军用桥梁装备技术保障专业“工程装备电气系统”课程理虚实一体化教学实践

军用桥梁装备技术保障专业“工程装备电气系统”课程理虚实一体化教学实践

傅香如

陆军工程大学训练基地 

摘要：本文结合军用桥梁装备电控系统的特点，从理论教学、虚拟教学、实践教学三个方面阐述了“工程装备电气系统”课程理虚实一体化教学实施的具体做法，供同行们参考指正。

一、引言

“工程装备电气系统”课程是军士职业技术教育装备技术保障各专业的必修课程。由于遂行的工程保障任务日益复杂多样，工程装备越来越多地采用电气控制新技术，工程装备的自动化、信息化、智能化程度不断提高，为实现课程既定的教学目标，必须对传统教学进行改革，通过理虚实一体化教学实践，“工程装备电气系统”课程的教学效果得到显著提升。

二、理论教学

理论教学最重要的问题是确定教学内容，课程组紧贴装备实际，从两个方面入手构建理论教学内容。

（一）优选电气系统基础理论教学内容

课程组以军用桥梁装备电控系统维修“必要、够用”为原则，首先设置各军用桥梁装备共有的电控知识，主要包括蓄电池、发电机、低压控制器件、仪表及照明，其次根据装备电控系统和共有器件的知识逻辑需求遴选电工电子技术教学内容，最后再根据装备电控系统维修技能需求选择必须的电工技能知识。

（二）构建装备电控系统理论教学内容

电控系统在军用桥装备中起到至关重要的作用，电控系统控制着机械及液压系统的运行，一旦电控系统出现问题，装备就瘫痪了一半，严重时会导致装备不能正常工作或损坏。可见，为了满足装备维修的需求，需要将电控系统要学好、学精，因此，电控系统教学内容尤其必要。课程组根据军用桥梁装备电控系统实际情况，构建装备电控系统理论教学内容，具体包括装备电控系统的结构组成、控制功能、控制原理、原理识图以及在线检测等理论知识。

    三、虚拟教学

虚拟教学主要包括两方面的教学运用：

（一）虚拟动画实现教学的动态化、形象化

教学中我们发现，军士学员大多抽象思维能力弱、对控制逻辑理解难的问题，课程组改变传统理论教学方式采用变静态电路原理图为动态控制原理框图，变看不见的控制信号为直观显示的虚拟动画的方式，虚实结合，帮助学员形成装备电控系统理解能力和分析判断能力。教学实施步骤为：一是以典型控制回路为实例，将电控原理图抽象为学员容易理解的控制原理框图，将复杂问题简单化。二是将控制原理框图的各个节点打散，形成动态逻辑框图，采用磁性积木拼图方式，引导学员自己动手分析出逻辑控制回路，变理解记忆为思维探索过程，符合学员认知规律。三是设计制作装备虚拟仿真操纵系统或装备控制模拟动画，将抽象的控制逻辑图变成虚拟装备的动态控制过程，用直观的动作使学员有更实在的认识。四是将装备控制虚拟动态过程抽象为回路控制电路图，对回路的控制过程和控制信号的传输细节进行梳理，使学员对该控制回路有更深层次的理解。五是将回路控制电路图回归到原始的电控原理图并进行分析，形成学员对整个电控系统的理解与原理图的识图能力。

（二）虚拟训练平台实现理论教学、虚拟操作、故障检测于一体

“工程装备电气系统”课程教学离不开装备。但是随着实装教学比重的增加，受装备数量、实物价格等因素限制，教学不易展开，特别是一些新型装备不适于开展随机故障设置教学。针对这些问题我们利用虚拟现实、故障仿真、人机交互等技术自主设计研发了将理论教学、虚拟操作、故障检测集成于一体的虚拟训练平台，配合实装展开教学训练，虚拟教学和实装教学相互补充。对着实装讲解，可以现场指给学员观看装备电控部件的位置，对着虚拟平台讲解，可以动态演示电控部件的控制过程和工作效果，甚至可以随机设置故障，让学员在虚拟训练平台上先验证自己的检测方法，再到装备中进行试验，有效解决了装备训练电控系统构造原理难理解、故障现象难模拟、维修训练难体验、装备损耗难控制的问题，弥补了传统教学方法的不足，开创了虚拟与实装互动的新模式，为新型装备电控系统训练提供了新的手段。

四、实践教学

实践教学环节，突出培养学员动手实践的能力，打通理论与实践之间壁垒，实现理论知识向实践能力的转化。

（一）基本实验教学

根据课程内容、方法手段的改革，课程组设计了20余个实验，内容涉及基本电路连接、电控维修基本技能、电控系统基本控制回路等，可以实现实物器材动态工作演示。通过对装备电控系统基本控制回路的模拟，学员掌握了电控器件的检测、连接、操作、在线检测等技能加深了对理论知识的理解，提高了学员动手操作能力，解决了理论实验与实装脱节的问题。实现了“抽象内容形象化”、“理论问题实际化”。教学实施过程中根据专业需要，选择不同的实验环节进行实验。

（二）桥梁装备实装实践教学

实装实践教学主要设置以下内容：一是各元器件功能与位置，使学员了解电控系统各个器件在装备上的位置；二是分系统组成及控制关系，主要讲述电控系统由哪些分系统组成，彼此之间是何种控制关系；三是通过对照电路图，结合实装，进一步理清电控系统对于装备其他系统（机械、液压系统）的控制实现；四是通过设置故障情景对电控系统进行在线检测，锻炼学员使用所学理论解决实际问题的能力，同时加深学员

对各系统、器件功能的理解。

（三）桥梁装备实物仿真训练平台实践教学

运用某桥梁装备实物仿真训练平台进行实践教学，授课前根据学员人数进行人员分组，一般5-6人为一组，每组推选出一名学习能力、组织能力较强的学员为组长，带领小组学习并完成实践。

在实践开始前带领学员复习相关理论内容，提示注意事项和安全操作规程。

将实践教学分4个层次。首先各小组按照装备电控系统原理图选择正确的元器件，在实验室连接各分系统电路，模拟电气控制。其次，学员在装备电控系统实物模拟系统上拆出电动机、电磁阀、交流接触器等几个主要电元器件，进行拆装检修，判断是否损坏，并复原。第三是利用装备电控系统实物模拟系统的故障设置功能，让学员进行装备电控系统常见故障排除训练。最后是考核，教员在模拟系统上设置一个故障，学员自行检查、判断、排除故障。

在实践实施过程中，教员鼓励每个组独立思考独立完成、小组内部解决困难，但如果遇到学员无法解决的问题时，要随时进行相应的辅导和答疑。

考核评价和反馈是实践教学的最后一个环节，也是最容易忽视的环节。不能把学习评价和反馈简单等同于小结讲评，而是要通过这一环节，学员与学员之间、教员与学员之间进一步互动交流，力求做到人人有收获，个个能受益。

五、结束语

“工程装备电气系统”课程通过6个区队的理虚实一体化教学，实践表明：学员上课积极性比之前有较大幅度的提升，课程参与度明显增强。理虚实一体化教学实现了理论教学的动态化、形象化、实践化，理论教学、虚拟教学、实践教学融为一体，使得学员不再面对传统的枯燥乏味的理论灌输，增加了学员动手实践的机会，降低了学习难度，学员学习热情高涨，学习成绩显著提升。

参考文献：

1. 王飞显，“基于理虚实一体化的船舶管系课程实践”【J】.武汉船舶职业技术学院学报2022（4）；98-101
2. 吴瑞香，“基于项目主题的理虚实一体化教学模式的应用研究-以《仪器分析》课程教学为例”【J】.科技资讯2023（3）；189-192