液壓與氣動實訓室虛實結合實訓模式的應用
1 軟件虛擬實訓與實物設備實訓優缺點對比分析
近些年來，職業院校的教學方法與理念產生了深刻的變革，諸如行動導向教學法、理實一體化、任務驅動教學法等新的教育理念與方法不斷提出就足以反映了這一點。如果前些年在國內這些僅僅是停留在書本或論文上理論的話，如今確實變成了職業院校的教學常態。具體到“液壓與氣動技術”這門課上，其課程基本概念模糊，各種閥類元件結構復雜、工作過程抽象、元氣符號眾多等更是加大了這門課的授課與學習難度，為提高教學質量著重培養學生的操作能力與實際動手能力，更要加大實訓的力度。一般而言，利用實物設備進行實訓的效果被認為是最好的，但考慮到現有市面上大多數液壓與氣動實訓設備（包括比較著名的如“亞龍”“天煌”等品牌設備）與通用教材存在匹配度不一致（其他廠家的設備也存在這一問題），實訓設備元件與市面上液壓元件不能通用，液壓設備及元件本身老化故障等問題使得我們在指導學生進行實訓時，不能僅僅依靠實訓設備來進行教學，必須在實際的教學過程中引入虛擬實訓教學的概念，把實物設備實訓與軟件虛擬實訓有機地結合，發揮它們各自的優點，摒棄它們的缺點，才能取得比較好的教學效果。現就實物設備實訓與虛擬軟件實訓效果分別按照“與教材內容匹配度”“與真實設備操作近似度”等8 項進行對比，結果羅列成表如下：
注：1、★符號越多，則表明優點越突出。
2、本文中所說的“軟件虛擬實訓”包括帶有操作交互功能的Flash動畫、元件操作視頻以及FluidSIM 等液壓與氣動仿真軟件等搭建的一個液壓實訓虛擬平臺。
3、本表所列評價標準，為作者根據教學經驗來進行的判斷，僅僅作為參考。
對以上列表進行分析，粗看上去，似乎軟件虛擬實訓在諸多對比項目中取得優勢，但應該看到作為職業院校最為看重的“與真實設備操作近似度”與“與真實工作環境近似度”兩項指標，實物設備實訓應該是效果最佳的，因為這最能鍛煉學生的實際操作能力。我們可以整體總結一下，實物設備實訓與軟件虛擬實訓兩種實訓模式的優缺點：實物設備實訓勝在其較好的實際情形模擬能力，而軟件虛擬實訓勝在其對不同液壓系統搭建的適應性上，也就是說，可以根據不同的需要，隨意搭建自己想要的液壓系統，并對其測試。而實物設備實訓因為實物元件都是有限的，因而這方面能力受到比較大的限制。此外，軟件虛擬實訓在液壓元件原理結構演示以及實訓成本上也有比較大的優勢。在實際教學中，我們需要根據學生處于不同的學習階段靈活地對這兩種實訓模式進行搭建選用。
2 不同學習階段中的軟件虛擬實訓與實物設備實訓選用
2. 1 初學階段：軟件虛擬實訓與實物設備實訓并重，注重液壓與氣動實訓真人以及元件原理結構演示這一階段學生對液壓與氣動系統僅僅有個淺顯得認識，對液壓系統的接線有一種先天的恐懼與陌生感，因此教師最好能夠自己現身說法，像大人教孩子蹣跚學步一樣，對他們進行呵護扶持，把自己的操作步驟做成微課視頻，發布到學校的學習平臺，供學生事前學習與現場參考，讓他們在最初的階段，至少能夠通過模仿把液壓線路接對，如圖1。
圖1 教師進行換向回路連接的實物演示
同時在學生初學階段，在教學過程中筆者發現對學生而言，了解液壓元件的結構與液壓原理理解不了，這時僅僅靠實物設備實訓是做不到的，因為許多液壓元件是不能把其拆開觀察內部結構的，否則會對該元件造成永久性傷害。這時，就必須要用軟件虛擬元件拆卸的過程，再進一步了解其原理，如圖2.
圖2 具有交互功能的先導溢流閥拆卸動畫
2. 2 進階階段：以實物設備實訓為主、軟件虛擬實訓為輔
在這一階段，學生對基本液壓元器件的結構與原理都有了一定的了解，學習的重點在于把這些液壓元件進行有效的串聯從而形成能完成一定功能的基本回路，這時學生就需要大量的實物設備實訓，從而把以前學過的知識技能進行深化，教師不再像初級階段那樣對學生手把手地指導，僅僅是對學生在實訓過程中遇到的難點與錯誤問題進行解答糾正，如圖3 中，特征曲線的理解對學生們來說，是個難點，通過系統動畫對伺服閥的動作參數與曲線進行了擬合，從而加深了學生對其理解。
圖3 伺服閥的曲線擬合
2. 3 高級階段：軟件虛擬實訓為主，以實物設備實訓為輔在這一階段，學生不論是對基本回路的運行方式還是對常用元器件的原理特征都比較了解了，這時制約學生發展的恰恰是實物實訓設備，因為對于現在絕大多數液壓與氣動實訓設備而言，僅僅讓學生學習大部分常用回路是能夠勝任的，可是想布置比較復雜的回路，僅靠液壓與氣動現存的模塊是無法完成的，這時就需要利用液壓仿真軟件對想要構建的液壓與氣動回路進行模擬，如圖4。
圖4 液壓仿真軟件Fl ui dSIM界面與實例
3 結論
在現有的實訓條件，特別是在資金預算有限的前提下，個人認為需要把實物設備實訓與軟件虛擬實訓結合，或者說需要采用虛實結合實訓模式，再結合學生的不同學習階段，進行適當的調整，充分發揮虛實兩種實訓模式的長處才能使“液壓與氣動技術”這門課取得比較理想的教學效果。
