劉永雙 襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院

虛擬仿真技術(shù)是在現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，能夠基于對真實狀態(tài)進行有效模擬的一種技術(shù)形式。在現(xiàn)代電氣控制教學(xué)中，能夠利用虛擬仿真技術(shù)為學(xué)生提供一個真實的學(xué)習(xí)操作環(huán)境，在有限的教育投入情況下完成較好的教學(xué)成效。

一、虛擬仿真教學(xué)平臺系統(tǒng)

（一）電氣控制虛擬實驗系統(tǒng)

電氣控制仿真系統(tǒng)中，要結(jié)合電氣控制所涉及到的所有內(nèi)容，搭建一個系統(tǒng)模塊。該模塊具有虛擬仿真狀態(tài)下的電子器件結(jié)構(gòu)，如繼電器、控制器等。學(xué)生可以基于虛擬仿真平臺來完成電氣控制結(jié)構(gòu)的分析、操作等。虛擬教學(xué)平臺對于實驗教學(xué)而言，具有積極地支持作用。虛擬仿真技術(shù)能夠解決教學(xué)實踐中場地和儀器方面的問題，學(xué)校可以基于計算機和網(wǎng)絡(luò)作為虛擬教學(xué)實驗的基礎(chǔ)，將真實的電氣控制環(huán)境呈現(xiàn)給學(xué)生。學(xué)生基于電氣控制虛擬系統(tǒng)，能夠看到與真實狀態(tài)完全相同的電子線路、電子器件等，學(xué)生可以操作計算機來完成電子線路設(shè)計和連接，電子器件組裝以及故障排除等。由于虛擬仿真實驗系統(tǒng)中，可以為學(xué)生提供各種電氣模型，學(xué)生能夠開闊眼界，鍛煉實操能力。電氣控制教學(xué)中，老師可以布置教學(xué)任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生獨立完成相應(yīng)的電氣試驗操作，幫助學(xué)生更好地熟悉真實的電氣工程內(nèi)容[1]。如在虛擬實驗系統(tǒng)中隨機挑選電氣控制方面的電路圖，讓學(xué)生基于所學(xué)電氣控制知識安裝原理圖，將繼電器、控制器等進行連接，完成虛擬電路并進行仿真運行，可以讓學(xué)生基于虛擬系統(tǒng)檢驗電路是否存在故障問題等，可以較好提高學(xué)生對電氣控制內(nèi)容的掌握。

（二）PLC控制虛擬實驗系統(tǒng)

PLC是電氣控制的重要結(jié)構(gòu)，在虛擬仿真實驗系統(tǒng)中，可以建立電氣控制模型，利用PLC模擬技術(shù)來完成自動化控制程序的編輯。PLC是一種基于電子器件的邏輯編輯器，能夠基于對電氣控制目標(biāo)的分析來進行具體的自動控制程序編寫，程序會存儲于PLC存儲器當(dāng)中，在電氣設(shè)備運行時按照既定的順序進行調(diào)取，從而實現(xiàn)了電氣自動化運行[2]。在電氣控制教學(xué)中，要增強學(xué)生對于PLC的編輯能力，就要充分發(fā)揮虛擬仿真系統(tǒng)的優(yōu)勢。通過系統(tǒng)模型可以構(gòu)建出真實的自動控制過程，學(xué)生要根據(jù)教學(xué)任務(wù)拉力編輯出制定的控制程序。PLC虛擬教學(xué)平臺，可以為學(xué)生提供仿真的編輯器、存儲器、傳輸線路、電氣設(shè)備等，并根據(jù)學(xué)生所編輯的程序來模擬電氣設(shè)備運行，進而能夠讓學(xué)生直觀了解到程序編輯是否正確有效。在PLC仿真教學(xué)中，基于計算機軟件和硬件支持，可以強化數(shù)據(jù)模型的參數(shù)和運行效果，如在計算機上展示傳感器信號、函數(shù)公式以及運行狀態(tài)監(jiān)測等，這些都與真實的電氣自動化運行過程相一致，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R與實踐過程進行綜合掌握。在電氣控制的教學(xué)中，基于虛擬平臺能夠改變傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生無法更好地追蹤故障根源的限制?；谔摂M環(huán)境的電氣運行數(shù)據(jù)，學(xué)生可以更加全面和細(xì)致地進行PLC編輯程序的檢驗，準(zhǔn)確判斷程序中是否存在漏洞和錯誤等[3]。虛擬實驗系統(tǒng)，根據(jù)教學(xué)要求可以自由選擇相關(guān)數(shù)據(jù)進行場景呈現(xiàn)，如電氣控制教學(xué)中，老師調(diào)式好硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)后，就可以設(shè)置虛擬教學(xué)的各種參數(shù)和變量，而虛擬實驗平臺就可以根據(jù)這些參數(shù)來形成對應(yīng)的仿真畫面，使得畫面模擬的自動控制生產(chǎn)場景打破單一固定的局限，可以通過三維立體的動態(tài)過程予以展示，學(xué)生也可以接觸到各種不同的電氣控制情況，提高電氣技術(shù)的實踐水平。

二、虛擬仿真電氣教學(xué)實施途徑

（一）教學(xué)需求分析

汽車職業(yè)技術(shù)院校在電氣控制教學(xué)中，利用虛擬仿真技術(shù)能夠更好地開展需求分析。電氣控制是汽車領(lǐng)域的重要技術(shù)，專業(yè)性非常強，給學(xué)生帶來較大的學(xué)習(xí)困難。在電氣教學(xué)中，利用虛擬仿真技術(shù)，可以更好地將理論知識融入到實踐環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生較好掌握汽車結(jié)構(gòu)、電氣控制模塊、電氣運行原理等[4]。學(xué)生基于虛擬仿真學(xué)習(xí)，對于所學(xué)知識和技能存在的不足和漏洞也有了一個更為清晰的認(rèn)知，從而知道自己應(yīng)當(dāng)補充和糾正哪些知識，學(xué)生對于電氣控制教學(xué)的需求更加明確，也能夠使老師針對需求來強化教學(xué)重點。

（二）教學(xué)模式優(yōu)化

虛擬仿真技術(shù)可以優(yōu)化教學(xué)模式，在電氣控制教學(xué)中轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)理念，讓課堂成為學(xué)生熟悉職業(yè)崗位的重要媒介。在虛擬仿真技術(shù)支持下，電氣控制教學(xué)過程可以進行細(xì)化分解，學(xué)生能夠直觀看到宏觀和微觀兩個層面的知識內(nèi)容，使得學(xué)生能夠?qū)﹄姎鈱嵺`方法有一個更加深入的體驗。如汽車儀表等電氣結(jié)構(gòu)，可以分解為更加直觀易懂的框架、部件等，對于汽車電氣故障也能夠進行模擬，使得學(xué)生全面掌握汽車電路的設(shè)計、電氣結(jié)構(gòu)的位置和功能運行等[5]。

（三）教學(xué)過程控制

基于虛擬仿真技術(shù)，可以幫助電氣控制教師更好地控制教學(xué)過程。虛擬仿真技術(shù)是基于信息技術(shù)、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等實現(xiàn)的，學(xué)生在模擬電氣控制過程時，所有的實踐數(shù)據(jù)都是實時傳遞到老師的教學(xué)模塊當(dāng)中，并動態(tài)分析學(xué)生對知識和技能的掌握情況。老師可以根據(jù)實際的教學(xué)情況控制進度，保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，對于學(xué)生較為集中的問題，可以及時予以指導(dǎo)和補充，使學(xué)生的綜合實踐素質(zhì)得以提升。

三、結(jié)束語

電氣控制科目教學(xué)要注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，通過構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)平臺系統(tǒng)，能夠為學(xué)生提供與真實操作環(huán)境一致的仿真虛擬環(huán)境，使學(xué)生能夠更好地將所學(xué)理念運用于實踐當(dāng)中。在電氣控制虛擬實驗系統(tǒng)和PLC控制虛擬實驗系統(tǒng)支持下，教師能夠較好完成教學(xué)需求分析、教學(xué)模式優(yōu)化以及教學(xué)過程控制，從而提高教學(xué)質(zhì)量。