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仿真软件与电气专业教学研究

1仿真软件在教学中的应用

1.1仿真软件教学模式

仿真软件的教学应用改变了传统的课堂教学模式。在电气控制线路教学中,先理论后实践的传统教学让学生理论学得很空洞,且在技能实践时与理论结合不紧密,不能达到应有的教学和学习效果。在仿真软件的辅助下,特改变了教学模式,借助仿真软件的仿真实践手段,将理论和实践进行综合学习,这样能实时地对理论进行验证,加深理论学习的效果,促进技能实践能力的提高。具体在教学中,采用了以下方式。教师布置学习课题后,学生针对课题要求进行电气回路设计;学生在教师的引导下,以前面所学的知识为基础,设计完成基本符合课题要求的电路图;然后使用仿真软件进行电路图绘制,绘制完成后进行仿真检测,验证电路图的准确性;若仿真检测出现问题,教师引导学生分析问题,学生针对问题进行修改,再进行仿真检测,直至仿真通过;仿真通过后进行设备虚拟接线,然后仿真运行,接线仿真通过后,再由学生进行实物接线操作。教学流程如图1所示。

1.2仿真软件教学应用实例

本文以“具有过载保护的自锁正转控制线路”的教学为例,介绍仿真软件在教学中的应用情况。该课题教学分为两部分内容,第一部分是根据要求进行电路图设计、绘制和仿真调试;第二部分是根据仿真通过的电路接线图进行实物接线。在本文中,主要介绍第一部分的教学内容。学生根据课题要求设计好电路图后,便在仿真软件中进行电路图绘制,本电路中使用的仿真元器件有电源、断路器、保险丝、交流接触器、热继电器、按钮开关和电动机,根据课题的需求,连接好主电路和辅助控制电路,主电路由三个保险丝出来接交流接触器主触头,再接热继电器的主触头(本课题中使用的热继电器用于电动机过载时,自动切断电动机的电源,使电动机停转,实现保护),最后接交流电动机;辅助控制电路由保险丝出来串接热继电器的辅助常闭触头、常闭按钮开关、常开按钮开关和交流接触器线圈,最后接回另一个保险丝,其中为实现自锁控制,需将交流接触器的辅助常开触头和常开按钮开关并联连接。电路符号图如图2所示。电路图绘制完成后,便可进行仿真检测(实际上,在使用仿真软件的过程中,随时都可以进行仿真测试)。仿真情况下,会模拟通电,先合上总开关(断路器),然后按下启动按钮开关SB2,即可看到仿真效果。仿真软件运行情况下,连接导线在通电时会以彩色线条表示,仿真效果图如图3所示,交流接触器的线圈通电时以红色表示,电动机正常运转时以旋转的红色叶片动画表示。若电路图绘制存在错误,仿真就会失败,需要分析具体原因。电路符号图仿真通过后,进行虚拟实物配线图接线仿真,由软件提供的相应虚拟电气元器件进行接线。仿真软件的虚拟元器件均提供相应的接线柱,并有单独的接线端子可供使用(该仿真软件提供的虚拟实物图可看清元器件内部节点工作原理,并在仿真时可观察到元器件内部节点的运作状态)。虚拟实物接线图完成后如图4所示,基本可看清主要电气元件的内部原理。接线完成后,即可进行仿真运行。接线图中的连接电线较粗,仿真很形象,可观察到通电时各电气元件内部的动作过程,仿真效果图如图5所示。虚拟实物仿真图中也形象地演示了电流流过的情况,以有颜色的线表示有电流通过,交流接触器的线圈通电以红色表示,且以旋转的动画表示电动机通电运转的状态。若仿真未通过,可对照符号图查看实物接线图,查找问题,直至仿真通过。电路符号图和虚拟实物接线图仿真完成后,学生基本都能对照虚拟实物接线图连接实物图,在技能实践中通电运行的一次成功率较高。利用仿真软件有利于提高学生的学习兴趣。仿真软件形象生动、有一定的交互性,能对学生学习过程中想到和提出的电路设计思路和方法进行模拟验证,通过软件仿真,学生可以直接观察到设想所产生的结果,验证自己的想法,从而激发学生的思考能力和创造能力,增强学生的学习兴趣。将仿真软件应用于教学,有利于降低教学成本。仿真软件能多次重复教学,且可根据技术的发展进行改进和升级,无须消耗任何材料。学生仿真成功后再进行实践操作,可大大降低实践操作错误的情况,减少电气元件和电线等教学硬件资源的损失。仿真软件教学能有效解决教学难题,并降低实训操作的危险性。对于教学中遇到的难点问题,可通过仿真软件进行验证和讲解;对于危险性较大的课题学习,通过仿真软件进行教学和学习,避免危险性事件的发生。

2结语

笔者在教学实践中采用了仿真软件E-ELEQ和实践教学相结合的教学模式,取得了一定的教学效果,设计了仿真软件教学模式,并以教学实例对这一教学模式进行了说明,最后根据实际教学情况分析指出仿真软件教学给电气专业教学带来的应用效率。仿真软件教学技术的应用,将推动电气专业教学模式的改革,成为电气专业教学中的一种重要手段。

作者:杨朋单位:荆门技师学院

 

  发布时间:2014/4/15 14:21:09  阅读人次