虚拟仿真实验是信息技术与实验教学的深度融合产物，极大的拓展了学生的学习资源和空间，丰富了学生学习模式，本项目特点是在焊接成形过程中，弥补了不能回填式搅拌摩擦点焊金属成形及内部组织变化的实验课程不足。本项目将采用线上与线下结合的模式对回填式搅拌摩擦点焊进行系统的学习。在模拟实验开展之前，课上将回填式搅拌摩擦点焊原理、工艺、焊接缺陷等进行系统的讲解，在具备相应知识后开展实验模拟过程，学生在接近真实的虚拟场景中，对回填式搅拌摩擦点焊金属流动、焊点成形、组织变化等有了直接的认识，同时在焊接缺陷中引入分析环节，让学生自主学习，提升学生对知识的理解程度。

虚拟模拟实验信息展示主要有3D 描述和2D 描述两种方法结合的方式，针对虚拟实验不同的场景选择相应的方法。 3D 描述主要采用三维虚拟模型的形式表示回填式搅拌摩擦点焊设备、实验室环境、设计室环境、金相设备等内容，学生可以利用鼠标拖动的方式，自由、多角度的进行查看。

2D 描述主要针对虚拟仿真实验中焊接工艺卡、焊点的金相、焊点缺陷等信息进行介绍，采用虚-实结合的方式，将实验属性信息以面板文字、图片的形式进行描述说明，如下图所示焊接工艺卡设计。

1.使用目的

改变传统注入式教学方式，强调“以学生为中心”的实验教学理念，将学习资源开放，学习空间开放，学生以自学为主，教师为辅的方式，教师与学生融为一体，鼓励学生自主学习，采用任务驱动和问题探究的方法，增强学生自主学习的能力，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生综合专业素养。

2.实施过程

回填式搅拌摩擦点焊教学在虚拟实验室进行，主要以人机交互式虚拟操作焊接过程作为手段，同时配以相应的文字、图片、视频及自测题进行展示。

本虚拟仿真实验教学项目开展设计了四个流程：预习-实验-自测-汇总，如下图所示。

预习阶段，由于回填式搅拌摩擦点焊实验涉及内容多、范围广，综合了材料、机械、物理等多方面的知识，为了提供实验效果，在进入实验环节之前利用系统协助学生完成整个实验过程，达到实验效果。

学生进入虚拟实验之前要先通过教师指导的真实实验或现场视频等方式，初步认知实际焊接环境和整个工艺过程，学习相关理论和安全知识。

学生完成预习后，进入实验系统，在该系统中学生要求在开展实验前，对实验内容及技术要求在实验系统中进行系统学习，完成学习后，学生在相关提示下协助学生完成虚拟实验过程，完成实验后进入缺陷分析环节，虚拟实验流程如下图所示。

虚拟实验系统中分别构建“工艺设计室”和“焊接实验室”两个虚拟环境中，并设置“工艺工程师”和“焊接操作员”两个虚拟人物，具体实施过程如图所示。

3.实施效果

本项目将专业理论知识和生产实际有机融入虚拟情景中，具有丰富的融入感和带入感，学生“真实”体验并主动参与工艺设计、设备操作、缺陷分析的整个生产过程，充分发挥学生的主体地位，有利于学生掌握相关基础理论，将所学知识运用到焊接过程中，知行合一。通过本项目能有效激发了学生的学习兴趣和专注度，切实提高了学生的分析能力、设计能力和实践能力，提升焊接实验教学质量和水平。