電機拖動實驗教學虛擬仿真軟件應用
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［摘要］淺析虛擬仿真軟件在電機拖動實驗教學中的應用，采用理論結合實際的方法，深入挖掘當前高職學生的特點以及目前實驗教學中的突出問題，邊研究，邊實踐，邊改善，力求取得突出的效果。
隨著當前職業(yè)教育課程改革的發(fā)展和教學理念的改變，突出應用型人才的培養(yǎng)，更好地培養(yǎng)出更適合企業(yè)崗位需求的人才。這就需要高職院校的工科實驗室不斷壯大，老師不僅要具有深厚的理論知識，還需要較為嫻熟的實踐技能。高職院校的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)一大批生產(chǎn)、服務第一線的高素質(zhì)勞動者和實用人才。因此，虛擬仿真軟件應用到專業(yè)課程的教學環(huán)節(jié)很有必要，通過足夠的仿真實驗，不斷提升學生的動手實踐能力，學生才能真正掌握該學科的知識精髓。本文以電機拖動這門課程為例，分析、闡述虛擬仿真軟件的運用。
一、教學現(xiàn)狀分析
電機拖動這門課程，是針對本學院機電一體化技術專業(yè)、工業(yè)機器人專業(yè)的學生開設的一門專業(yè)必修課程。該課程屬于理實一體化課程，需要學生進行動手實踐操作，以幫助學生牢固掌握理論知識，不斷提升其自身綜合素質(zhì)。結合實訓室的實際情況，為保證每位學生的實際操作效果，挖掘其中存在的一些問題。
（一）當前學校實驗室的資源設備普遍存在設備與學生人數(shù)不匹配的情況對班級總體人數(shù)而言，學生人數(shù)遠遠多于設備數(shù)量。因此，為了滿足學生一人一設備的條件，目前采取的方法主要以分組教學實踐為主。這樣還是無法實現(xiàn)在規(guī)定教學學時內(nèi)，讓每一位學生真正獨立操作的目標，學生的實際掌握程度無法正確評估。
（二）實驗時間長而實驗課時少電機拖動課程中有些實驗所需時間較長，如變壓器方面的實驗，有變壓器的空載運行實驗、變壓器的負載運行實驗，并要求對兩項實驗進行比較。學生經(jīng)過分組之后，完成這兩個實驗并記錄實驗過程中的多項數(shù)據(jù)，最后進行比較和分析。這就產(chǎn)生了真實實驗時間長與課程實驗課時設置過短的矛盾，通常采用視頻或者圖片演示來折中處理，這樣不利于學生對實驗原理的理解，實際影響實驗教學效果。
（三）實驗教學內(nèi)容的學習方法有待提高相關電機拖動實驗的實訓設備儀器少，因此需要改進實驗教學方法，不能采用以實訓設備為主的實踐教學手段，而增加虛擬仿真軟件這一新的實踐教學方法。在這里我們主要介紹宇龍機電仿真軟件這一虛擬仿真軟件，不僅可以運用在電機拖動實驗教學中，同時還能運用在電氣控制與PLC技術課程和液壓與氣動技術課程中。與傳統(tǒng)的實訓設備相比較，宇龍機電仿真軟件的可操作性更高、趣味性更強，能讓原本枯燥的理論知識通過仿真軟件更加生動地展現(xiàn)在學生的眼前，不僅提升了學生的學習興趣，更讓復雜的設備操作借助生動易學的方式使學生更易掌握。
二、虛擬仿真軟件在實驗教學中的應用
（一）目的和思路電機拖動作為一門專業(yè)必修課，它起到了承上啟下的作用，不僅是對專業(yè)基礎課知識的拓展，還要緊密銜接后續(xù)的專業(yè)課程的內(nèi)容。因此，學習該課程的主要目的有以下幾點：（1）需要學生端正學習態(tài)度，規(guī)范學習習慣，更加系統(tǒng)地學習該課程的理論知識。（2）不斷增強趣味性和生動性，引導學生運用自身所學技能解決實際問題。（3）充分激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的主觀能動性，緊密聯(lián)系教師的教導，起到事半功倍的作用。最終使我們的學生不僅掌握了專業(yè)知識，還提升了自身的專業(yè)技能，達到實踐和理論相結合的目的?！耙苑諡樽谥迹跃蜆I(yè)為導向，以學生為中心”是所有職業(yè)教育的理念?？v觀機電類實踐課程的特點，摒棄傳統(tǒng)的教學方法，并提出學生積極主動學習和教師用多方位教學模式開展電機拖動課程的教學思路。教師在教授專業(yè)知識的同時，引導學生培養(yǎng)自主學習的能力，更加全面地促進學生實踐技能的發(fā)展。因此，通過運用宇龍機電仿真軟件的教學方式，只需要機房就能解決設備少學生多的問題，最重要的是能培養(yǎng)學生的思維方法，有利于直接提升學習的效率。
（二）宇龍機電仿真軟件的概述宇龍機電控制仿真軟件是由上海宇龍軟件工程有限公司開發(fā)，適用于本校機電一體化技術專業(yè)、工業(yè)機器人技術專業(yè)及其他相關專業(yè)課程的實驗和實訓教學。該仿真軟件主要適用于電機拖動基礎、液壓與氣動技術、電氣控制與PLC技術三門專業(yè)課程的仿真實驗實訓，可以完成以下教學內(nèi)容：（1）完成各種電路、氣路、液路的搭建，并進行電壓、電流、壓力和流量的測試及計算。（2）涵蓋歐姆龍、西門子、三菱三大系列的PLC部件，完成維修電工中級和高級以及日常教學編制相應PLC程序，更加直觀地表現(xiàn)控制對象的自動控制。（3）針對常用機床電氣故障案例的排故，能夠解決教學過程中的日常故障，緊密聯(lián)系實際問題，真正掌握排故方法。
（三）宇龍機電仿真軟件的實際應用本軟件主要解決電氣部分的電路搭建，以及控制對象電動機的運行方式。首先安裝好軟件，在桌面形成該軟件的快捷方式，該軟件需要插入對應的加密狗才能使用，主要分為單機版和聯(lián)機版。以教師身份登入，并輸入相應的密碼，等待數(shù)秒聯(lián)機后，點擊“宇龍機電控制仿真軟件”的圖標，彈出如下登錄界面（如圖1）：進入程序后，默認進入的是“宇龍機電控制仿真軟件”的“機電控制系統(tǒng)”功能界面，如圖2所示窗口，空白部分即為機電控制仿真平臺：在以上仿真軟件的界面上，可以滿足電機拖動課程實踐教學中的各類實驗。以三相鼠籠式異步電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)控制電路為例，圖3是原理接線圖，圖4是宇龍機電仿真軟件的繪制圖。學生在“機電控制系統(tǒng)”功能界面中，點擊左邊“元器件”即可選擇所需的元器件，有接觸器、熔斷絲、繼電器、開關、電動機等。選中后，通過點擊鼠標左鍵即可安放至右邊繪圖區(qū)域；通過選擇工具欄中的“導線”，即可完成各個元器件之間的連接，如圖5所示。最后，點擊工具欄上“”即可運行機電控制仿真平臺；點擊“”即可停止機電控制仿真平臺；點擊“”為可視圖切換，即可查看元器件的接線圖，再點擊可還原為實物圖。整個過程需要注意一些細節(jié)部分，比如說：（1）主電路選取的導線電纜規(guī)格為1*1.5，28A，控制電路則選擇導線電纜規(guī)格為1*1，22A；（2）接觸器的型號規(guī)格由默認的110V修改成380V，否則在運行過程中接觸器過熱導致燒毀；（3）選擇的元器件默認名稱都是一樣的，需要有所區(qū)別的話，需要選中該元器件，點擊鼠標右鍵，選擇屬性，即可修改成需要的元器件名稱。上述虛擬仿真流程結束后，學生可以對電機拖動課程實驗“元器件的認識、安裝，導線的選擇、連接及運行仿真軟件”的整個流程有非常清晰的認識。
三、“課證賽結合”的培養(yǎng)方案及實踐
“課證賽結合”主要是指所學課程與相對應的專業(yè)技能證書以及專業(yè)性競賽相結合，通過“以賽促教，以賽促學”，使得學生更加系統(tǒng)地掌握理論知識，鍛煉學生的綜合實踐能力，使其從中積累經(jīng)驗，為后續(xù)學習和進入社會工作打好基礎?，F(xiàn)學校很重視每年技能節(jié)的舉辦，這同時也是檢驗教師的教學成果，鼓勵更多的學生和教師參與進來，不斷結合實踐生產(chǎn)獲得更多的實際經(jīng)驗。在此基礎上，從中挑選拔尖的學生，以資鼓勵，并且為“世界技能大賽上海市選拔賽”和“全國職業(yè)院校技能大賽”儲備人才?！罢n證賽結合”的培養(yǎng)模式能較為全面地培養(yǎng)學生的綜合能力，提供更多的機會給有實才、感興趣的學生，由專業(yè)教師鼎力指導，在各類市賽和國賽中展現(xiàn)他們的才能，取得不俗的成績。
四、結論
本文主要探討了虛擬仿真軟件在電機拖動課程中的應用，滿足了學生更加真實的體驗，更加具有生動性，是一種新的教學方法，同時解決了由于設備資源的缺少而帶來的教學難題，教學成本大大減少，最終提升了實驗教學質(zhì)量。
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作者：許玉婷 單位：上海東海職業(yè)技術學院
