仿真軟件在構(gòu)建主義理論教學(xué)方法中的應(yīng)用實(shí)踐

袁鑫宏　陳紅春

[摘? ? ? ? ? ?要]? 現(xiàn)代教學(xué)理論和教輔技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高職電工電子類課程課堂教學(xué)改革提出新的要求和手段。對(duì)電路中“看不見，摸不著”的“電”的概念和規(guī)律，采用知識(shí)“滿堂灌輸”的傳統(tǒng)教學(xué)方法，由于太過抽象、不夠直觀，往往效果不理想。而在課堂教學(xué)中引入軟件仿真的教學(xué)輔助手段，可以非常高效地創(chuàng)設(shè)課堂學(xué)習(xí)情境，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高課堂教學(xué)效率及效果。探討在電工課堂中引入仿真教學(xué)的探索和實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的一些方法和作用。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 宇龍機(jī)電仿真軟件;學(xué)習(xí)情境;仿真;輔助教學(xué)

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）22-0246-03

一、概述

電氣相關(guān)類專業(yè)均開設(shè)電工電子技術(shù)課程，通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解、掌握電路的基本概念和基本規(guī)律，常見電路、電子元件的外特性及典型應(yīng)用，同時(shí)能熟練掌握常用電工測量儀器儀表使用，電路裝接、調(diào)試及故障分析等操作應(yīng)用技能。對(duì)以上電類職業(yè)高等應(yīng)用型人才所必須具備的知識(shí)和能力的講授，傳統(tǒng)的教學(xué)方法通常會(huì)從簡單到復(fù)雜、從現(xiàn)象到原因一步步地推導(dǎo)闡述，形成一個(gè)看似完整嚴(yán)密的“知識(shí)體系”。但高職教學(xué)的現(xiàn)況下，等不到老師完成整個(gè)“知識(shí)體系”講授之前，學(xué)生已經(jīng)喪失了學(xué)習(xí)興趣，最后授課淪為“臺(tái)上教師滿堂灌，臺(tái)下學(xué)生精神亂”的尷尬局面。

二、建構(gòu)主義及仿真情景學(xué)習(xí)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展及仿真技術(shù)應(yīng)用的日益普及，以建構(gòu)主義作為最新理論基礎(chǔ)的現(xiàn)代教育技術(shù)國際上迅速流行。與傳統(tǒng)的學(xué)科知識(shí)體系下，教學(xué)“以知識(shí)為本”不同，建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)應(yīng)“以人為本”。建構(gòu)主義認(rèn)為，知識(shí)不是通過教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境背景下，借助他人（教師及合作同學(xué)），利用必要學(xué)習(xí)實(shí)踐平臺(tái)和學(xué)習(xí)資料，通過自主構(gòu)建的方式而建立。建構(gòu)主義理論更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)主體性（主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)經(jīng)驗(yàn)）、學(xué)習(xí)社會(huì)性（與老師及同學(xué)交流互動(dòng)）、學(xué)習(xí)情境性（在真實(shí)或模擬的解決問題需求情境中進(jìn)行探索學(xué)習(xí)）。

建構(gòu)主義為利用仿真實(shí)驗(yàn)提高課堂教學(xué)效率提供了極佳的理論基礎(chǔ)。與學(xué)生長期被知識(shí)“灌輸”相對(duì)，仿真實(shí)驗(yàn)軟件可以在課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)豐富的教學(xué)情景，在直觀的真實(shí)情景中提出現(xiàn)實(shí)任務(wù)需求，自然會(huì)激發(fā)學(xué)生的探索興趣，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下學(xué)生完成自主探究式學(xué)習(xí)。

三、利用機(jī)電仿真軟件，提高課堂教學(xué)效率的探索實(shí)踐

在電工電子技術(shù)繼電接觸控制章節(jié)可以針對(duì)工廠企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用，設(shè)置典型任務(wù)驅(qū)動(dòng)情景案例。現(xiàn)代電氣化的工廠，其動(dòng)力都由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，試設(shè)計(jì)一個(gè)三相交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，滿足各種典型控制要求。

（一）簡單閘刀啟停電路

創(chuàng)設(shè)情景：在工廠里，運(yùn)行各種電機(jī)，怎樣控制電機(jī)的啟停？提出任務(wù)。答，學(xué)生通常能提出最簡的閘刀啟停電路，用宇龍機(jī)電3D仿真軟件進(jìn)行現(xiàn)場仿真。

（二）接觸器自鎖啟停電路

教師引導(dǎo)：指出上述電路不能實(shí)現(xiàn)短路、過載保護(hù)，同時(shí)容易產(chǎn)生電弧的特點(diǎn)，提出提高自動(dòng)化程度的設(shè)計(jì)改造要求。學(xué)生在思考過程中提示相關(guān)概念及能應(yīng)用的改進(jìn)電器，引導(dǎo)學(xué)生開展相關(guān)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)積極性。引出自鎖控制電路。

教師總結(jié)：采用接觸器自鎖啟?？刂齐娐肪哂邢娀　⒎奖泐l繁啟停以及帶短路、過載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)引入：如果將電機(jī)驅(qū)動(dòng)以傳送帶運(yùn)料小車，就能實(shí)現(xiàn)小車的啟?？刂?，并利用宇龍軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，非常形象生動(dòng)。

（三）正反轉(zhuǎn)互鎖電路

提出問題：如果傳送帶運(yùn)料小車送完貨后返回怎么辦？提示可以讓電機(jī)反轉(zhuǎn)，從而引出正反轉(zhuǎn)主電路接線方案。根據(jù)避免主電路短路的需求，提出控制電路的“互鎖”方法。

（四）傳送帶運(yùn)料小車自動(dòng)停止（自動(dòng)往返電路）

接下來可以設(shè)計(jì)小車自動(dòng)停止控制電路（結(jié)合機(jī)床中的限位保護(hù)），引導(dǎo)學(xué)生裝接限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)行程控制。結(jié)合聯(lián)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)。

（五）小車延時(shí)自動(dòng)往返控制電路

設(shè)計(jì)綜合任務(wù)：實(shí)現(xiàn)在裝貨點(diǎn)自動(dòng)停止，并延時(shí)裝貨后啟動(dòng)搬運(yùn);到卸貨點(diǎn)自動(dòng)停止，并延時(shí)卸貨后自動(dòng)返回。

引導(dǎo)學(xué)生在綜合上述繼電接觸控制原理的基礎(chǔ)上，介紹并引出時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)延時(shí)時(shí)間控制，并應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。

通過以上任務(wù)引領(lǐng)驅(qū)動(dòng)的方式，教師作為引導(dǎo)者，以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體，開展課程教學(xué)。能夠?qū)⒗^電接觸控制的基本原理、方法和關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)層層深入展開介紹，借助軟件仿真，營造現(xiàn)場任務(wù)氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到良好的教學(xué)。

（六）綜合任務(wù)：小區(qū)水塔水位控制電路

應(yīng)用現(xiàn)代仿真技術(shù)的發(fā)展，開展較復(fù)雜的綜合電控設(shè)計(jì)項(xiàng)目也是完全勝任的，如以下的水塔水位控制設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

上述電工電子技術(shù)課程以項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式展開，將整個(gè)課程教學(xué)內(nèi)容分成若干項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)具體化為若干學(xué)習(xí)情境，每個(gè)學(xué)習(xí)情境都有對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)和相應(yīng)的能力培養(yǎng)目標(biāo)。在課程中，遵循由簡單到復(fù)雜的教育教學(xué)規(guī)律，學(xué)習(xí)情境的學(xué)習(xí)分成三個(gè)遞進(jìn)階段：第一階段是基本學(xué)習(xí)情境，以訓(xùn)練學(xué)生的逐個(gè)知識(shí)點(diǎn)為目的;第二階段是綜合學(xué)習(xí)情境，以訓(xùn)練學(xué)生的綜合運(yùn)用能力為目的;第三階段的學(xué)習(xí)情境是簡單工程項(xiàng)目，以訓(xùn)練學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用知識(shí)能力和創(chuàng)新能力為目的。