信息化在高职院校上教学及创新上的应用案例164.docx

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信息化在高职院校上教学及创新上的应用案例164

信息化在高职院校上教学及创新上的应用

1、信息化在教学中的应用

在高职机械专业授课中一个重要的实训项目是对典型机械的正确拆装，实训的主要目的是了解典型机械的各部分结构及正确的拆装流程，在实训室通常提供典型的机械实物供学生拆装。

实物拆装的优点是直观形象，但实训受到场地、时间、人数、工位的限制，而且往往对拆装人员的安全性和设备的完好性有较高的要求，为此我院机械工程系利用信息化等手段更好的实现了课堂教学，开发了典型化工机械虚拟拆装系统。

利用虚拟拆装技术,在信息化教学中能提高授课效率、减少设备投入、节省成本等。

如下图1-9所示为我院开发的虚拟拆装机械，空气压缩机、气动隔膜泵、齿轮泵、旋涡泵、螺杆泵、过滤器、单级单吸离心泵、单击多吸离心泵、多级离心泵等。

图一空气压缩机

图二气动隔膜泵

图三齿轮泵

图四旋涡泵

图五螺杆泵

图六过滤器

图七单级单吸离心泵

图八单级多吸离心泵

图九多级离心泵

虚拟拆装造型使用DS公司开发的SolidWorks（SW）软件完成，采用计算机三维数字化技术完成设备的造型、装配、渲染、仿真、动画。

并利用3Dvia技术使虚拟拆装平台具有较好的人机互动界面，并可以保留每一步的拆装顺序、演示拆装动画、运动仿真等功能。

在虚拟平台上可以对设备进行旋转、缩放、平移、透明度、剖面、拆卸、回装等多种强大的功能。

结合实训室设备实现虚实结合的教学效果，是利用信息化教学中的重要教学手段。

1、老师演示虚拟拆装，老师提前制作好典型机械的正确拆卸流程及剖视图，在学生虚拟拆装前给学生进行正确的演示，并生动形象的讲解设备的内部结构及原理组成。

2、学生自主进行虚拟拆装，利用3Dvia虚拟拆装平台对典型设备进行虚拟拆装，学生按照教师讲解的拆卸流程并制作自己的拆卸步骤并保留每一步的拆卸视图，方便修改和老师查阅。

3、最后实物拆装，按照虚拟拆装系统的拆卸步骤进行实体拆装，可以防止前后顺序倒置或贪图省事进行暴力拆装造成零件损伤或变形。

虚拟拆装的目的是为实物拆装做好充分准备，以提高实物拆装的效率、效果，减少实训风险。

我们以一台双吸离心泵进行简单的介绍：

如图10位实训室二级离心泵实体，图11是我们对照实体开发的虚拟二级离心泵，图12-15分别为对于虚拟虚拟二级离心泵的拆卸步骤及内部透明度的显示。

图10二级离心泵实体

图11虚拟二级离心泵

图12虚拟拆卸联轴器

图13虚拟拆卸底座托架

图14泵体

图15半透明度的泵体

利用信息化教学的虚拟拆装平台，工作界面非常直观，操作方便，有很多优点：

1、开发出的典型虚拟拆装系统涵盖了典型的化工机器，在拆装课程中，老师可用这些虚拟模型作依据，做出完整的教案和课件，只要学生掌握了这些虚拟机器的结构，就可以更加直观的了解我们典型设备的内部结构及原理。

2、这些典型化工机器都可以通过电脑三维立体形状的运动演示，能直观地观察到化工机器的装配关系和运动原理及虚拟运动仿真，这是传统教学中不能办到的事情。

3、在教学过程中会增进同学们的学习兴趣。

由学生在计算机上以3D形式，完成化工机器的每个零件的拆装，过程中可对虚拟机器进行旋转、缩放、透明、剖切等各种观察。

很难用语言表达的复杂结构借助于虚拟拆装使学生一目了然，达到事半功倍的教学效果。

4、虚拟拆装系统有较广泛的应用性，特别是对于那些没有条件购买昂贵的实体设备的院校，虚拟拆装可能是最好的选择，只需要一台电脑就可以对典型设备进行虚拟拆装，操作方便，虚拟拆装实训保证了认知教学不受时间、空间的限制，可以反复进行，使得每一个学生都能得到充分的实践机会，从而在保证教学效果的前提下，实现规模化教学（人数几乎不受限制）。

2、信息化在创新中的应用

为了更好的利用信息化进行大学生创新活动，机械工程系特意成立了“3D创新兴趣小组”，该小组以全国3D大赛（3DDS）全称“全国三维数字化创新设计大赛”，为契机，利用三维实体软件为平台进行设计创新，以石油化工设备为特色进行作品的创作，并取得了较好的成绩。

“3D创新兴趣小组”现由我院机械工程系2013、14、15级学生组成。

为了充分利用大学生的课余时间，引导学生合理休闲，促进学生的特长与能力协调发展，进一步开发和发挥学生的创造性思维和创造能力，提高学生的三维造型与计算机使用维护能力，为了更好的实现教育管理信息化而成立的。

2013年“3D创新兴趣小组”开始了第一届小组成员纳新及选拔，主要在机械工程系机制1331班进行初选。

纳新10余人，在为期一个多月的选拔学习中，小组成员学习三维零件的基本造型，不断反复的加强Solidworks软件造型基本功。

一个月的选拔结束后，小组人员人数确定为8人，开始正式的学习，从软件的基本造型到软件的装配、再到后期的渲染与运动仿真——动画的制作，团队成员在老师的鼓励下，组员的能力也在一天天的进步着。

小组成立初期，主要以三维软件solidworks为主导，后来在参加大赛过程中，逐步增加了二维软件AutoCAD，视频软件会声会影X5，Flash，网页制作，PS等软件，使小组不断完善和逐步走向标准化。

全国3D大赛（3DDS）全称“全国三维数字化创新设计大赛”，先后得到国家科技部、教育部、中国科学技术协会等部门指导，是在国家大力推动自主创新、实现从“制造大国”到“创造大国”转变的新的时代背景下开展的一项全国性大型公益赛事，体现了科技进步和产业升级的要求，是科技竞赛与全民创新实践活动的一次新的发展。

大学生组报名于3月开始，来自全国数百所学校的几千名选手参加了比赛如北京航空航天大学、中国石油大学等全国一流大学，新疆赛区有新疆大学、石河子大学等高校参加。

2014年4月，当我们得知全国3D大赛后，小组员们也激动了起来，在认真分析完大赛后，通过认真比较优秀院校作品在大赛上具有的优点。

我也考虑到后期作品的展示。

在之后的两个月里造型组员们在机械系机泵维修钳工实训室里不断反复的拆装化工泵、熟悉结构原理，然后对零件进行测绘、SW造型、虚拟装配、渲染及动画。

2014年6月，小组的两个参赛作品准备完毕，在机械工程系批准下，小组提交了全国三维数字化创新设计大赛作品，代表我院第一次参加全国3D大赛。

正所谓“功夫不负有心人”，大赛结果在2014年10公布。

在历经初赛、复赛与新疆各本科院校及其他专科院校角逐后，我院心语星辰代表队作品“三缸电动往复泵”在工业工程设计方面获得新疆赛区“最佳单项设计奖”和“一等奖”。

逆行代表队作品“七级离心式清水泵”获得“二等奖”的优异成绩。

并且心语星辰代表队获得参加现场总决赛的资格。

小组组员们得知结果后的早已兴奋难于言表。

他们不仅证明了自己的能力，也为我们克职院在全疆至全国的3D比赛上展示了自己的风采。

1.心语星辰代表队作品“三缸电动往复泵”在工业工程设计方面获得新疆赛区“最佳单项设计奖”和“一等奖”。

团队成员：

万文金摆明礼李思博

2.逆行代表队作品“七级离心式清水泵”获得“二等奖”的优异成绩

团队成员:

常榆乐马天龙王鹏飞朱世明

在2014年11月，考虑到学校工作方面和我们自身确实存在的不足之处等众多因素后放弃了参加全国3D大赛总决赛的机会。

小组组员们也表示理解，并没有为此感到不满，因为在参加大赛后，小组组员们确实也看到了自身与别人之间的差距。

在观看完众多大赛作品后，我们学习的方向就更加明确了。

于是，我们开会仔细的分析大赛并制定了日后学习的方向。

因此，小组的组员们都暗自下定决心努力的为参加2015届的大赛开始做准备。

在参加2015年全国3D大赛时，小组中共有4支队伍参加大赛。

并且整个小组也获得了更加优异的成绩，在新疆高校中也崭露头角。

逆行代表队创新作品“两用一体式计量泵”获得新疆赛区特等奖；新星灵感代表队作品“闭式离心水泵”获得一等奖；星星之火代表队作品“齿轮泵”获得二等奖；心语星辰代表队作品“双驴头抽油机”获得三等奖。

三维创新兴趣小组成员，又一次为外界展示了我克职院的风采。

让他们也了解到我们克拉玛依职业技术学院也有优秀的计算机软件设计团队，再一次的证明了我们的实力。

其中逆行代表队创新作品“两用一体式计量泵”获得参加全国总决赛的资格。

3.逆行代表队创新作品“两用一体式计量泵”获得新疆赛区特等奖

团队成员：

王鹏飞马天龙朱世明杨万泽

创新点：

计量泵液体传送段的连接（双向连接阀）

4.新星灵感代表队作品“闭式离心水泵”获得一等奖

团队成员：

肖攀南银堂王金平

创新点：

X叶轮通过电动机带动旋转，使叶轮中间产生真空，X型叶轮比传统叶轮吸水效果要高一倍。

在离心泵盖的上面配置冷却装置，由于离心泵在工作时是高速运转，这样可以给离心泵降温，从而延长离心泵的寿命。

5.星星之火代表队作品“齿轮泵”获得二等奖；

团队成员：

李华山汤国强王留臣

创新点：

1、保证泵的密封性能。

2、泵采用机械密封，一般都是带弹簧，在里面注入黄油的润滑脂。

3、密封圈采用O型密封圈。

6.心语星辰代表队作品“双驴头抽油机”获得三等奖

团队成员：

万文金摆明礼李思博谢国胜

创新点：

1、飞轮采用快拆装置，实现不同场合的应用。

2、电机采用快拆装置，实现不同场合的应用。

3、双驴头灵活拆卸，实现效率最大化、不同地区的使用。

产品优点：

节省成本（一个抽油机两种抽油状态（双驴头），可以在不同的区域实现它的使用价值，节约成本，其中多处使用快拆装置，实现了快拆、快装）

转眼间，2016年全国三维数字化创新设计大赛又到来了，这是一个让小组老成员熟悉而让新成员陌生的月季，小组成员们都非常激动，开始积极奋战，奋力拼搏，因为他们也想向所有默默支持他们的老师和同学奉上自己绚丽的成功硕果。

在大家认真分析完大赛后，通过认真比较历年与今年的大赛的缺点与优点后，大家决定在今年的大赛上必须要更大一步的体现出创新与实用。

在之后的两个月内大家会放手一搏，拼尽全力，力争在这次大赛中取得优异的成绩。

现在，13届的小组成员即将毕业，走上工作岗位。

在他们现在实习的工作岗位上还是经常用到SolidWorks和AUTOCAD等软件来绘图。

现在回想当时带领小组成员们一起努力奋斗的日子时，嘴角还是会扬起一丝丝的微笑。

因为通过参加大赛和指导他们一起学习的经历，我见证了他们的改变，也看到他们不断地成长、成熟，并且具备了更好的求职技能。

现在，我们最大的收获就是看到了来自全国各地高校的优秀作品，让我们在设计思维取长补短的同时开阔了眼界，为培养我院综合素质更优秀学生也定了基础。

3、利用信息技术与企业合作，服务社会

1.参与企业培训——新疆油田公司新港公司培训

HAFNIUM（新港）石油开发公司位于新疆维吾尔自治区克拉玛依市克拉玛依区红山路6号，属于新疆油田公司管理。

自改革开放以来，企业经营一直稳中有进，主要从事：

原油生产、开采、经营等。

中国石油新疆新港作业分公司是克拉玛依油田九1—九5区块合作项目的执行机构，也是经国家经贸委批准的我国陆上石油对外合作开发的第一个项目。

新港公司成立18年来，一直保持业绩优良、管理高效、技术显著进步，并始终保持着稳定且高水平的盈利能力，是昆仑能源上游板块利润的主要来源之一。

2014年11月对新港公司技师及现场专家进行SolidWorks三维实体设计培训，并且与现场专家交流，相互了解，相互学习，现在依旧保持联系与交流。

以下是做为老师助教辅导新港公司学员学习

2.参与企业培训——独山子石化公司炼油厂

独山子石化公司炼油厂位于1995年11月1日在新疆克拉玛依市大庆路２号，属于独山子石化公司管理。

独山子石化公司是集炼油化工于一体的世界级规模企业。

现有职工1.3万人，大专以上占61%，资产总额422亿元，具备1000万吨/年原油加工、122万吨/年乙烯生产和500万方原油储备能力，可生产燃料油、聚烯烃、橡胶、芳烃等26大类600多种炼化产品。

公司两次获得“全国五一劳动奖状”，三次获得“全国文明单位”，四次获得“全国质量效益型企业”称号，是首批“国家环境友好企业”。

2015年7月应邀去独山子石化公司炼油厂，进行SolidWorks三维实体设计培训。

以下是作为助教参与炼油厂技师交流、展示作品

3.校企合作——与独山子石化公司炼油厂钳工车间合作

2015年8月与独山子石化公司炼油厂钳工车间合作，利用SolidWorks三维软件，对磁力泵进行建模绘制。

在之前与炼油厂技师交流过程中，技师们都对三维这一块比较感兴趣，而且很想学习SolidWorks这款软件，兴趣很浓厚。

在接下来的时光中，小组成员与炼油厂的技师们正式开始对磁力泵建模，从测绘、造型、装配、再到后期的渲染与运动仿真——动画的制作，每个人都在用心去做，而且在与技师的交流过程中，小组成员也从每位技师身上学到了许多在书本上学不到的知识。

经过大家的努力，磁力泵最终顺利完成。

以下是参与现场的创作的作品及工作现场

4.校企合作——中北工程设计咨询有限公司

中北工程设计咨询有限公司主要从事：

公路、桥梁、隧道、航道、交通工程及沿线设施的勘察、设计、测绘;工业与民用建筑的勘察、设计、技术开发、技术咨询;公路工程及工业与民用建筑工程的监理;工程造价咨询;地质灾害的勘察、设计及施工;建设项目工程的总承包;水土保持、市政工程、园林绿化工程的勘察、设计、建设项目的招标代理、设计审查。

2015年12月，与中北工程设计咨询有限公司合作，为鼎泰花园小区设计开口模型。

保证小区内住户正常出行，现进行鼎泰花园小区道路开口设计。

项目南起现状西环路，北至鼎泰花园大门，起点坐标X=5047737.505，Y=489891.368。

终点坐标为X=504777.431，Y=489936.333。

道路等级四级道路，控制红线为8.94m，道路全长60m。

以下是鼎泰花园小区实际的情况及三维图展示

5.校企合作——克拉玛依市陆梁集中处理站污水处理站

陆梁油田地处新疆准葛尔盆地腹部北端，位于古尔班通古特沙漠的西北缘，距石西油田约60km，距石南油田约30km，行政区隶属和丰县管辖。

就在今年四月，我们将与克拉玛依市陆梁集中处理站污水处理系统扩建工程合作，共同完成一套污水处理系统的三维建模。

在专家对污水处理系统做了详细的理论及现场讲解后，小组成员对污水处理系统的工艺流程有了进一步的认识，并且有信心做好此次合作的作品。

4、利用信息技术服务科研

1.参与克拉玛依市科技计划项目——三相分离器

参与克拉玛依市2014年科技计划项目“高效紧凑式三相分离器的开发和研制”其中有三家单位合作，克拉玛依职业技术学院、新疆油田公司工程技术公司、中国石油大学（北京）化工学院，油井开采出来的原油通常含有油气、水和泥沙等，尤其是油气开采的中后期，含水量急剧增多，高达80%以上，必须经过油、气、水分离后才能进行外输。

这种油气水分离工艺主要采用三相分离器完成初步分离，在精密分离。

为改进前三相分离器的缺点，现开发新型高效分离单元处理油、气和油、水的分离，优化各个单元之间的匹配进行组装，研制一种高效紧凑式三相分离器，用于新疆油田的油气水处理。

高效紧凑式三相分离器可以根据不同油井采出物具有针对性和目标性的设计，同时进行油气水三相分离单元优化匹配，达到最佳的分离效果。

我们利用信息化手段为该项目制作了三维虚拟模型，使其在其制作加工前更加合理的布置空间。

以下是三相分离器照片和三维模型图

2.专利申请

小组内每位成员都注册了专利申请账号，进行专利申请和作品的创作，利用信息化平台，进一步开发和发挥大家的创造性思维和创造能力，对社会做出更大的贡献，也可以让大家在以后走向高薪岗位时多一份自信。

利用信息化可以给我们教学和创新带来很大的帮助，让我们学生更加热爱学习，更加专注创新。

同时我们也可以利用掌握的信息手段服务于企业，参与企业培训和校企合作，我们的毕业生也得到了用人单位的好评，最终达到校企双赢的目的。