远程教育下机电专业的探索

1、远程教育下机电专业的探索 1不同层次的虚拟实验 网络技术推动了现代的仿真技术的飞速发展，应用的范围也极为广泛，在教学实验领域也越来越受到重视，尤其在非计算机的工科类教学过程中。利用it技术开发出运行于计算机内部并能在网络上传输、交互的虚拟实验环境，是解决工科类部分实验的新型方法，而且能达到高效价廉的目的，正好符合了远程教育的特征要求，这为远程教学机电实验设计环节带来了新的解决方案。具体的虚拟实验要根据具体机电课程教学要求选择不同的方案。根据上海电大多年的远程教学探索，仿真实验主要表现在以下几种层次。最简单的人机互动的模式是通过网页展现实验内容，学生根据实验流程和要求完成操作，例如为“组合机床概

2、论”课程教学开发的“机床组装”人机交互实验，学习者通过点击、移动某些机床部件，完成机床的组装，如果顺序出错，将会报错提示。虚拟仿真模式的实验也可以通过远程网络来实现。通过网页开发三维虚拟的实验设备，学习者根据控制要求编写控制程序，采用程序后，具体的设备动作可根据程序来运动，让学习者对所采用的指令有一个直接的感官认识。根据实验复杂程度，可以分为动作仿真实验和现实场景仿真实验，前者只要求实验的动作触发、运动到位等就可以了，例如下文中的可编程控制器工程仿真实验，而后者则不仅包括了动作要求，还要求包含动力学分析功能，甚至要求包含热分析、流场分析、磁场分析、电场分析、声场分析等非结构场的分析等内容，例如

3、汽车设计过程中的有线元分析、碰撞模拟，虚拟样机等，就包含了类似现实的完全模拟。纯仿真的虚拟实验不需要与实际设备相连，侧重在一些动作或场景的完成上。而有些深度的仿真实验需要虚实结合，即控制指令可通过网络传达到远程实验室，操作具体的设备和器材。 2远程实验设计案例 本文以机电实用技术专业中一些课程为例，来对远程教学过程中虚拟实验的开发进行说明，这些实验已适用在我们的远程教学中，并取得了良好的教学效果。 2.1动作虚拟实验 “数控机床编程”课程的实践环节比重极高，学习时如果能将一些基本指令直接在数控机床上运行，并观察相应动作，则这部分知识容易被牢牢掌握。但因设备昂贵、庞大等诸多原因，给远程教学带来极

4、大的难题。为了简化问题，开发团队考虑到指令学习时一般以动作为主要掌握对象，因此，采用三维虚拟设备开发了针对数控指令的相应虚拟“数控机床”。例如，“g02”、“g03”均表示执行铣刀的圆弧插补走刀过程，前者是顺指针圆弧插补，后者则是逆时针圆弧插补，使用不同的指令后续程序设计则完全不一样。为了更好说明问题，虚拟“数控机床”根据会根据不同程序来执行相应动作，如图1所示，（a）（b）两图分别表示了g02和g03的铣刀执行过程，最后铣削出的图形相同，但走刀过程完全不一样。（a）（b）图1g02、g03指令编程对比这样，配上适当的加工动作演示实验，就算不能接触到实际的数控机床，学生们通过虚拟动作过程，也能

5、顺利地掌握每条指令所代表的实际意义，教学效果明显得到提高。 2.2工程虚拟实验 某些课程的教学需要有控制对象，例如某大型设备、某生产流水线等，这在传统教学也是不容易解决的难题。远程教学中，创造一个虚拟的实验环境来是我们亟待解决的问题。图2是使用wincc为“plc编程”课程实验开发的控制对象仿真混合搅拌加热炉。仿真混合搅拌加热炉具有实际加热炉的控制特点，这些控制点与实际plc相连。当液位达到高位境界点时，会触发与之相连的可变程控制器的输出端，同样，实际启动plc上某输入点，会对仿真加热炉进行相应的功能控制。这些仿真设备可连接上实际的plc，学习者可根据不同的控制的对象，验证所编的控制程序。 3小结 传统的工科实验需要统一安排时间组织学员们到现场进行实验，造成了时间、空间等的约束，这在远程教育模式下难以实现；为解决这一难题，本文从不同层次上探讨了利用仿真技术开发机