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中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)02-0168-03
液压传动系统仿真实训教学的目的及意义
《液压与气压传动》是一门集机械原理、机械设计、流体力学、检测技术和自动控制等多方面知识于一体的综合性课程,相关技术在机床、工程机械、交通运输、冶金机械、农业机械、塑料机械、锻压机械、航空、航天、兵器、石油与煤炭等许多领域应用相当广泛。故该课程是机械类专业一门极其重要的专业基础课,且其实践性很强,旨在培养学生具有读懂一般机械液压系统原理图,并且独立运用所学知识综合分析和解决工程实际中机电液控制系统、液压与气动等相关问题的能力,以及设计中等复杂程度以下液压系统的能力。但基本概念难以理解、元件结构复杂、系统工作过程抽象等,一直是这门课程教学的难题。实践教学则一般停留在演示性和验证性实验上,很难构建新的回路,具有一定的局限性和欠缺。基于FluidSIM软件的仿真实训教学可以帮助解决这一系列问题。
FluidSIM软件内置各种标准液压、气动、电气等元件库,具有方便快捷的绘图、设计功能和先进的机电液控制系统仿真功能。在实践教学中应用FluidSIM软件对回路进行模拟运行和检验,能使学生清晰地了解各元件在回路各个运动阶段的工作过程,加深对元件和回路原理的理解。利用FluidSIM软件对液压回路及控制系统进行仿真实验,使机械、液压、电气有机结合,能进一步加深学生对机电液控制系统的理解,并使学生能灵活地运用已经掌握的知识分析和解决实际问题。FluidSIM仿真软件使用独立的液压及控制元件,很容易连接成不同的液压控制回路。对这些元件不同的组合,可以得到不同回路,学生可以方便快捷地搭建各类电、液控制回路,能激发学生的创新意识,培养学生整体构思设计能力和综合运用知识的能力。FluidSIM仿真软件还可对系统进行准确的动作和工作参数的模拟及测试,可以真实地反映、模拟现场实际,为设备的维护、故障分析提供依据。
液压传动系统仿真实训的设计思路
所设计的仿真实训内容呈现出不同的层次梯度:从基础到提高;从基本元件认识、简单回路连接到复杂控制回路联动;从液压回路的单模块到机械、电气、PLC、液压集成的综合模块,从功能演示、原理验证、操作互动到探索实验、自我设计。进而从让学生能掌握扎实的基础知识,独立运用所学知识分析和解决问题,到按照要求设计出符合实际工况的一般中等复杂程度的机电液控制回路。
加强学生对液压传动系统的组成、工作过程和特点的理解和各液压元件结构、原理、工作性能、连接方式和功用的认知,以及对仿真软件的安装与搭建液压回路的基本操作方法的学习,由仿真实训指导书和仿真实训报告书中的实训报告要求体现。分析液压系统原理图,深度理解液压控制阀在液压基本回路中所起的作用,解读系统工作过程和状态;在同一动作要求下发散思维,修改元件的组合或电气控制程序,设计出不同的液压回路;根据工况要求,设置简单的PLC控制程序,使用常见的液压元件、电气元件等元器件进行设计、搭建各类电液控制回路,这些由仿真实训指导书和仿真实训报告书中的思考题、选做思考题体现。选做思考题由教师根据实际教学情况选定,供有兴趣的学生选做。所设计的思考题要有很大的自由度,课堂考核标准应具有一定的灵活性,学生根据自己的理解和想法搭建出合理的控制回路,所得结果只要理由充分、设计合理、考虑全面都应取得较好成绩。
液压传动系统仿真实训的内容
我们当前设计的基于FluidSIM软件的液压传动系统仿真实训包括8个单元,最后一个单元为仿真实训考核。实训时间为4周。具体内容如表1所示。
仿真实训项目的实施
根据以上仿真实训项目的设计内容和思路,对实训课的上课方法、情景设置等都做了一些调整,并将课堂考核融入到实训项目的实施过程中,提高学生的完成能力。以实训五“差动连接回路”项目为例,其实施过程如下:
(一)教师借助仿真状态图,演示差动连接回路使液压缸快速运动的工作原理
如图1(a)和图1(b)所示,当液压缸活塞没有触碰到行程开关S1时,电磁阀处中位工作,液压泵输出的液压油同时与液压缸的左右两腔相通,回路呈差动连接状态;当触碰到行程开关S1时,电磁阀处左位工作,液压缸左腔进油,右腔回油,活塞杆继续伸出;当触碰到行程开关S1时,电磁阀处右位工作,活塞杆缩回。由液压缸的仿真状态图图1(c)可以很清楚地看到,液压缸伸出的过程中,其差动连接阶段的位移曲线斜率明显大于非差动连接阶段,充分说明了在不增加泵流量的前提下增加了供给无杆腔的油液量,使活塞快速向右运动。
(二)在教师引导下,学生在FluidSIM仿真软件界面中搭建满足工况要求的差动连接回路
工况要求提出由行程控制液压缸动作:快进—工进—快退,如图2(a)所示,速回路实现工进;采用换向阀实现快退。再进一步考虑用行程开关控制电磁换向阀实现快进和工进的换接,以及工进和快退的换接。原理图设计如图2(b)所示。
(三)根据PLC控制电路知识,完成液压缸动作编程
学生通过系统原理图和液压缸的动作,得出电磁铁的动作顺序,如图2(c)所示,再综合以前所学PLC知识进行编程。其程序如图2(d)所示。
(四)根据PLC程序选择和连接电气元件,其电气控制原理图如图2(e)所示,完成由行程开关控制的液压缸动作。然后进行仿真调试,检验系统工作是否满足工况要求,液压缸的仿真状态图如图2(f)所示。
从设计搭建回路到编程到仿真完成液压缸动作,教师起引导作用,学生有较大自由度。学生可以提出自己的想法和方案,采用仿真调试的手段来验证,并记录在报告中。课下将仿真实训报告书上交,教师记分作为实训平时成绩。
(五)教师引导学生在课堂上通过搭建回路,对其仿真、分析、调试,完成实训报告中的发散型和设计型思考题,并根据学生的完成情况当堂打分,作为课堂考核的平时成绩
思考题如下:(1)M型中位机能的三位四通电磁换向阀在该回路中起何作用?采用O型中位机能的三位四通电磁换向阀是否可行?为什么?(2)该系统中,二位三通电磁换向阀可以用两位两通电磁阀代替吗?如果可以,绘制回路图。(3)该系统中,若将二位三通电磁换向阀换为二位三通机动换向阀,液压缸动作是否能满足工况要求?PLC控制程序须如何修改?(4)若采用P行中位机能的三位四通电磁换向阀实现差动连接,要求工况动作不变,若可行,绘制回路图,给出PLC控制程序或电气原理图。(5)试设计一个回路能满足该工况要求,请绘制系统原理图,给出PLC控制程序梯形图或电气原理图。此题由教师根据实际教学情况选定,由有兴趣的学生选做。
仿真实训项目实施效果
FluidSIM软件信息量大、内容新颖、功能齐全。在仿真实训项目的实施过程中,教师可以很好地将专业理论和实践相结合,不仅增强学生的感性认识和学习兴趣,而且增加学生实践和动手的机会。其先进的仿真功能,直观、逼真的仿真效果,能加快学生对液压元件、液压基本回路、简单的机电液一体化系统的理解速度,进而提高学生的学习质量。利用软件对液压与气动回路及控制系统进行仿真实验,能使机械结构和传动、液压气动技术、可编程控制器等知识有机地结合起来。通过为液压系统设置控制电路,学生可以实现综合练习,激发出创新意识,培养整体构思能力。由于加大了平时学习成绩的比例,能提高学生对课程学习过程的重视。实训教学的开展,也促进教师不断学习,在对软件的熟悉、运用和实训项目的设计、实施过程中,教师提高了自身的业务素质。
仿真实训项目方案的进一步优化
在本课程的仿真实训教学的实施过程中,我们也对项目的设计方案和内容进行了思考。仿真实训项目的设计方案、内容可做出更进一步的优化:可改进基础知识呈现的方式方法,使其更具直观性,增强综合实例中各科知识之间的关联性。对学生在认知过程中所提出的想法,教师应循序渐进地引导,要加以肯定,以调动学生的积极性。应考虑增加强化机电液综合模块的选做实训项目和工程实际运用较多较简单的机电液控制系统的例子,简化后作为选做的实训项目,以满足部分兴趣浓厚、有想法、积极性较高的学生。还可将传感器技术、逻辑电路控制技术、计算机控制技术等融入其中,模拟工程实际例子形成综合实训系统,深层次地加强学生对综合知识的运用能力,使学生开拓眼界,拓宽知识面,为日后进一步深入学习、从事专业工作做好铺垫。
参考文献:
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[6]隋文臣,化雪荟,陈大力.浅谈FluidSIM液压(气动)仿真软件在教学中的应用[J].液压与气动,2007(6).
一、引言
随着经济全球化、教育国际化及科技发展的日新月异,中国要和平崛起,跻身于世界强国之列,整个国家就离不开创新精神,整个社会就离不开创新型人才。目前,每年毕业的大学生数量越来越多,社会的就业压力愈来愈重,但是整个社会急切需要的专业创新型人才缺口也不小,如何将数量众多的大学生培养成为社会急需的高素质创新型人才,是社会和高校必须面对和解决的现实问题。2007年,教育部提出当代大学生人才培养目标是培养出适应社会发展需求的创新型人才。2012年,教育部按照人才培养目标的要求,决定在“十二五”期间实施国家级大学生创新创业训练计划,旨在挖掘大学生的发展潜力,培养高素质创新型人才。国家级大学生创新创业训练计划内容包括创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目三类,本文仅涉及探讨其中创新训练项目对机制专业人才教育和培养的影响。
二、创新实训平台实施的现状分析
创新训练项目主要大学生团队,在导师指导下,自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果(学术)交流等工作。建立大学生创新实训平台旨在整合校内师资力量、实训资源,打造服务学生的实训平台,充分挖掘学生创新潜能,锻炼学生动手实践能力,将专业知识学以致用。
1.创新实训平台对机制专业的必要性。
机械工程主要涉及两个方面,首先是设计、生产和制造出种类众多的各式基础的零件;其次是将这些零件按照规定的工艺要求装配组成一个完整系统。要获得完整机械产品,如汽车、飞机、轮船等,还需要添加电器控制、液压传动等其他辅部件。因应各式不同的需求会对零件的结构、形状、精密度、强度有不同要求,按要求制造出合格的零件就离不开机制专业。事实上,大学本科中的机械制造专业称为机械设计制造及其自动化专业,学习的内容主要包含三大块:机械设计、机械制造和机械自动化,简称为机设、机制和机电。本文中机制专业是指大学本科阶段的机械设计制造及其自动化专业,而不作特别的细分。
设置制造专业目标在于培养具备机械设计制造基础知识与应用能力,能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。机制专业的学生应该清醒地意识到单纯坐在课堂里是不可能掌握生产第一线的知识的,学生必须走出课堂,进入生产实践环节之中,才能深刻理解自己需要学什么,应该怎么做。大学生创新实训平台应运而生,及时满足了大学生的急切需求。搭建好的面向机制专业的大学生创新实训平台运行多年来,取得了显著成绩,锻炼了众多机制专业学生的实践操作能力,训练了自主学习能力,端正了学习处事心态。
2.创新实训平台对本专业学生学习创新能力的影响。
(1)学生动手实践的机会增多,自主学习能力获得提高。
按照创新训练项目的要求,学生必须学会在指导老师的引导下,解决生产实际中面临的各式问题。学生取得相应课题后,首先需要自己设计、规划实验方案,探讨和论证实验方案的可行性,然后实施实验方案,撰写科学报告和进行学术探讨等内容。为了督促学生全身心投入到创新实训项目中,要求学生获得项目后,自行登录“江苏省大学生实践创新训练计划项目平台”,按照要求定期填报季度进展报告和年度结题报告。在规定的时间节点下,学生需要自我设计实验进度,学会自我管理,避免办事拖拉和敷衍了事,进而使得学生养成良好的自学习惯,培养管控能力。创新实训这一过程教会了学生如何做科研,如何在实践中发现科学问题和解决科学问题,全方位锻炼了学生的学习能力。
(2)学生的团队意识增强,交流协作能力获得提高。
面向学生搭建的创新实训平台,提供给学生组成团队进行合作交流的机会,增强学生的团队意识。鼓励参与项目的学生借助实训平台进行创新,并支持学生带着创新成果参加校内外学术会议,为学生创新提供交流经验、展示成果、共享资源的机会。
(3)学生学习的积极性提高,学习创新获得增强。
学生参与大学生创新实训平台时,大多抱有自我追求新知识的强烈诉求,因为受到书本上基础理论知识的限制,使得其创新能力得不到很好展示,但是通过参加实训平台,学生将会获得极佳机会展示自己的才华。学生将课堂理论知识和工程实际应用相结合,使得枯燥无味的课堂学习变得更加生动,更加充满实际意义。此外,因为有着扎实的理论基础,学生的创新不再是无源之水,凭空想象,而是更加切实可行。
(4)学生规范化操作的意识增强,安全意识获得强化。
目前,在校学生大部分时间是用于参与课堂教学活动,很难有接触社会实践的机会。少量安排了工厂实习,大多走马观花,根本无法满足所有学生接触到真实的工厂生产实际状况,大多数学生对工厂还存在一些神秘感,对工厂生产的规章制度、操作流程等内容并不了解,甚至有学生觉得这些内容并不重要。学生在实训平台参与实习的过程,近似于学生参与工厂生产的过程,工厂相应的规章制度和安全生产要求,学生在实训平台内都要严格遵守,只有树立高度的规范化意识和安全意识,才能培养出合格的机械工程师。
3.创新实训平台对本专业教师的教研科研能力的提高。
(1)推动教师教学方式的改革与创新,激励教师在教研上追求更大的突破。
教师的教学方式既不是课堂上照本宣科,又不是简单的知识点重复,更不是填鸭式讲课。教学应该和工程实际问题相结合,不断在课堂上增加新知识以开阔学生眼界,激发学生的学习热情。此外,教师在指导学生进行创新实训项目的过程中必然会遇到许多意料之外的问题,因此,为了能够顺利指导学生完成项目,教师就必须通过不断学习进修充实自我,完善自我,突破自我。“要给学生一杯水,老师要有一桶水”,教师指导学生进行创新实训项目时,就不只是简单地注满一杯水,而是点燃一把火,彻底燃烧学生拥有创意的小宇宙。
(2)促进教师同行之间的交流,鼓励教师深入企业学习。
教师引导学生走出课堂进入实训平台的过程,就是模拟将学生推向一线生产工厂的过程,让学生充分体验不一样的校园生活。在此过程中,教师必须事先深入企业,与企业导师进行深入交流学习,以便对未来设计的创新实训课题项目有更深刻的认识和理解;将企业课题带回学校后还需要与同行专家进行交流、评估和科学处理,使得大学生能够应用所学知识,并在学习少许课外知识后就能够顺利完成这些项目,毕竟大学生的课堂学习任务也不能耽搁。
三、对于创新实训平台发展的思考
1.同一样的平台,不同样的任务。
实训平台是由多样化的生产设备构成的系统平台,学生可以根据自己的爱好和兴趣,设计多样化的任务,而不是简单局限于传统的机械设计和机械制造专业,可以是跨学科的、跨专业的任务,例如超精密制造中的化学机械抛光方法。具体设计化学机械抛光相关的训练任务时,指导老师可以通过传统的金属表面抛光案例引导学生思考如何实现晶体表面的镜面加工,这个看似简单的制造工艺中可以引申出若干机械的、物理和化学的科学问题,通过综合应用所学科学知识,解决实际生产问题,激发学生学习兴趣。当然,涉及交叉学科的任务有很多,比如机械制造过程中的节能环保、绿色生产问题,机械制造工艺中的云数据平台建立问题,机械制造过程中的质量管控问题,等等,这些都要求学生既有扎实的专业基础知识,又有开阔的视野,勇于创新,敢于面对问题,善于学习思考,解决面临的各式难题。
2.创新必须是源于真实的生产需求。
建立实训平台的核心目标是促进创新,然而创新并不是脱离实际的闭门造车。如果没有相关生产实践,不少学生就会为应付期末考试,获得毕业学分而学习,这样的学习目标势必导致部分学生对大学生活期望值下降,学习变得枯燥无味。大学生创新实训平台带来了企业的需求,企业的需要就是实训的目标。通过实训可以培养学生敬业负责的工作态度,经由企业获得相关毛坯材料,指导学生加工出合格的成品,整个制作工艺过程来不得半点虚假,避免实训中敷衍了事的现象的发生。在严格的实训过程中,要求学生明白如何实现学以致用,凡事所作所为能解释清楚为什么这么做,理由是什么。实训内容源于生产实际,实训过程中产生的创意将应用到生产实际中,这样创新才能成为“有源之活水”。
四、结语
一方面,大学生通过参与创新实训平台接触生产实际、了解技术创新,进而提高创新研究能力,成为社会需要的应用型、复合型与技能型人才。另一方面,高校通过创新实训平台提升本专业教师的教研科研能力,充分发挥高校的人才培养、科学研究和服务社会三大职能优势,立足本土,服务地方发展和产业升级。
参考文献:
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泌尿外科
20xx年x月x日
购置办公设备申请报告二局领导:
由于我中心刚刚成立,办公设备及日常办公用品尚未配齐,为适应现代化办公的需要,完善办公环境,进一步提高服务质量和工作效率。本着节俭开支的原则,现需申购办公设备及日常用品一批(见详表)。经初步询价共需资金约 元。
当否,请批示。
徐州市住房保障服务中心
20xx年x月x日
购置办公设备申请报告三尊敬的学院领导您好:
随着工业生产技术的飞速发展,国家对机械行业人才专业技能提出了更高的要求,为了适应企业生产的要求,提高学生综合操作技能,提升我院机械工程系同学生的专业水平,以及加强同学们对所学知识的理解和运用,同时也为了进一步方便我院老师进行教学,我特向学院申请机械拆装与维修实训室配备投影设备。
机械工程系是我院第一大系,也是第一主系,担负着兴盛学院的重大使命。近年来随着生源减少和其他本科学院的扩招,我院招生工作面临着严峻的考验,其中硬件资源的落后也大大影响了我校在同等院校中的影响力!我院机械拆装与维修实训室的硬件设施已经严重落后与其他同等院校。因此购置新设备、优化教学设施,全面提高我院的硬件教学水平已经迫在眉睫!
机械学科相对于其他学科有着枯燥、乏味、抽象难懂等特点,投影仪对于提高学生对典型零件的认识、方便教师授课以及和其他子弟学校进行学术探讨方面有着极其重要的作用。同时也可以激发学生的学习兴趣,使抽象的机械结构以幻灯片的方式展现在给学生面前,把抽象的知识通俗化、易懂化!
我们深知学院刚搬到新校区正面临着资金困难!但是几经思索我们还是提出了我们的要求!在此,我们承诺,充分运用好实训设备,提高我们的综合技能,用实际行动为学校、为社会赢得荣誉。我们已经做好了具体的购置方案!希望领导对我们的申请予以批准。
诚望批准
2005年总理在全国职业教育工作会议提出“大力发展职业教育,是推进我国工业化、现代化的迫切需要,是促进社会就业和解决‘三农’问题的重要途径,也是完善现代国民教育体系的必然要求。”而高等职业技术教育的根本目标是培养生产、经营、管理和服务第一线急需的既掌握一定科学技术知识,又具有很强的专业技能、能把先进的科学技术转化为现实生产力的高等技术应用型人才。
我们在探索机械制造与自动化专业(以下简称“机械专业”)实验实训教学体系改革的过程中,从把握职业教育发展的趋势和基本规律出发,分析传统的机械制造与自动化实验实训教学体系存在的问题,以新的实验实训教学体系培养学生独立思考能力、创新能力、实际动手能力,取得了较好的效果。
一、分析岗位能力,确定实践教学目标体系
我们根据培养目标和人才规格,先确定机械专业职业岗位群,然后通过广泛的社会调研和相关企业专家顾问委员会论证,掌握社会对该专业高职人才知识、技能和素质方面的实际需要,确定培养学生综合实践能力的整体目标,再按能力层次划分实践教学内容体系,由此制定出符合本专业人才培养目标的实践教学计划,统筹安排学生在校的实践教学内容。
我们根据对机械制造与自动化专业实验实训教学存在的问题和改革趋势的分析,从培养学生合理的智能结构出发,按照模块化设置思路,提出了由“课程实验教学”、“仿真实训教学”、“职业技能训练”、“校内工程训练”和“校外工程训练”五个基本模块组成的机械制造与自动化专业实验实训教学体系。其结构见图1。
二、按能力划分模块,设计实验实训计划
我们根据所确定的实践教学目标体系,按机械专业大类将实践教学的内容按能力层次划分为基本技能、专业技能和技术应用技能三大模块,这三大模块是递进型。然后,根据这些模块的要求确定实训课程并制定教学大纲,再将实训内容划分成训练单元对应的实训项目。例如钳工训练划分为:平面划线,立体划线、錾削、锯削、锉削、钻孔、扩孔、锪孔和铰孔,攻螺纹与套螺纹,金属刮削,研磨,矫正和弯形等实训项目。
三、制订实训教学方案,创设实训教学环境
实践教学文件包括实践教学计划、实践教学课程大纲、指导书、教材、管理规章制度,等等。
我们根据机械专业特色积极进行教学管理的改革和建设,搞好教材建设,营造产学研结合的教育教学氛围,形成较为稳定的产学研结合、合作办学的形式,建设一个适应现代高等职业教育的实践教学环境(主要包括建设校内实训基地、校外实习基地和对传统实验室进行改造等内容)。
四、组织实训教学
按照实践教学计划安排,由学院教务处统一下达教学任务,组织实训指导教师根据机械专业的特色、社会需求安排实习实训内容,填写实验实训教学计划表,合理安排实习进度。系部组织实训室管理人员做好实训课程准备,制定实训方案,进行安全教育。
实训指导教师在组织教学时认真指导、示范操作准确、讲授清楚;在教学过程中注重师生间交流沟通,及时进行反馈,使教学过程在和谐、合作的环境中进行,保证学生的学习效果。实训课程结束时必须布置相应的作业、安排撰写实习报告,教师批阅报告并记录成绩,通过批阅了解学生实习的效果。建立一套与教师和学生进行多层次沟通的渠道,保障学生、教师、管理人员之间的信息交流,更好地改进实训教学管理和教学过程。
五、完善实训项目考核标准和方法,组织进行实训教学评价与反馈
我们强调实训考核过程严格按照实践教学课程教学大纲和实训项目规定的考核标准进行,注重过程考核和综合能力测评,在客观、公正、合理、严格的基础上进行考核,以确保实践教学的质量。
充分发挥督导的作用,除坚持教学工作常规检查外,还实行每门课程结束后进行问卷调查,在学生毕业离校时进行问卷调查。通过填报教学日志、师生座谈会、教学问卷、各类检查性听课和总结交流及教学例会制度,形成一套比较全面的实训教学信息采集与反馈系统,并充分利用各种现代化手段,提高监控信度,建立相应的数据系统。建立院系二级实训题库,提高教学质量机制信度,提高教师质量意识,严格教学纪律,建立领导干部听课制度等,通过建立健全实训教学质量监控体系,促进实训教学质量提高。
近几年来,机械专业的学生就业率一直维持在98%以上,招生规模从2001年的30多人到2005年的200多人。经过近几年的实践教学研究,我们逐步认识到高职院校只有顺应社会经济发展的需要,积极拓展思路,加强实践性教学体系的改革和建设,才能建立起一个理论教学与实践教学相互平行、相互独立,彼此联系又相互渗透,适合高等职业技术教育需要的、科学合理的实践性教学体系,才能更好地实现高职教育的培养目标。
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