電氣運(yùn)行與控制專業(yè)仿真教學(xué)研究

近年來，隨著計(jì)算機(jī)在中職學(xué)校教學(xué)的普及和仿真技術(shù)的成熟，社會(huì)對(duì)高端技能型人才的需求量增加，對(duì)學(xué)生要求提高。中職學(xué)校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，開始由單一的實(shí)訓(xùn)向多元化的實(shí)訓(xùn)結(jié)合的方式轉(zhuǎn)變，為職業(yè)教育樹立了一面嶄新的旗幟。對(duì)實(shí)訓(xùn)資金缺乏保障的中職學(xué)校來說，要想按照傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)模式，為每個(gè)學(xué)生提供一個(gè)實(shí)訓(xùn)工位和充足的實(shí)訓(xùn)器材，顯然是不現(xiàn)實(shí)的，要培養(yǎng)一個(gè)高端的技能型人才談何容易。利用這些仿真軟件進(jìn)行仿真，既能解決學(xué)生對(duì)實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的欠缺問題，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，又能為學(xué)校節(jié)省大量資金。

為此，應(yīng)用仿真成為有效解決在中職學(xué)校實(shí)習(xí)教學(xué)難題的方法之一。把仿真引入專業(yè)教學(xué)中，不但可以進(jìn)一步提高和完善實(shí)訓(xùn)教學(xué)，而且作為節(jié)能降耗的一種新的手段。

一、電氣運(yùn)行與控制仿真的優(yōu)點(diǎn)

仿真是將研究對(duì)象進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，建模編程，且在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。它不怕破壞、易修改、可重用。實(shí)踐證明，作為職校實(shí)習(xí)教學(xué)，一些常設(shè)專業(yè)課程，如《電工技能實(shí)訓(xùn)》、《電子技能實(shí)訓(xùn)》、《可編程控制器技術(shù)實(shí)訓(xùn)》、《氣壓與液壓控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)》、《電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)》、《工廠供配電》等，在常規(guī)實(shí)訓(xùn)課程開設(shè)的同時(shí)，完全可以逐步引入仿真實(shí)習(xí)訓(xùn)練，彌補(bǔ)常規(guī)實(shí)訓(xùn)的不足。電氣運(yùn)行與控制引入仿真，最明顯的好處是節(jié)能降耗，在一定程度上可緩解實(shí)習(xí)工位的不足。例如，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)備和工廠供配電設(shè)備不足，很大程度需要電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真和工廠供配電仿真來完成。

仿真應(yīng)用于電氣運(yùn)行與控制實(shí)訓(xùn)教學(xué)，至少在以下幾個(gè)方面擁有明顯的優(yōu)點(diǎn)：

1.仿真能創(chuàng)造一個(gè)與實(shí)際近乎相同的特性環(huán)境。如西門子S7-200 PLC仿真軟件，仿真的PLC模塊與實(shí)際S7-200模塊完全吻合，仿真操作與實(shí)際操作在面板控制部分近乎完全一致，通過軟件仿真，學(xué)生可以觀察各種PLC控制電路的運(yùn)行過程。

2.仿真過程中，學(xué)生與仿真實(shí)訓(xùn)能進(jìn)行互動(dòng)，可以大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生參與仿真和仿真軟件的開發(fā)，建立起使人感到身臨其境的“互動(dòng)式虛擬現(xiàn)實(shí)世界”。仿真過程具有“沉浸—互動(dòng)—構(gòu)想”三個(gè)基本特征，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造虛擬環(huán)境，特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與其中的身臨其境的沉浸感，同時(shí)學(xué)生與虛擬環(huán)境之間可以有多維信息互動(dòng)作用，學(xué)生從定性和定量綜合集成的虛擬環(huán)境中，可以獲得對(duì)實(shí)習(xí)對(duì)象的感性和理性的認(rèn)識(shí)。

3.仿真應(yīng)用于電氣運(yùn)行與控制安全、可靠。比如《工廠供配電實(shí)訓(xùn)》的高壓電僅僅是模擬信號(hào)，沒有安全隱患。另外操作對(duì)象如儀表、元件、器件等造成實(shí)質(zhì)性損害，更不會(huì)因操作失誤對(duì)學(xué)生造成人身危害。如上行下行電梯仿真，不會(huì)因?yàn)閷W(xué)生操作失誤，造成設(shè)備器件本身?yè)p壞，電源接線有誤等；而且，仿真中的聲、光、文字警報(bào)，完全可以對(duì)學(xué)生操作錯(cuò)誤進(jìn)行提醒和糾正。

4.電氣運(yùn)行與控制專業(yè)引入仿真，最根本的好處是對(duì)原材料、工卡量具、儀表設(shè)備的節(jié)約。

5.電氣運(yùn)行與控制專業(yè)引入仿真可縮短材料、儀器或工卡量具的準(zhǔn)備過程，實(shí)習(xí)完成后，也節(jié)省了回收時(shí)間。在仿真實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生可以輕松對(duì)實(shí)習(xí)過程初始化，對(duì)未能完成的實(shí)習(xí)進(jìn)行狀態(tài)存貯，對(duì)已完成的實(shí)習(xí)進(jìn)行調(diào)入回顧，極大提高了實(shí)習(xí)效率。

二、電氣運(yùn)行與控制專業(yè)如何引入仿真

電氣運(yùn)行與控制引入仿真應(yīng)具備兩個(gè)條件：

1.選擇合適的仿真軟件，不同課程需選擇合適的仿真軟件。

不同課程應(yīng)選擇合適的仿真軟件，有可編程控制器仿真軟件、電工電子仿真軟件、電力電子及自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真軟件、工廠供配電仿真軟件、自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真軟件。

例如，大型電力系統(tǒng)仿真軟件具有以下功能：能模擬千余個(gè)節(jié)點(diǎn)的大型電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，包括斷路器與隔離開關(guān)的倒閘操作；發(fā)電機(jī)及負(fù)荷的有功、無功和電壓的調(diào)節(jié)；變壓器的分接頭的調(diào)節(jié)，電力系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)壓等運(yùn)行狀態(tài)，并能在瞬間反映在屏幕上。可以瞬間調(diào)出整個(gè)電力系統(tǒng)及各個(gè)發(fā)電廠或變電所的實(shí)時(shí)運(yùn)行的主接線圖，圖上的數(shù)據(jù)是一致的。能模擬大型電力系統(tǒng)的故障運(yùn)行，可以人為地制造包括各輸電線路、發(fā)電機(jī)及變壓器的各種故障，可以在屏幕上觀察系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

2.綜合課程設(shè)計(jì)仿真軟件課程設(shè)計(jì)是綜合考核整個(gè)專業(yè)的，所以要引入綜合課程設(shè)計(jì)仿真軟件，比如電氣運(yùn)行與控制專業(yè)教學(xué)仿真軟件平臺(tái)仿真軟件，電氣運(yùn)行與控制仿真軟件平臺(tái)分為5個(gè)子系統(tǒng)：1）軟件系統(tǒng)與權(quán)限管理子系統(tǒng)；2）可編程控制仿真子系統(tǒng)；3）可編程控制仿真考核子系統(tǒng)；4）電氣運(yùn)行與控制專業(yè)學(xué)習(xí)資源子系統(tǒng)；5）軟件交互接口子系統(tǒng)。

三、電氣運(yùn)行與控制引入仿真的注意事項(xiàng)

電氣運(yùn)行與控制仿真作為一種新的教學(xué)方式，可給實(shí)習(xí)教學(xué)帶來許多改變和效益，但必須指出的是，電氣運(yùn)行與控制仿真實(shí)習(xí)畢竟不是在真正的實(shí)訓(xùn)設(shè)備上操作，本身有不可替代的局限性。必須注意，采用仿真實(shí)習(xí)后，可縮短但決不能完全拋開真實(shí)的實(shí)習(xí)過程。這表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.無論采用物理仿真還是計(jì)算機(jī)仿真，其原理只是逼近，而不是等同于客觀過程。

2.由于電氣運(yùn)行與控制仿真軟件的在中職教學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展還處于起步階段，仿真水平還有待進(jìn)一步提高。

3.部分電氣運(yùn)行與控制專業(yè)課程仿真難度大，仿真過程難以達(dá)到實(shí)習(xí)訓(xùn)練要求。所以，電氣運(yùn)行與控制專業(yè)引入仿真實(shí)習(xí)，應(yīng)作為節(jié)能降耗的手段，在一定范圍內(nèi)進(jìn)行。無論哪些課程采用仿真，都要給學(xué)生安排必須的實(shí)際操作實(shí)習(xí)，一方面讓學(xué)生掌握實(shí)際操作，另一方面也是對(duì)仿真的檢驗(yàn)和提高。同時(shí)，仿真對(duì)學(xué)生所生成的安全觀念淡簿的影響，只有通過實(shí)際操作才能加以糾正。

四、電氣運(yùn)行與控制仿真的建議

電氣運(yùn)行與控制的實(shí)訓(xùn)教學(xué)不應(yīng)該停留在傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)模式上，仿真有利于全面提高學(xué)生素質(zhì)和綜合職業(yè)能力，激發(fā)學(xué)生的獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新意識(shí)，但傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)手段，基礎(chǔ)教學(xué)和基本功的訓(xùn)練仍是職業(yè)技術(shù)學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操能力的基礎(chǔ)；兩者不可偏廢，不能因?yàn)橛行碌氖侄畏椒ǘ鴴仐墏鹘y(tǒng)，也不能因?yàn)橛泻玫膫鹘y(tǒng)不引進(jìn)新的手段。抓住科技發(fā)展帶來的契機(jī)，恰當(dāng)引入仿真實(shí)習(xí)，利用先進(jìn)的科技手段為學(xué)校節(jié)能降耗，從而降低辦學(xué)成本，提高辦學(xué)效率。將傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)手段和現(xiàn)代的仿真實(shí)習(xí)兩者完美結(jié)合，培養(yǎng)出的學(xué)生一定能適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需要。

作者簡(jiǎn)介：李鴻斌，男 ，1981年10月出生，籍貫：甘肅隴西 職稱：中級(jí)講師 學(xué)位：學(xué)士學(xué)位，研究方向：電工電子 職業(yè)教育