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实验方法与步骤

1.实验方法描述

本虚拟仿真实验项目以提高学生工程实践能力为落脚点,基于《特种铸造》课程所授理论知识,结合消失模铸造生产,以常用黑色金属与铝合金泵壳件的生产为例,构建真实实验基础上的虚拟实验。

虚拟实验还原了整个生产环境及过程,采用远程访问,内容引导,自主完成的教学方法。学生借助网络进入虚拟实验,虚拟环境中,辅以文字、图片、动画、交互式界面等手段,使学生充分体验整个实验过程。学生在教师指导下:首先,学习有关实验过程的生产安全规范和注意事项;其次,熟悉材料、工艺过程、生产工装、操作者和环境等;最后,了解设备结构、参数设置和焊接过程。在系统引导下,学生通过交互操作,按生产流程独立实施实验。学生可多次重复实验,直至完全掌握整个实验后,需进行填写实验报告、完成自测题等考核环节。

虚拟实验中,学生通过理论学习、虚拟操作、知识引导、分析设计、问题情景等方法,自主完成消失模铸造工艺(理论认知学习)、塑料泡沫模样成型机使用操作(技能操作学习)、铸造缺陷成因分析(综合应用学习)、金属组织分析等实验过程。

(1)理论学习 学生利用虚拟实验提供的理论知识学习版块,通过图片、视频形式,完成消失模铸造工艺原理、铸造设备操作、金属成型过程、缺陷形成机理、组织分析等实验内容的自主学习。此过程既可作为实验前的预习环节,也可作为实验后进行理论知识的深化巩固。

(2)虚拟操作 学生通过模拟操作,按照生产规程完成工艺设计、白模制备、铸造参数设置、铸造成型、缺陷分析、组织观察等过程。使学生在虚拟操作的过程中,将认知与实践相结合,系统地掌握实际生产过程中的工艺规程和规范操作。

(3)知识引导 虚拟实验过程中依据教学和实验的要求,分别设置有:情景人物对话、知识提示、观察视角引导、部件高亮提示、虚拟动画等指引方法。其中情景对话和知识提示对基础的实验知识进行了拓展与扩充,便于学生更好的进行理论和实践的融会贯通;视角引导、高亮提示等引导手段,降低了实验的操作难度,保证学生将更多的注意力集中于对消失模铸造工艺过程的学习。

(4)分析设计 学生自行完成工艺分析和方案设计,通过生产加工验证其方案可行性,可多次实施不同工艺方案并分析不同参数下的缺陷形式,掌握重要工艺参数对工件质量的影响规律。此外,学生可借助系统提示分析缺陷成因,理解缺陷形成机理,明晰参数影响规律,改进工艺方案。

(5)问题情景 系统在关键工艺过程创设了问题情景分析及模拟对话,设置了多样化的交互问题,包括情景判断、专业知识测试、错误操作警示等形式,使学生能充分理解所学知识在实践中的体现和应用,激发学生的好奇心和求知欲。

二、实验系统界面介绍

打开实验软件后,选择要进行的实验,然后点击“开始实验”按钮,进入虚拟实验操作。

三、模块1:

1.实验前准备

(1)人员准备与防护阶段,主要让学生了解本实验前所执行的必要的准备工作和相关的防护措施。包括穿戴手术衣、口罩、帽子、手套等;

一、实验教学引导视频