于各类模具基础或专业课程的辅助教学。同时,该系统还可方便地加载数控机床、电机、发动机等各类机械装备的虚拟拆装,因此,该系统是一个通用的、多功能教学平台,有非常广泛的应用前景。

参考文献

[1] 李正.精品课程建设的进展、挑战与展望[J].中国大学教学,2009,(8):20-22.

[2] 陈晓琴.高职院校数字化教学资源体系的模型研究[J].职业技术教育,2009,(14):85-87.

[3] 刘淳 等.交互式网络教学平台的研究与实现[J].南京大学学报(自然科学版),2006,42(1):29-37.

[4] 吴纬纬,范建蓓 等.装备认知虚拟实验系统的开发[J].现代教育技术,2009,19(9):117~120.