液压传动课程学习平台的开发与应用.pdf

液 压 气 动 与 密 t l - ／2 om a - ． 3 1 1 1 期 d o i l O ． 3 9 6 9 4 ． is s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 1 1 ． 0 1 9 液压传动课程学 习平台的开发与应用 李 伟 ， 任 云， 邢志娜 海军航空工程学院 飞行器工程系 ， 山东 烟台 2 6 4 0 0 1 摘要 为了提高液压传动课程的教学质量 ， 改变动画播放时忽略学生主观能动性的不足， 设计了主线清晰、 多媒体素材有机融合和 交互水平更高的液压系统学习平台， 选择了开发环境 ， 分析了开发的关键技术 ， 介绍了教学应用及其效果。所设计的学习平台， 更加 突出了知识的整体性和学生的主动性 ， 能够让学生 自主设计和交互控制， 有利于提高学生的自学能力和学习兴趣， 为液压传动相关课 程的教学提供一种有效的辅助手段。 关键词 液压； 学习平台； 教改 ； 应用 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 1 1 0 0 5 8 0 4 De v e l o p me n t a n d Ap p l i c a t i o n of Le a r ni n g Pl a t f o r m f o r Hy d r a ul i c T r a n s mi s s i o n Co u r s e L IWe i ． RE N Y u n , XI NG Z h i 一 T h e De p a r t me n t o f V e h i c l e E n g i n e e r i n g ， Na v a l Ae r o n a u t i c a l E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e ， Y a n t a i ， S h a n d o n g ， 2 6 4 0 0 1 Ab s t r a c t T o i mp r o v e t h e t e a c h i n g q u a l i t y o f h y d r a u l i c t r a n s mi s s i o n a n d c o n tr o l C O U r S e ， c h a n g e the s h o r t o f i g n o r i n g s t u d e n t s ’ s u b j e c t i v e i n i t i a t i v e wh e n p l a y i n g a n i ma t i o n ， t h e h y dra u l i c s y s t e m p l a t f o r m wa s d e s i g n e d ， wh i c h h a d t h e f e a t u r e s o f ma i n l i n e c l e a r , i n t e g r a t i n g mu l t i me d i a ma t e ria l an d h i g h e r i n t e r a c t i o n l e v e 1 ． Th e p a p e r i n tro d u c e d t h e d e v e l o p me n t e n v i r o n me n t a n d k e y t e c h n o l o g i e s ， a n d g a v e p l a t f o r m a p p l i c a t i o n e x a mp l e ． T h e d e s i gn e d s tud y i n g p l a t f o r m mo r e h i g h l i g h t e d i n t e g r i t y o f k n o wl e d g e a n d i n i t i a t i v e o f s tud e n t s ． I n t h e p l a t f o r m， t h e s tud e n t s c o u l d d e s i g n h y dr a u l i c c i r c u i t a u t o n o mo u s l y an d int e r a c t i o n c o n tro l ， i n f a v o r o f i mp r o v i n g s e l f - s t u d y a b i l i t y a n d l e a r n i n g i n t e r e s t ． T h e r e f o r e ， the s tud y i n g p l a t f o rm c o u l d p r o v i d e a n e ff e c t i v e s u p p l e me n t a r y me a n s f o r t e a c h i n g o f h y d r a u l i c tran s mi s s i o n and c o n t r o l c o u r s e ． Ke y W o r d s h y dra u l i c ； s tud y i n g p l a t f o rm ； t e a c h i n g r e f o r m ； a p p l i c a t i o n O 引言 液压传动 课程教学过程中的难点在于液压元件 结构复杂其工作原理难于理解0 - 2] ， 为了辅助教学， 动画 演示在液压传动与控制课程的教学过程中得到广泛应 用， 它使静止、 抽象的内容变得生动、 形象， 元件工作原 理更加直观、 易懂 ， 清晰地展现油液的流动状态 ， 提高 了学生学习的兴趣， 也有助于学生理解掌握 。但是 ， 目前动画演示主要是由开发者设计好 ， 制作形象生动 的演示型课件， 授课时仅能控制播放和停止， 动画的交 互性较差 ， 忽略了观众的主观能动 性。 然而， 液压传动与控制课程都具有很强的实践眭 E 【5一， 实验操作是个必备的课程教学环节， 因此本文基于提 高教学手段的交互性和理论实践的有机结合 ， 提出研 究开发具 备 自主设 计和交互控 制 的液压 系统学 习平 台， 更大程度的提高学生在学习过程中的参与性和主 动性 ， 改善学习效果 。 1 学习平台总体构架研究 突破现有多媒体素材的限制 ， 将动画制作软件和 收稿 日期 2 0 1 5 0 9 0 9 作者简介 李伟 1 9 8 0 一 ， 男， 山东曹县人 ， 讲师 ， 博士， 研究方向为流体 机械及 工程 。 5 8 程序开发软件相结合， 将元件的结构或原理动画与其 在系统回路的应用有机地联系起来 ， 突出自主设计与 交互控制功能， 形成一个成体系的液压知识学习平台， 让学生能依据个人条件的不同， 自主地去选择学习， 从 而大大提高学生的自学能力和兴趣。 1 ． 1根据知识结构制定开发主线 根据液压传动课程知识结构特点， 将知识之间建 立网络关系 ， 由液压系统作为总体牵引 ， 知识点互相 链 接和导人 ， 形成一个完整 、 相互关联 、 立体化的知识 体系网络架构， 知识体系如图1 所示。 液压 设备 工 液压 系统 动画演示 l l 理论支撑 』典型故障 交互控制 I l 动萌演示f I虚拟维修 L 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 ． ．一 ～ 一 ⋯一 一 一 图1网络式知识结构体系设计图 开发主线按照图1 所示知识体系进行制定 ， 主要从 月 I． ， ． 维 使 一 儿 能 效 }_ ，一 濑 『 皴 一 ．。 ，，一 一。。。． H 作 理 L - ． J阅 演 一 一 ～ ●叫 件 况 一 一号 一 一 一 一 类 断 黼 工 黼 工 摊 工鼢 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 1 ． 2 01 5 职能符号的作用、 液压系统组成等方面内容的学习， 最 后将学员 引入 到一个液压 系统原理 图界面 ， 对液压系 统有个整体了解 ， 并引出对学习问题的思考。 2 聚焦一 辐射式组织 聚焦液压系统原理图的理解 ， 辐射到液压基础知 识、 液压元件和液压回路各部分。每堂课开始， 将液压 系统原理图打开， 回顾所讲内容， 并由液压系统原理图 中设置的按钮链接到相应知识学习。这样有利于培养 学生的整体知识观， 并且在特定应用背景下 ， 更容易进 人学习状态 。 3 交叉一 延伸式实施 以液压系统学习平台为媒介 ， 当进行某一知识点 学习时， 通过链接可以延伸到更深层次内容的学习， 学 生可以根据自身情况选择性学习。例如 ， 当学习到液 压元件时， 学生可以延伸到液压油力学性能、 液压元件 的应用、 同类液压元件等多个方面， 学生可以自主选择 学习顺序和深度。从而形成交叉式的网络结构， 学生 可由某一元件逐层深人到系统， 也可随时由系统连接 到其他知识， 学习顺序可交叉实施， 自主选择。 4 自主交互激发兴趣 液压系统学习平台实现了多种 自主交互， 从学习 内容的选择、 原理演示的控制和练习和测试等方面实 现了基本知识的交互式学习。同时， 液压系统学习平 台还开发了调用外部软件， 实现液压元件的三维拆分、 液压回路的交互控制 ， 提供了大量丰富的自主交互性 素材， 有利于激发学生的学习兴趣。 5 结合研讨深化学习效果 在液压系统学习平台应用过程中， 同样可以结合 研讨教学模式 ， 将学员分组， 通过研讨和交互式操作， 提高研讨的积极性。例如 ， 在学习液压调速回路过程 中， 学生可以利液压系统用学习平台的交互式操作， 改 变节流阀的结构类型和位置类型， 调节节流口通流面 积， 或改变液压缸和液压泵的性能参数以及负载情况 ， 可以全面测试不同状态下的回路工作情况。研讨的组 织可以在操作前研讨操作方案 ， 在操作后研讨各种现 象的原因， 也可以边研讨边验证。 3 ． 2 应用效果分析 平台于 2 0 1 3 年 7 月完成 ， 经过近两年 5 个班次的实 践 ， 取得了明显成效 。 1 平 台与课堂教学相结合 ， 提升 了课堂质量 ， 取得 了很好教学效果 丰富的多媒体素材 ， 分层次的演示内容， 灵活的组 织形式 ， 调 动了学员积极性 ， 增强 了教学互 动性 ， 活跃 了课 堂气氛 ， 大大提升 了课堂质量 ， 增加了知识学习的 整体化和趣味性， 取得了良好的教学效果 ， 得到了学员 的一致好评。 成果在课堂 的应用 ， 明显提高了学员的解决 问题 能力和创新能力 ， 在第一批应用成果 的教学班次中， 开 展液压方面毕业设计 的学员全部取得优秀成绩 。 2 平台用于学员 自主学习， 提高了学习效率， 达到 了预期学习 目的 学习训练平台拥有丰富的教学资源， 三维模型、 内 部结构、 工作原理和虚拟拆装控制等功能完善， 学习与 测试功能齐备， 可以为学员提供一个 自主操作学习的 环境。实践表明， 将平台应用于非本专业班次的毕业 设计前 自主学习 ， 快速达到了预期学 习 目的 ， 取得 良好 效果 ， 试用学员毕业设计全部取得优秀成绩。 3 基于平台的反复虚拟训练 ， 奠定了实验操作基 础， 确保圆满完成实验 依托学习训练平台， 学员对液压元件的结构和操 作方法有了较深理解， 对液压回路的工作原理和虚拟 控制进行了训练， 使学员能利用有限的实验条件掌握 好液压回路陛能， 圆满完成实验任务。 4结 论 通过 系统化组织 多媒体 素材 ， 突 出 自主设计和交 互控制功能， 研究开发了液压系统学习平台。液压系 统学习平台的应用， 使 液压传动 课程的教学手段得 到了优化 ， 将零散的多媒体素材进行了有机融合， 将简 单播放改为可 自主设计、 可高层次交互 ， 提高了学生的 参与度， 增强了学生的学习兴趣 ， 加深了学生对知识的 理解， 提高了其学习质量 ， 并有利于引导学生积极思考 和 自主创新。 参考文献 [ 1 ] 郭津津， 王晓兰， 袁旭． F l u i d S I M软件在 液压传动 教学中的 应用[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 1 , 3 9 2 8 1 - 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