材料工程虛擬仿真,開啟實訓教學新篇章
材料工程專業(yè)是我國高等教育體系中一個至關(guān)重要的組成部分,具有設(shè)備種類多、規(guī)模龐大、材料復雜等諸多特點。虛擬仿真技術(shù)可以給學生的學習提供一個安全健康的實訓環(huán)境,在材料工程專業(yè)教學中運用虛擬仿真技術(shù),實現(xiàn)了學生隨時隨地進行實訓的需求,可以優(yōu)化材料工程教學實踐效果。
在傳統(tǒng)實訓教學中,由于實驗設(shè)備有限、實驗材料昂貴且易損耗,學生往往只能進行有限的實驗操作。而虛擬仿真技術(shù)則打破了這一限制,學生可以隨時隨地進行實驗操作,且無需擔心設(shè)備損壞和材料浪費的問題。同時,虛擬仿真技術(shù)還可以模擬各種極端條件和復雜環(huán)境,讓學生在安全的前提下,探索材料工程領(lǐng)域的更多可能性。
以基于集成計算材料工程動車鋁合金焊材設(shè)計虛擬仿真實驗為例,通過虛擬仿真技術(shù)讓學生掌握合金成分的選擇、配料算法、熔煉過程,熟悉實驗設(shè)備的操作規(guī)程,實現(xiàn)特種合金定向設(shè)計的教學目標。通過對真空電弧熔煉和真空感應熔煉的操作,學會熔煉過程中保護氣體壓強、電弧電流、感應熔煉、原料和熔體溫度的控制,以及電弧電極、澆鑄時機的把握。由于虛擬仿真技術(shù)可實現(xiàn)重復操作,學生如果對焊料的檢測參數(shù)不滿意,可以進行多次實驗操作,制備多種焊料從而達到培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的目的。
材料工程虛擬仿真技術(shù)還具有高度的可定制性和互動性。教師可以根據(jù)教學需求,自由設(shè)計實驗內(nèi)容、設(shè)置實驗參數(shù),以滿足不同學生的學習需求。學生則可以通過與虛擬環(huán)境的互動,更加深入地理解材料工程的基本原理和實驗操作技巧。
虛擬仿真技術(shù)并不能完全替代真實的實驗操作。在實際教學中,教師應將虛擬仿真技術(shù)與傳統(tǒng)實訓教學相結(jié)合,讓學生在掌握基本操作技能的基礎(chǔ)上,進一步拓展自己的知識視野和實踐能力。
在材料工程專業(yè)中應用虛擬仿真技術(shù),可以實現(xiàn)資源的有效共享,讓教學環(huán)節(jié)變得更加靈活,同時還能讓一些不可能的實驗轉(zhuǎn)化為可能實現(xiàn)的實驗。材料工程專業(yè)教師要重視虛擬仿真技術(shù),首先要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學思想,建立科學的教學目標,其次要構(gòu)建互通互融教學理念,完善課程教學體系,最后要以教學環(huán)節(jié)為導向,創(chuàng)建合理的實驗教學平臺,將虛擬仿真技術(shù)的價值和功能更大限度發(fā)揮出來。
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