仿真技術(shù)在森工智能裝備課程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

仿真技術(shù)在森工智能裝備課程理論教學(xué)中的應(yīng)用〔〕:

摘要：論文首先對(duì)傳統(tǒng)?森工智能裝備?課程理論教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)展了闡述，分析了傳統(tǒng)理論教學(xué)法存在的缺點(diǎn)，然后對(duì)仿真技術(shù)在本課程理論教學(xué)中的有事進(jìn)展了概括，最后對(duì)近年教學(xué)效果進(jìn)展了總結(jié)，指出虛實(shí)結(jié)合方式是將來(lái)理論教學(xué)的重要手段，并指出了幾點(diǎn)將來(lái)開展方向。

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；森工智能裝備；理論教學(xué)

本文引用格式：王海超，等.仿真技術(shù)在森工智能裝備課程理論教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化,2022,7(34):4-7.

TheApplicationofSimulationTechnologyinPracticeTeachingofIntelligentForestryIntelligentEquipment

WANGHai-chao,GUOGen-sheng,WANGGuo-zhong,PEIZhi-yong,YUEHai-jun,SUNXiao-tian,LIHang-tian,ZHAOTing,ZHUShou-lin

(CollegeofEnergyandTrafficEngineeringofInnerMongoliaAgricultureUniversity,HohhotInnerMongolia)

Abstract:Thepresentsituationofthepracticeteachingofthetraditional"ForestryIntelligentEquipment";coursecouldbeexplained,andtheshortingsoftraditionalpracticeteachingmethodscouldbeanalyzed.Thentheadvantagesofsimulationtechnologyinthepracticalteachingofthiscoursecouldbesummarized.Finally,theteachingeffectinrecentyearscanhavebeensummarized.Aftersummingup,thebinationofvirtualandrealcouldbeanimportantmeansforfuturepracticalteaching,andseveralfuturedevelopmentdirectionscouldbepointed.

Keywords：Simulationtechnology;Forestryintelligentequipment;Practicalteaching

一引言

理論教學(xué)是高校本科教學(xué)中重要組成局部，也是工科人才培養(yǎng)重要手段，其對(duì)學(xué)生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)、知識(shí)探究和科研創(chuàng)新才能的培養(yǎng)具有重要意義。但傳統(tǒng)理論教學(xué)已不能滿足現(xiàn)代教學(xué)要求，其存在明顯短板，而隨著仿真技術(shù)開展，可彌補(bǔ)傳統(tǒng)理論教學(xué)缺乏，二者有機(jī)結(jié)合，是將來(lái)工科人才培養(yǎng)教學(xué)的歸宿。

二傳統(tǒng)?森工智能裝備?課程理論教學(xué)現(xiàn)狀

?森工智能裝備?是內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)能源與交通工程學(xué)院森林工程專業(yè)一門核心課程，內(nèi)容涵蓋智能控制和林業(yè)機(jī)械裝備等相關(guān)知識(shí)。該課程共80學(xué)時(shí)，其中，理論講授40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)，課程設(shè)計(jì)32學(xué)時(shí)，另外有64學(xué)時(shí)的森工智能裝備企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。該課程一直沿襲理論教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合方式，期間還要赴相關(guān)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)展認(rèn)識(shí)和實(shí)操實(shí)習(xí)，以使學(xué)充分學(xué)習(xí)理解森林機(jī)械裝備構(gòu)造、功能、原理及工作過(guò)程。隨著科技開展和市場(chǎng)對(duì)人才程度的進(jìn)步，傳統(tǒng)?森工智能裝備?課程理論教學(xué)存在以下幾方面缺乏。

〔一〕實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏、老舊、單一

實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量缺乏、單一、老舊，嚴(yán)重影響了本科理論教學(xué)質(zhì)量。隨著國(guó)家天然林保護(hù)工程的施行，涉林機(jī)械已經(jīng)普遍向小型化、集約化、高效化和智能化等保護(hù)性營(yíng)林方向開展。實(shí)驗(yàn)室原有實(shí)驗(yàn)樣機(jī)多為大型老舊采伐機(jī)械，無(wú)論從種類、數(shù)量、構(gòu)造和性能上都已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。假設(shè)更換老舊樣機(jī)，受相關(guān)教學(xué)經(jīng)費(fèi)制約，很難及時(shí)得到解決。

〔二〕現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)流于形式

森工智能裝備實(shí)習(xí)地點(diǎn)為林業(yè)機(jī)械裝備制造企業(yè)和林區(qū)，企業(yè)實(shí)習(xí)可使學(xué)生真切體會(huì)到由書本知識(shí)到實(shí)際應(yīng)用間的聯(lián)絡(luò)，是企業(yè)消費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)有別于校內(nèi)試驗(yàn)教學(xué)的突出特點(diǎn)[1-3]。然而一線消費(fèi)制造企業(yè)因平安原因無(wú)法承受多人次理論教學(xué)，更無(wú)法滿足每位學(xué)生上機(jī)實(shí)操要求，多數(shù)情況下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)演變?yōu)檫h(yuǎn)間隔觀摩，流于形式，無(wú)法到達(dá)預(yù)期效果。

〔三〕理論教學(xué)指導(dǎo)教師經(jīng)歷缺乏

森工智能裝備這門課程理論教學(xué)對(duì)教師程度要求較高，教師不僅要有扎實(shí)的理論根底知識(shí)，而且還需具備豐富的理論經(jīng)歷，目前該專業(yè)多為年輕教師，理論經(jīng)歷欠缺，無(wú)法很好勝任該方面工作，而企業(yè)工程師的理論知識(shí)又無(wú)法與學(xué)生掌握的課堂知識(shí)很好契合，致使現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)走馬觀花現(xiàn)象嚴(yán)重，失去實(shí)習(xí)意義[4,5]。

三仿真技術(shù)在?森工智能裝備?課程理論教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

本論文提到的仿真主要包括虛擬仿真和物理模型仿真，虛擬仿真理論教學(xué)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)以及通訊等技術(shù)，最大限度虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，使學(xué)生能在虛擬環(huán)境中進(jìn)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)；物理模型仿真就是借助計(jì)算機(jī)、3D打印、電控、機(jī)械設(shè)計(jì)等技術(shù)，設(shè)計(jì)相關(guān)林業(yè)機(jī)械裝備及林用機(jī)器人，鍛煉學(xué)生動(dòng)手和創(chuàng)新才能，進(jìn)而進(jìn)步學(xué)生綜合素質(zhì)。仿真技術(shù)在?森工智能裝備?課程理論教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面。

〔一〕進(jìn)步教學(xué)質(zhì)量

相較傳統(tǒng)理論教學(xué)，仿真技術(shù)的應(yīng)用可抑制實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量缺乏、老舊、單一這一問(wèn)題，虛擬仿真平臺(tái)為每個(gè)學(xué)生提供了實(shí)操平臺(tái)，每個(gè)學(xué)生都可以通過(guò)多媒體直觀觀察實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，并可通過(guò)人機(jī)交互串口進(jìn)展仿現(xiàn)實(shí)操作，不需考慮平安問(wèn)題，整個(gè)林機(jī)加工制造和作業(yè)情況一目了然，學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求或個(gè)人需要構(gòu)建虛擬模型和作業(yè)場(chǎng)景，不受外部環(huán)境限制。物理模型仿真鍛煉了工科學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)、制造和創(chuàng)新才能，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，完成模型構(gòu)建和調(diào)試運(yùn)行，進(jìn)步了學(xué)生綜合設(shè)計(jì)才能。

〔二〕降低教學(xué)本錢

虛擬仿真平臺(tái)和物理模型仿真設(shè)備的建立和購(gòu)置需要一局部費(fèi)用，但相較傳統(tǒng)理論教學(xué)的投入較少，后期設(shè)備維護(hù)費(fèi)用也較低，實(shí)驗(yàn)室空間可充分利用。

〔三〕優(yōu)化師資配置

仿真技術(shù)在理論教學(xué)中的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)教師資源的優(yōu)化配置，防止短時(shí)間學(xué)生集中學(xué)習(xí)指導(dǎo)教師數(shù)量和經(jīng)歷缺乏教學(xué)效果不佳現(xiàn)象，學(xué)生可分組分時(shí)間進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，各專長(zhǎng)教師可對(duì)學(xué)生進(jìn)展針對(duì)指導(dǎo)，不受時(shí)間和空間限制，進(jìn)而進(jìn)步教學(xué)效果。

四仿真技術(shù)在?森工智能裝備?課程理論教學(xué)中效果及改良方向

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)森林工程專業(yè)?森工智能裝備?課程采用虛實(shí)結(jié)合方式進(jìn)展理論教學(xué)，初步獲得了一定效果，學(xué)生積極性明顯進(jìn)步，理論動(dòng)手才能得到了很好的鍛煉，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖1所示。

經(jīng)過(guò)近年來(lái)仿真技術(shù)在森工智能裝備課程理論教學(xué)中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，"虛實(shí)結(jié)合";可以很好地提升教學(xué)質(zhì)量和效果，將來(lái)應(yīng)構(gòu)建更專業(yè)的仿真實(shí)驗(yàn)中心，增大設(shè)備投入，擴(kuò)大師資隊(duì)伍規(guī)模，詳細(xì)應(yīng)從人員管理和設(shè)備管理兩方面進(jìn)展。

人員管理方面如圖2所示，將實(shí)驗(yàn)室作為實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生培養(yǎng)的研究中心，為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，進(jìn)步實(shí)驗(yàn)室的高效利用，將傳統(tǒng)教師獨(dú)立管理形式，改為實(shí)驗(yàn)中心教師、專業(yè)教師、研究生和本科生共同管理的形式，建立互管、互助的人員管理形式。

圖2仿真實(shí)驗(yàn)中心設(shè)備管理

設(shè)備管理方面如圖3所示，實(shí)驗(yàn)中心應(yīng)包括本科教學(xué)設(shè)備和科研實(shí)驗(yàn)設(shè)備，設(shè)備采購(gòu)參數(shù)由專業(yè)教師提供，學(xué)校負(fù)責(zé)招標(biāo)和采購(gòu)，設(shè)備驗(yàn)收及日常使用維護(hù)由實(shí)驗(yàn)中心教師、實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生共同負(fù)責(zé)。由于研究生流動(dòng)性較強(qiáng)，應(yīng)采取使用登記制度，每一樣設(shè)備有指定的教師負(fù)責(zé)管理，輔助使用設(shè)備的研究生及專業(yè)教師完成設(shè)備的調(diào)試及操作，防止因操作不當(dāng)造成設(shè)備損壞。

將來(lái)理論教學(xué)開展趨勢(shì)如下。

虛實(shí)結(jié)合教學(xué)方式將被廣泛應(yīng)用，二者相輔相成，互相補(bǔ)充，彌補(bǔ)單一方式存在的缺乏，既有視覺感受，又有實(shí)操觸覺感受。

合理規(guī)劃虛實(shí)教學(xué)比重，詳細(xì)需根據(jù)課程性質(zhì)確定。

加強(qiáng)校企合作，加大對(duì)雙師型教師培養(yǎng)力度，進(jìn)而進(jìn)步教學(xué)質(zhì)量。

論文通過(guò)系統(tǒng)分析?森工智能裝備?課程傳統(tǒng)理論教學(xué)現(xiàn)狀和存在的缺乏，繼而分析了仿真技術(shù)在?森工智能裝備?課程理論教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)虛實(shí)結(jié)合方式進(jìn)展理論教學(xué)，勢(shì)必是將來(lái)工科課程理論教學(xué)的方向。最后結(jié)合詳細(xì)承當(dāng)課程授課效果對(duì)將來(lái)開展方向提出了幾點(diǎn)看法。

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