仿真軟件與電氣專業教學研究

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1仿真軟件在教學中的應用

1.1仿真軟件教學模式

仿真軟件的教學應用改變了傳統的課堂教學模式。在電氣控制線路教學中，先理論后實踐的傳統教學讓學生理論學得很空洞，且在技能實踐時與理論結合不緊密，不能達到應有的教學和學習效果。在仿真軟件的輔助下，特改變了教學模式，借助仿真軟件的仿真實踐手段，將理論和實踐進行綜合學習，這樣能實時地對理論進行驗證，加深理論學習的效果，促進技能實踐能力的提高。具體在教學中，采用了以下方式。教師布置學習課題后，學生針對課題要求進行電氣回路設計；學生在教師的引導下，以前面所學的知識為基礎，設計完成基本符合課題要求的電路圖；然后使用仿真軟件進行電路圖繪制，繪制完成后進行仿真檢測，驗證電路圖的準確性；若仿真檢測出現問題，教師引導學生分析問題，學生針對問題進行修改，再進行仿真檢測，直至仿真通過；仿真通過后進行設備虛擬接線，然后仿真運行，接線仿真通過后，再由學生進行實物接線操作。教學流程如圖1所示。

1.2仿真軟件教學應用實例

本文以“具有過載保護的自鎖正轉控制線路”的教學為例，介紹仿真軟件在教學中的應用情況。該課題教學分為兩部分內容，第一部分是根據要求進行電路圖設計、繪制和仿真調試；第二部分是根據仿真通過的電路接線圖進行實物接線。在本文中，主要介紹第一部分的教學內容。學生根據課題要求設計好電路圖后，便在仿真軟件中進行電路圖繪制，本電路中使用的仿真元器件有電源、斷路器、保險絲、交流接觸器、熱繼電器、按鈕開關和電動機，根據課題的需求，連接好主電路和輔助控制電路，主電路由三個保險絲出來接交流接觸器主觸頭，再接熱繼電器的主觸頭（本課題中使用的熱繼電器用于電動機過載時，自動切斷電動機的電源，使電動機停轉，實現保護），最后接交流電動機；輔助控制電路由保險絲出來串接熱繼電器的輔助常閉觸頭、常閉按鈕開關、常開按鈕開關和交流接觸器線圈，最后接回另一個保險絲，其中為實現自鎖控制，需將交流接觸器的輔助常開觸頭和常開按鈕開關并聯連接。電路符號圖如圖2所示。電路圖繪制完成后，便可進行仿真檢測（實際上，在使用仿真軟件的過程中，隨時都可以進行仿真測試）。仿真情況下，會模擬通電，先合上總開關（斷路器），然后按下啟動按鈕開關SB2，即可看到仿真效果。仿真軟件運行情況下，連接導線在通電時會以彩色線條表示，仿真效果圖如圖3所示，交流接觸器的線圈通電時以紅色表示，電動機正常運轉時以旋轉的紅色葉片動畫表示。若電路圖繪制存在錯誤，仿真就會失敗，需要分析具體原因。電路符號圖仿真通過后，進行虛擬實物配線圖接線仿真，由軟件提供的相應虛擬電氣元器件進行接線。仿真軟件的虛擬元器件均提供相應的接線柱，并有單獨的接線端子可供使用（該仿真軟件提供的虛擬實物圖可看清元器件內部節點工作原理，并在仿真時可觀察到元器件內部節點的運作狀態）。虛擬實物接線圖完成后如圖4所示，基本可看清主要電氣元件的內部原理。接線完成后，即可進行仿真運行。接線圖中的連接電線較粗，仿真很形象，可觀察到通電時各電氣元件內部的動作過程，仿真效果圖如圖5所示。虛擬實物仿真圖中也形象地演示了電流流過的情況，以有顏色的線表示有電流通過，交流接觸器的線圈通電以紅色表示，且以旋轉的動畫表示電動機通電運轉的狀態。若仿真未通過，可對照符號圖查看實物接線圖，查找問題，直至仿真通過。電路符號圖和虛擬實物接線圖仿真完成后，學生基本都能對照虛擬實物接線圖連接實物圖，在技能實踐中通電運行的一次成功率較高。利用仿真軟件有利于提高學生的學習興趣。仿真軟件形象生動、有一定的交互性，能對學生學習過程中想到和提出的電路設計思路和方法進行模擬驗證，通過軟件仿真，學生可以直接觀察到設想所產生的結果，驗證自己的想法，從而激發學生的思考能力和創造能力，增強學生的學習興趣。將仿真軟件應用于教學，有利于降低教學成本。仿真軟件能多次重復教學，且可根據技術的發展進行改進和升級，無須消耗任何材料。學生仿真成功后再進行實踐操作，可大大降低實踐操作錯誤的情況，減少電氣元件和電線等教學硬件資源的損失。仿真軟件教學能有效解決教學難題，并降低實訓操作的危險性。對于教學中遇到的難點問題，可通過仿真軟件進行驗證和講解；對于危險性較大的課題學習，通過仿真軟件進行教學和學習，避免危險性事件的發生。

2結語

筆者在教學實踐中采用了仿真軟件E-ELEQ和實踐教學相結合的教學模式，取得了一定的教學效果，設計了仿真軟件教學模式，并以教學實例對這一教學模式進行了說明，最后根據實際教學情況分析指出仿真軟件教學給電氣專業教學帶來的應用效率。仿真軟件教學技術的應用，將推動電氣專業教學模式的改革，成為電氣專業教學中的一種重要手段。

作者：楊朋單位：荊門技師學院