慧魚模型在應(yīng)用技術(shù)教育中的運(yùn)用

趙晉芳 黃宇航 何 欣 姚 峰 王 磊 方山迪 沈陽工學(xué)院機(jī)械與運(yùn)載學(xué)院

慧魚模型作為教具能夠讓學(xué)生自主地展示科學(xué)原理和技術(shù)過程，緊密聯(lián)系研究設(shè)計和生產(chǎn)實(shí)踐過程，不斷發(fā)展的創(chuàng)意組合模型?？芍^是應(yīng)用技術(shù)教育的有效載體，對于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有很大裨益。

慧魚；應(yīng)用教育；機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計

引言

1964年，慧魚創(chuàng)意組合模型誕生于德國，它是技術(shù)含量很高的工程技術(shù)類智趣拼裝模型，是展示科學(xué)原理和技術(shù)過程的理想教具，也是體現(xiàn)世界最先進(jìn)教育理念的學(xué)具，為創(chuàng)新教育和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供了最佳的載體。

慧魚創(chuàng)意組合模型的主要部件采用優(yōu)質(zhì)尼龍塑膠制造，尺寸精確，不易磨損，可以保證反復(fù)拆裝的同時不影響模型結(jié)合的精確度；構(gòu)件的工業(yè)燕尾槽專利設(shè)計使六面都可拼接，獨(dú)特的設(shè)計可實(shí)現(xiàn)隨心所欲的組合和擴(kuò)充。

1.在應(yīng)用技術(shù)教育中引入慧魚模型的目的

可以使學(xué)生了解機(jī)器人和機(jī)電一體化技術(shù)基本原理，了解和掌握機(jī)器人和機(jī)電一體化技術(shù)的基本知識，使學(xué)生對機(jī)器人和機(jī)電一體化技術(shù)有一個完整的理解。培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電一體化設(shè)計的能力。

為了達(dá)到良好的教學(xué)目的，教室通常要求學(xué)生在動手操作前必須認(rèn)真預(yù)習(xí)教科書與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的相關(guān)內(nèi)容。 要求學(xué)生綜合利用前期課程及本門課程中所學(xué)的相關(guān)知識點(diǎn)，了解電機(jī)安裝與使用的基本知識，學(xué)習(xí)電機(jī)控制技術(shù)、機(jī)電傳動控制、電工電子技術(shù)等課程的相關(guān)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)電一體化技術(shù)方面綜合分析與解決實(shí)際問題的能力。

2.開展慧魚模型試驗(yàn)的內(nèi)容及步驟

在利用慧魚模型開展的實(shí)驗(yàn)中，教師通常會擬定一些設(shè)計題目或?qū)W生自選題目，設(shè)計并組裝一個機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)。促使學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計等課程的相關(guān)知識，通過閱讀慧魚機(jī)器人說明書，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力。

此類實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟一般有以下幾步：

（1）根據(jù)惠慧魚模型的圖紙組裝慧魚模型組裝機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)；

（2）在組裝好的慧魚模型組裝機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，安裝驅(qū)動元件；

（3）連接電氣線路及輸入輸出信號線；

（4）接通電源（或在光照下）驅(qū)動裝配好的機(jī)器人運(yùn)動；

（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，拆卸機(jī)械結(jié)構(gòu)和元器件。

3.學(xué)生作品實(shí)例——張開橋

作品靈感來源于倫敦塔橋，這是一架能夠同時滿足航運(yùn)和路面交通兩方面的需要的張開橋。作品工作原理：橋面由鋼索經(jīng)滑輪連接到發(fā)動機(jī)，由發(fā)動機(jī)拉動鋼索帶動橋面的張開與閉合。電動機(jī)的啟動與停止由張開橋的三個方位的傳感器控制，以及傳感器接收到信號時，信號燈的亮滅。傳感器信號的轉(zhuǎn)換是由單片機(jī)導(dǎo)入的程序來控制。

圖1 張開橋作品機(jī)械結(jié)構(gòu)圖

作品機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)分別如圖1、圖2所示，作品控制流程圖如圖3所示。

圖2 張開橋作品電氣結(jié)構(gòu)圖

圖3 張開橋作品控制流程圖

4.結(jié)論

通過對慧魚模型在應(yīng)用技術(shù)教育中運(yùn)用情況的分析和研究，筆者認(rèn)為，通過實(shí)體建模與功能設(shè)想可以提高學(xué)生的動手能力，能夠鍛煉學(xué)生的工程思維?；埕~模型在應(yīng)用技術(shù)教育中的應(yīng)用，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和動手能力提供了一個良好的載體，不失為大學(xué)生的創(chuàng)新教育的一條新的途徑。

[1]尚銳，曾紅.基于“慧魚”模型的開放式實(shí)驗(yàn)在創(chuàng)新教育中的經(jīng)驗(yàn)與啟迪.遼寧工學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版).2007(4)