慧魚模型在應(yīng)用技術(shù)教育中的運用

趙晉芳 黃宇航 何 欣 姚 峰 王 磊 方山迪 沈陽工學院機械與運載學院

慧魚模型作為教具能夠讓學生自主地展示科學原理和技術(shù)過程，緊密聯(lián)系研究設(shè)計和生產(chǎn)實踐過程，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，對于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有很大裨益。

慧魚；應(yīng)用教育；機械創(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，是展示科學原理和技術(shù)過程的理想教具，也是體現(xiàn)世界最先進教育理念的學具，為創(chuàng)新教育和創(chuàng)新實驗提供了最佳的載體。

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，獨特的設(shè)計可實現(xiàn)隨心所欲的組合和擴充。

1.在應(yīng)用技術(shù)教育中引入慧魚模型的目的

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

為了達到良好的教學目的，教室通常要求學生在動手操作前必須認真預習教科書與實驗指導書中的相關(guān)內(nèi)容。 要求學生綜合利用前期課程及本門課程中所學的相關(guān)知識點，了解電機安裝與使用的基本知識，學習電機控制技術(shù)、機電傳動控制、電工電子技術(shù)等課程的相關(guān)內(nèi)容，培養(yǎng)學生在機電一體化技術(shù)方面綜合分析與解決實際問題的能力。

2.開展慧魚模型試驗的內(nèi)容及步驟

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

此類實驗的實驗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器人機械結(jié)構(gòu)；

（2）在組裝好的慧魚模型組裝機器人機械結(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)動裝配好的機器人運動；

（5）實驗結(jié)束，拆卸機械結(jié)構(gòu)和元器件。

3.學生作品實例——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，由發(fā)動機拉動鋼索帶動橋面的張開與閉合。電動機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)換是由單片機導入的程序來控制。

圖1 張開橋作品機械結(jié)構(gòu)圖

作品機械結(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)教育中運用情況的分析和研究，筆者認為，通過實體建模與功能設(shè)想可以提高學生的動手能力，能夠鍛煉學生的工程思維?；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”模型的開放式實驗在創(chuàng)新教育中的經(jīng)驗與啟迪.遼寧工學院學報(社會科學版).2007(4)