電工實(shí)訓(xùn)課程中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的日漸成熟,其成為高校實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)室的輔助教學(xué)也必將成為一種趨勢。如何將這些先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真手段運(yùn)用到高校的電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去,使之為教學(xué)服務(wù),提高教學(xué)質(zhì)量,是高校教師所面臨的一個新課題。

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；電工；實(shí)訓(xùn)教學(xué)

1項(xiàng)目的意義、現(xiàn)狀分析

2014年,在學(xué)校的大力支持下,我中心擴(kuò)建了電工實(shí)訓(xùn)室,學(xué)校結(jié)合實(shí)際情況,選用合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,并配套和完善了實(shí)訓(xùn)室硬件設(shè)施,使實(shí)訓(xùn)室成為了我校工科學(xué)生電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)基地，并為之創(chuàng)造了良好條件。同時，實(shí)訓(xùn)室配備了計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化實(shí)訓(xùn)教學(xué),并提供了計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)軟件（宇龍機(jī)電仿真軟件）的教學(xué)環(huán)境和條件。在電工實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)過程中引入計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)平臺后，學(xué)生可進(jìn)行一些虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，其意義也是對傳統(tǒng)電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)的一種有利的補(bǔ)充，是對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的充實(shí)與改進(jìn)。使用計(jì)算機(jī)仿真軟件作為實(shí)訓(xùn)平臺，利用其元器件全、界面直觀、操作方便、電路分析手段完備等特點(diǎn)，學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)，自主在模擬實(shí)驗(yàn)臺上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，待設(shè)計(jì)成熟后，再在實(shí)物設(shè)備上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣可以大大提高學(xué)生的效率和興趣。利用仿真實(shí)驗(yàn)平臺，可以充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，對于某些不易觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行仿真分析，可保存仿真結(jié)果、以做進(jìn)一步的分析和處理，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理方便快捷，提升了實(shí)驗(yàn)水平，更有利于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和分析。但由于各種原因也出現(xiàn)了一些問題。具體如下:（1）實(shí)訓(xùn)對象范圍狹窄：目前，我校電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)僅面向全校理工類專業(yè)同一屆學(xué)生（大二或大三年級）學(xué)生開設(shè)。實(shí)訓(xùn)對象范圍狹窄，不能夠?qū)崿F(xiàn)大學(xué)四年不間斷的教學(xué)目標(biāo)。另外我們的實(shí)訓(xùn)室還沒有達(dá)到完全開放，對于一些創(chuàng)新能力較強(qiáng)的學(xué)生，不能提供一個良好的平臺。（2）教學(xué)內(nèi)容偏少：在電工電子實(shí)訓(xùn)課程中，電子工藝實(shí)訓(xùn)十幾年來一直以組裝調(diào)試收音機(jī)項(xiàng)目進(jìn)行,實(shí)訓(xùn)內(nèi)容已顯得陳舊。2010年起中心嘗試將室內(nèi)配線納入其中。目前電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容有：1）常用電工工具的使用；2）導(dǎo)線的常用連接；3）室內(nèi)照明線路：一地控制和兩地控制；4）機(jī)床電路。電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)剛剛起步，該課程設(shè)置內(nèi)容不夠豐富，略顯簡單。不能完全滿足大學(xué)本科生的求知和自主創(chuàng)新欲望。2013年引入了機(jī)電實(shí)訓(xùn)仿真軟件，采用虛擬仿真技術(shù)，我們只需要計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)房就能完成很多實(shí)驗(yàn)。2014年又投入140萬進(jìn)行了電工實(shí)訓(xùn)平臺基地建設(shè)，擴(kuò)大了電工實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)的空間。（3）教學(xué)模式與手段使主體作用不能得到充分發(fā)揮：在之前的電工實(shí)訓(xùn)中，由于課程內(nèi)容和實(shí)訓(xùn)設(shè)備局限性，大大限制了同學(xué)們自由發(fā)揮的空間。一些基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的同學(xué)完成規(guī)定項(xiàng)目后，意猶未盡。還想做一些其它感興趣的、實(shí)用性較強(qiáng)的電路實(shí)訓(xùn)也只能望而嘆息?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)的教學(xué)模式使主體作用得不到充分發(fā)揮。教學(xué)方法與手段不能充分調(diào)動學(xué)生積極性。利用模擬仿真技術(shù)進(jìn)行理論教學(xué)，可以將復(fù)雜問題簡單化，抽象問題形象化，理性知識感性化，讓我們的學(xué)生在理論學(xué)習(xí)時不感到枯燥，調(diào)動起他們的思維，讓學(xué)生在不斷的探索中學(xué)習(xí)。在電工實(shí)訓(xùn)平臺上，學(xué)生可以自主操作，提升了學(xué)習(xí)的主動性，也增強(qiáng)了創(chuàng)新意識。此項(xiàng)目的順利進(jìn)行，不僅是我們教學(xué)理念的創(chuàng)新，教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新，也是教學(xué)體制的創(chuàng)新。使我校的基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)逐步的向現(xiàn)代化、多元化、多層次、開放式的方向轉(zhuǎn)化。構(gòu)建與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平相適應(yīng)的基礎(chǔ)工程訓(xùn)練平臺。

2項(xiàng)目實(shí)施方案及實(shí)施計(jì)劃

2.1研究與改革的內(nèi)容、目標(biāo)和擬解決的關(guān)鍵問題

（1）研究與改革的內(nèi)容和目標(biāo)：1）改革原有“教學(xué)、實(shí)操”實(shí)踐教學(xué)模式，引入仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，按照創(chuàng)新理念培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建“教學(xué)、仿真、實(shí)操”電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式。同步優(yōu)化電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容；2）改革目標(biāo)以突出學(xué)生的自我參與，體現(xiàn)技能訓(xùn)練的操作性、過程性、情景性、交互性，使學(xué)生了解工作場景、熟悉操作步驟、規(guī)范操作方法、培養(yǎng)職業(yè)意識；3）新引入的仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺，可以擴(kuò)大學(xué)生的實(shí)訓(xùn)范圍，為一些對電工方面感興趣、創(chuàng)新能力較強(qiáng)的學(xué)生，提供一個良好的開放式平臺。（2）擬解決的關(guān)鍵問題：優(yōu)化以創(chuàng)新理念為培養(yǎng)目標(biāo)的電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，確立“教學(xué)、仿真、實(shí)操”一體化電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，優(yōu)化電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，修訂并編寫教學(xué)大綱、教案、講義等

2.2實(shí)施方案方法及可行性分析

實(shí)施方案方法：（1）前期調(diào)研，即研究、分析當(dāng)前多所高等院校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以及通過對老師學(xué)生的調(diào)查，了解對新實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目內(nèi)容、教學(xué)模式及課程安排的意見和建議；（2）分析總結(jié)，即該專業(yè)教師對提出的意見和建議進(jìn)行分析研究，總結(jié)出適合我校電工實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)內(nèi)容和課程體系，找出以創(chuàng)新理念為培養(yǎng)目標(biāo)“教學(xué)、仿真、實(shí)操”一體化電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)方法與手段；（3）實(shí)踐嘗試，即根據(jù)初步確定的方案進(jìn)行小范圍實(shí)踐嘗試，將出現(xiàn)的問題再進(jìn)行整理分析總結(jié)；（4）優(yōu)化確定：將實(shí)踐嘗試中的問題進(jìn)行整改，優(yōu)化課程體系和教學(xué)模式。使教學(xué)體系更加完善?？尚行苑治觯何一噩F(xiàn)擁有2個電工實(shí)訓(xùn)室，電工仿真機(jī)房和電工實(shí)訓(xùn)平臺也基本就緒，能滿足140多學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作和理論學(xué)習(xí)。為本項(xiàng)目的順利進(jìn)行提供有力的保障。

3項(xiàng)目預(yù)期的成果和效果

該項(xiàng)目最終將在全校所有理工科類專業(yè)實(shí)施，最大限度的讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)獨(dú)立動手能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。受益人數(shù)每年約4000人。

4本項(xiàng)目的特色與創(chuàng)新之處

本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處在于針對我校電工實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)現(xiàn)狀及其存在的問題，秉承傳統(tǒng)與時俱進(jìn)，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)，確立一套適合我校實(shí)際教學(xué)情況的以創(chuàng)新理念為培養(yǎng)目標(biāo)的“教學(xué)、仿真、實(shí)操”一體化電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式。優(yōu)化了我校電工實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)內(nèi)容。通過對電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)全方位的優(yōu)化改革，切實(shí)地提高我校理工科類學(xué)生的實(shí)踐動手能力和就業(yè)競爭力。

作者：馮強(qiáng) 單位：內(nèi)蒙古科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心