仿真軟件在職業(yè)院校教學(xué)改革中的應(yīng)用研究

滿 莎

（湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410151）

仿真軟件在職業(yè)院校教學(xué)改革中的應(yīng)用研究

滿 莎

（湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410151）

近年來，隨著多媒體技術(shù)在職業(yè)院校教學(xué)中的普及，越來越多的仿真軟件被引入到電氣自動(dòng)化、機(jī)械制造自動(dòng)化專業(yè)的課堂教學(xué)中，為學(xué)校提供了低成本、高效率的教學(xué)手段，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高了教學(xué)質(zhì)量。但其還存在一定不足，如對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中的一些問題，仿真軟件仍難以解決。

仿真軟件 職業(yè)院校 應(yīng)用

隨著社會(huì)對(duì)技能型人才需求的增加及對(duì)技能型人才要求的提高，許多高、中職院校、技工學(xué)校紛紛進(jìn)行教學(xué)改革，力求學(xué)生在校所學(xué)內(nèi)容與相關(guān)工作接軌，使學(xué)生畢業(yè)后，能滿足社會(huì)工作需求。目前，傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容難以滿足社會(huì)的需求，其必須向新技術(shù)新工藝的內(nèi)容轉(zhuǎn)變，這對(duì)職業(yè)教育提出了更高要求。首先，實(shí)驗(yàn)條件受到制約，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購置、使用、維護(hù)費(fèi)用使學(xué)校難以承受，如《PLC可編程序控制器》課程中，一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的價(jià)格一般在幾萬到十幾萬左右，而《數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用》的課程，除配備基本的試驗(yàn)臺(tái)外，還要配備其他材料，但這些材料價(jià)格都較高，一把普通的刀具就在千元以上，對(duì)資金來源缺乏充足保障的部分學(xué)校來說，給每位學(xué)生提供足夠的實(shí)訓(xùn)設(shè)備顯然不現(xiàn)實(shí)。其次，高、中職院校與技工學(xué)校學(xué)生的抽象思維往往較差，因此，學(xué)生往往覺得很多基本理論都晦澀難懂。而仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用，能較好地解決這些問題。利用仿真軟件來進(jìn)行仿真，既增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，又能解決學(xué)生對(duì)實(shí)際應(yīng)用知識(shí)欠缺的問題，還能為學(xué)校節(jié)省大量資金。

因此，對(duì)職業(yè)院校而言，將仿真軟件引入教學(xué)，一方面可以使理論和實(shí)踐有效銜接，幫助學(xué)生更好地理解所學(xué)知識(shí)，另一方面，又可以降低實(shí)訓(xùn)消耗，增加學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，提高其操作的熟練程度。

1 仿真軟件的可行性

仿真分為物理仿真和計(jì)算機(jī)仿真，物理仿真雖然形象直觀，但需要硬件的支撐，而計(jì)算機(jī)仿真只對(duì)計(jì)算機(jī)有一定要求，可以重復(fù)使用，且不用擔(dān)心硬件損壞。目前，絕大多數(shù)學(xué)校都有計(jì)算機(jī)室，進(jìn)行仿真教學(xué)十分便利，特別是職業(yè)院校的一些常設(shè)專業(yè)，如電工、數(shù)控等，完全可以在教學(xué)過程中引入仿真軟件，在達(dá)到節(jié)能降耗目的的同時(shí)，提高學(xué)生實(shí)訓(xùn)操作的熟練程度，解決實(shí)習(xí)材料和實(shí)習(xí)工位不足帶來的種種問題。例如，《電子技術(shù)》中的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，可以用計(jì)算機(jī)仿真代替硬件仿真，且能取得較好的教學(xué)效果。一些職業(yè)院校的數(shù)控專業(yè)，大多使用宇龍仿真軟件進(jìn)行模擬訓(xùn)練。圖1為《電子技術(shù)》中電工儀表萬用表的仿真實(shí)驗(yàn)室。

2 仿真軟件應(yīng)用于職業(yè)院校教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

圖1 萬用表的仿真實(shí)驗(yàn)室

（1）仿真軟件模擬的虛擬環(huán)境與實(shí)際操作環(huán)境幾乎一致。如電工技能與實(shí)訓(xùn)的仿真軟件，元器件、線路、操作面板的布置與實(shí)物完全一致，仿真演練與實(shí)際操作相差無幾，學(xué)生在操作工程中，還能通過軟件觀察自己設(shè)計(jì)的電路動(dòng)作，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，軟件會(huì)及時(shí)提示，直到確認(rèn)答案正確后，才會(huì)出現(xiàn)仿真動(dòng)作，仿真過程形象生動(dòng)。

（2）仿真實(shí)訓(xùn)與傳統(tǒng)電化教學(xué)不同，在電化教學(xué)過程中，教師是主體，學(xué)生只是被動(dòng)地接受信息，雖然直觀形象，但缺乏一定的互動(dòng)性。而在仿真實(shí)訓(xùn)過程中，學(xué)生是主體，可以身臨其境、主動(dòng)地探索知識(shí)，不僅加深了對(duì)實(shí)習(xí)對(duì)象的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)，還大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，若遇到不懂的問題，可以及時(shí)向教師求助，加強(qiáng)了師生間的互動(dòng)。圖2為《機(jī)床電氣控制》中電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制排故仿真實(shí)驗(yàn)，虛擬環(huán)境與真實(shí)環(huán)境幾乎一致。

圖2 電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制排故仿真實(shí)訓(xùn)

（3）仿真實(shí)訓(xùn)能在保證設(shè)備和人身安全的前提下，讓學(xué)生反復(fù)多次練習(xí)，避免了對(duì)實(shí)際操作對(duì)象造成損害。如在電工實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生經(jīng)常弄錯(cuò)二極管的極性，從而導(dǎo)致接反燒毀，而在仿真實(shí)訓(xùn)中，仿真軟件不僅會(huì)給予錯(cuò)誤提示，還會(huì)演示二極管的正確測(cè)量方法，讓學(xué)生充分掌握二極管的相關(guān)知識(shí)。數(shù)控機(jī)床仿真可以在很大程度上避免工件報(bào)廢、撞刀等現(xiàn)象，同時(shí)，用聲光報(bào)警來提醒和糾正學(xué)生的操作錯(cuò)誤。

（4）將仿真實(shí)訓(xùn)引入職業(yè)院校，可以節(jié)約實(shí)訓(xùn)設(shè)備，降低教學(xué)成本。如電工實(shí)訓(xùn)仿真，以虛擬電器元件替代實(shí)際元器件，虛擬導(dǎo)線代替實(shí)際銅導(dǎo)線，極大程度上降低實(shí)習(xí)耗材的消耗。此外，還避免了因?yàn)殡娐分谐霈F(xiàn)短路、過載現(xiàn)象而導(dǎo)致設(shè)備燒毀的現(xiàn)象。

（5）仿真實(shí)訓(xùn)不用提前準(zhǔn)備實(shí)訓(xùn)材料，實(shí)訓(xùn)完成后，節(jié)省了回收和清理實(shí)訓(xùn)材料的時(shí)間?？梢詫⑦@些時(shí)間，用于總結(jié)實(shí)訓(xùn)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)上，加深學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)的認(rèn)識(shí)。在仿真實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生還可以將沒有完成的實(shí)訓(xùn)存儲(chǔ)起來，以尋找其他時(shí)間完成，是實(shí)訓(xùn)具有極大的靈活性。

3 仿真實(shí)訓(xùn)的現(xiàn)狀

利用仿真軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、驗(yàn)證，對(duì)學(xué)生容易犯的錯(cuò)誤提出警示，保證了實(shí)訓(xùn)的安全性。同時(shí)，可以利用仿真軟件對(duì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行深入研究，在該教學(xué)過程中，能提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的工作作風(fēng)。但是，再好的仿真軟件永遠(yuǎn)也代替不了實(shí)際物體，雖然它可以使抽象的物體形象化，使教學(xué)變得輕松、有趣，符合職業(yè)院校學(xué)生的特點(diǎn)，但仿真技術(shù)并不是十全十美的，其自身也存在缺陷。因此，不能完全依賴于仿真軟件，但可以結(jié)合仿真軟件教學(xué)，以強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)效果。目前，電氣仿真和數(shù)控CNC仿真較為普遍，部分正版仿真軟件價(jià)格昂貴。仿真軟件在國外職業(yè)教育領(lǐng)域發(fā)展迅速，但受軟件漢化、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等的限制，國內(nèi)引入這些仿真軟件的現(xiàn)狀不容樂觀。

職業(yè)院校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)不應(yīng)只停留在傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)模式上，仿真實(shí)訓(xùn)有助于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新能力。但傳統(tǒng)實(shí)習(xí)手段仍是職業(yè)院校培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操能力的基礎(chǔ)不可偏廢，不能因?yàn)橛辛诵陆虒W(xué)方法就摒棄傳統(tǒng)教學(xué)模式，也不能因?yàn)閭鹘y(tǒng)教學(xué)方法而不引進(jìn)新的教學(xué)手段。將傳統(tǒng)實(shí)習(xí)手段和現(xiàn)代仿真實(shí)習(xí)完美結(jié)合，培養(yǎng)出的學(xué)生能在很大程度上適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展需要。

4 仿真實(shí)訓(xùn)如何引入

將仿真實(shí)訓(xùn)引入職業(yè)院校必須具備兩個(gè)條件：一是配備足夠數(shù)量的計(jì)算機(jī)，二是選擇與專業(yè)相符合的仿真實(shí)訓(xùn)軟件。仿真實(shí)訓(xùn)基本上可以引入到職業(yè)院校的所有工種專業(yè)。但由于受各工種仿真實(shí)訓(xùn)適合程度的限制，仿真軟件在各工種的技能特點(diǎn)上受到制約，只能選擇性引入。比如，職業(yè)院校的電工相關(guān)專業(yè)可以引入電工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)仿真、電子線路測(cè)量仿真、電氣元件性能仿真、PLC控制仿真、數(shù)控仿真等。目前，數(shù)控專業(yè)的仿真軟件發(fā)展較為成熟，例如，宇龍數(shù)控仿真軟件的機(jī)床面板與實(shí)際機(jī)床完全一致，且三維仿真加工過程形象逼真，學(xué)生可以更加直觀形象地感受數(shù)控機(jī)床的實(shí)際加工過程，此外，化工仿真、汽駕仿真和電力系統(tǒng)仿真也相對(duì)成熟。

5 仿真實(shí)訓(xùn)的注意事項(xiàng)

作為一種新的教學(xué)模式，仿真實(shí)訓(xùn)可以給教學(xué)提供多種便利，但需要指出：仿真實(shí)訓(xùn)不是傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)，其不能替代對(duì)實(shí)際對(duì)象的操作。其表現(xiàn)如下：（1）不管是采用計(jì)算機(jī)仿真還是物理仿真，只能是模擬實(shí)際操作對(duì)象，而不能代替實(shí)際操作；（2）在職業(yè)教學(xué)領(lǐng)域中，一些仿真軟件由于受工種技能特點(diǎn)的制約，仿真水平還有待提高；（3）職業(yè)院校的部分工種專業(yè)仿真難度大，仿真實(shí)訓(xùn)過程不能達(dá)到預(yù)期實(shí)訓(xùn)要求。因此，將仿真實(shí)訓(xùn)引入職業(yè)院校，只能在一定工種范圍內(nèi)作為一種節(jié)能降耗的手段進(jìn)行。需要注意的是，仿真實(shí)訓(xùn)只能模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，容易使學(xué)生安全觀念淡簿，必須通過實(shí)際操作來糾正。無論是哪個(gè)工種哪個(gè)專業(yè)采用仿真實(shí)訓(xùn)，都要讓學(xué)生有足夠的時(shí)間進(jìn)行實(shí)際操作練習(xí)，讓學(xué)生掌握實(shí)際操作的同時(shí)，對(duì)仿真實(shí)訓(xùn)進(jìn)行檢驗(yàn)。

[1]劉國華.通信電子線路實(shí)踐教程-設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015.

[2]唐蒲華.機(jī)電液一體化課程實(shí)踐教學(xué)方式的研究[J].內(nèi)江科技，2014，（7）.

[3]劉丹.Proteus仿真技術(shù)在光電傳感器教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國電力教育，2013，(30)：130.

The Research on Application of Simulation Software in Teaching Reform of Vocational Colleges

MAN Sha
(College of Electrica l Engineering, Hunan Mechanical and Electrical Polytechnic, Changsha 410151)

In recent years, with the popularization of multimedia technology in the teaching of Vocational college, more and more simulation software is introduced into the teaching reform, especially in the clas sroom teaching of electrical automation and mechanical manufacturing automation, to provide the sc hool with low cost and high efficiency of teaching m ethods, stimulate the enthusiasm and initiative of s tudents learning, im prove the quality of teaching. But for some of the problems in production, the simulation software is still difficult to s olve, which has certain advantages and disadvantages.

simulation software,Vocational Colleges, application

湖南省職業(yè)院校教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（ZJC2013057）。