机电综合实训虚拟仿真教学平台建设实践.pdf

机电综合实训虚拟仿真教学平台建设实践摘要：针对“专业认证”对培养学生综合复杂工程问题的要求整合各专业基础课程实践环节在现有校企合作实验室的基础上建立针对典型核电零部件的设计、建模仿真、制造、装配、检测和机电控制为一体的虚拟仿真系统开设具有行业特色的机、电等学科的综合实训项目。学生可对典型核电装备零件进行虚拟设计、仿真、加工、检测和组装同时完成机电一体化系统的电气控制培养综合机械素养。机电综合实训虚拟仿真教学平台建设是满足专业认证要求的有效途径也是新工科“问技术发展改内容”的一种尝试。关键词：实践教学综合实训虚拟仿真专业认证引言我校机械设计制造及自动化专业2019年通过教育部工程教育专业认证随着工程教育专业认证工作的持续推进以学生为中心、产出导向、持续改进三大教育理念逐渐贯穿学生培养全过程其中以毕业要求指标点为引领的课程教学内容选择、多元化考核形式、注重持续改进的课程教学体系逐渐建立和完善[12]。在毕业要求12条指标点中有8条涉及复杂工程问题相关专家对复杂工程问题的解析为必须运用深入的工程原理经过分析才能得到解决并且满足如下6条中之一;（1）需求涉及多方面的技术、工程和其他因素并可能相互有冲突;（2）需要建立合适的抽象模型才能解决在建模过程中需要体现出创造性;（3）需要采用非常规方法解决;（4）问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业标准和规范中;（5）问题相关的各方利益不完全一致;（6）具有较高的综合性包含多个相互关联的子问题。因此如何“培养解决复杂工程问题的能力”是课程教学改革的重点而实践教学是培养学生动手能力的有效手段。为进一步切合专业认证对学生解决复杂工程问题能力的培养要求以“新工科”和学校“一流本科教育工程综合实验教学平台”建设为契机结合中核集团与我校开展的合作实验室构建具有行业特色的机电综合实训虚拟仿真教学平台。使学生能够了解核电设备的基本知识掌握核电非常规零件的设计理论和方法并能够灵活地综合运用多学科技术解决核电机电一体化产品的设计、分析与开发的实际问题以此锻炼解决复杂工程问题的思维能力。一、平台建设的必要性为了满足一流的实验实践教学平台需要构筑一流实验教学平台特别是综合性、创新性实验平台的建设以及专业认证对学生复杂工程综合能力培养的要求[34]鉴于学生规模和培养模式的限制必须加快建设虚实结合的实验教学平台。我院现有机械基础实验室、精密测量与检测实验室、金相检测实验室、带传动实验室等经过迎接审核性评估和专业认证评估两大环节的建设大部分实验室能满足开设综合性实验的教学任务需求同时为了提高学生设计、制造、加工、装配等综合能力的培养我院于已开设了机电综合实训实践环节但限于实验室条件和师资采取分班分组轮流实训的模式导致开课周期长受训学生局限于本专业大四学生较难拓展覆盖面。与此同时针对一些特色专业课程如核动力机械中壓力容器性能实验、控制棒驱动系统实验等很难开设实际实验项目。将两方面的困难综合起来考虑可通过虚拟仿真实验再现压力容器、控制棒驱动系统等相关设备的设计控制流程弥补了难以实地开展实践教学的困难而利用互联网+技术配合专用虚拟实验软件实现线上线下实验教学的结合有效解决实验室分组实验场地设备不足的问题。专业认证需要培养学生解决复杂工程问题的能力而随着创新驱动发展、“互联网+”和“一带一路”等重大战略的实施迫切需要高等院校创新高等工程教育的理念进行“新工科”建设[5-7]培养具有创新创业能力和跨界整合能力的工程科技人才其内涵就是要提高学生适应不同变化的能力与工程创新能力提高工程技术人才培养质量提高国际竞争力。在“新工科”和“专业认证”双重背景下实践教学需“横向拓展纵向拓深”在增开相应的设计性、创新性实验的基础上融合多学科专业知识必须激励和促进全体学生的积极参与建设虚实结合的综合复杂工程实验实践项目在硬件条件有限的基础上有利于扩大覆盖面推动新工科的建设。同时建设机电综合实训虚实结合实验教学中心可使学生在虚实结合条件下模拟实现极端环境下一体化实验教学过程拓展学生的知识面。因此该虚拟仿真平台融合机械设计、制造、电子、传感、通讯、控制等学科涵盖机械工程、电子技术、信息技术、控制技术等领域结合学生前期理论课基础和现代机电系统设计的需求可增强学生在机械产品设计与集成标准零件的选型与分析典型零件设计与制造机电驱动控制与组合等方面的能力满足新工科学生所需的创新意识和创新能力要求。二、机电综合虚拟仿真教学平台建设内容结合现有的实验条件建设虚实结合的实验教学平台开展核电关键零部件3-D结构设计与虚拟制造仿真实验