陳潔

摘要：在我國新型工業(yè)化的戰(zhàn)略指導(dǎo)下，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍。虛擬仿真技術(shù)進(jìn)入課堂也愈發(fā)成為趨勢。本文以虛擬仿真技術(shù)在PLC技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用為研究對象，從虛擬仿真技術(shù)的具體實施、需要注意的關(guān)鍵點以及運(yùn)用虛擬仿真教學(xué)的優(yōu)勢和意義幾個角度作出探討，旨在對高校PLC教學(xué)的改進(jìn)有所幫助。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù);可編程控制器;教學(xué)改進(jìn)

引言：可編程序控制器控制技術(shù)是一種極具應(yīng)用性、實踐性的技術(shù)。在機(jī)電類課程中，PLC的學(xué)習(xí)有著重要意義。而在PLC的具體教學(xué)和學(xué)習(xí)中，實驗是對學(xué)習(xí)效果有著重大影響的。受制于實驗設(shè)備、場地，許多中職院校實驗效果效率都難以達(dá)到預(yù)計目標(biāo)。在PLC教學(xué)中引入虛擬仿真技術(shù)，對于傳統(tǒng)的教學(xué)模式中過于重視編程和理論而忽視應(yīng)用實踐的傾向有很好的糾正效果。下文先簡單概述運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)教學(xué)方法，再從具體實施和使用該方法的優(yōu)勢意義這幾個角度來展開。

一、虛擬仿真技術(shù)教學(xué)法的概述

虛擬仿真技術(shù)是隨著計算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展而誕生的一種新的實驗技術(shù)，它通過建立一個虛擬的環(huán)境來模擬真實的運(yùn)行環(huán)境。通過模擬真實的環(huán)境，現(xiàn)實中PLC存在的種種環(huán)節(jié)和過程真實而形象地展現(xiàn)出來。由于模擬出的虛擬環(huán)境能讓學(xué)生不受限制的自由操作，即具有高度的交互性，因而虛擬仿真技術(shù)能給予學(xué)生更深度的學(xué)習(xí)體驗，全方位的、更具體真實的學(xué)習(xí)并運(yùn)用所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識。由此能將理論和實踐更深刻地聯(lián)系在一起，不僅有利于學(xué)生記憶所學(xué)，更能避免學(xué)生只通理論不懂應(yīng)用的斷層現(xiàn)象的出現(xiàn)。對教學(xué)來說，運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)能打破時間和空間的限制，很大的緩解了教學(xué)資源有限造成的教學(xué)效率低下，學(xué)生也能不受限制的利用自己的設(shè)備進(jìn)行練習(xí)操作?？偟膩碚f，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在PLC教學(xué)中，能豐富教學(xué)的形式，提升教學(xué)效率;增進(jìn)學(xué)生的興趣與學(xué)習(xí)的深度。從最長遠(yuǎn)的角度來看，還有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培育。

二、虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中的實施

（一）重新組織教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計適合虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)過程

為了使虛擬仿真技術(shù)能有效的得到使用，就需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)形式，將教學(xué)內(nèi)容重新整合，以便虛擬仿真實驗?zāi)芮‘?dāng)?shù)乇磺度虢虒W(xué)中。具體來說，可以將工程項目作為教學(xué)中心，圍繞著某一項目，拆分研究可編程控制從業(yè)人員設(shè)計、安裝、調(diào)試、維護(hù)等各個工作環(huán)節(jié)，設(shè)置以下學(xué)習(xí)情境：電動機(jī)長動PLC控制;電動正反轉(zhuǎn)PLC控制;機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計;運(yùn)料小車不同運(yùn)行方式控制;十字路口交通燈的PLC控制;步進(jìn)電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計與安裝;霓虹燈光廣告牌的程序設(shè)計;用一個按鈕控制五臺電機(jī);停車場數(shù)碼顯示編程;兩臺電動機(jī)多種工作方式控制;并聯(lián)鏈接的組建與編程;N：N網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn)與編程。

（二）強(qiáng)調(diào)隨堂編寫程序的重要性

從PLC課程標(biāo)準(zhǔn)中得知，學(xué)習(xí)使用PLC的目的主要是解決實際生活中的生產(chǎn)性問題。因而在這樣的大的目標(biāo)導(dǎo)向下，我們可以知道，PLC使用的弱點與難點就是如何利用好這一工具來解決生產(chǎn)性問題。這也是理論與應(yīng)用難以聯(lián)系起來的主要原因之一。所以，教學(xué)過程不能完全依照教材來設(shè)計講課過程，圍繞著工程項目來設(shè)計課堂才是比較科學(xué)的教學(xué)方法。通過分析工程項目的過程步驟，拆分工程項目的各個要點，讓學(xué)生逐步理解實際生活中PLC是如何幫助解決問題的。虛擬仿真技術(shù)在這一過程中起到的作用是：仿真技術(shù)能讓學(xué)生在課堂上編寫實現(xiàn)所思考的解決辦法，并能實時看到結(jié)果的正確與否，學(xué)生從而能依據(jù)結(jié)果調(diào)整程序，最終符合項目的要求。

（三）注重培育學(xué)生的創(chuàng)新能力

在日常教學(xué)過程中，除了講解并演示知識要點，更要對學(xué)生提出自主學(xué)習(xí)探索、自主進(jìn)行編程的要求。因為最終教學(xué)的目的是能讓學(xué)生創(chuàng)新性的給出實際生活比教學(xué)更復(fù)雜更特殊的問題的解決方案。具體來說，教學(xué)中給出一個學(xué)習(xí)情境后，就要要求學(xué)生開始設(shè)計編寫完成情境要求的程序，充分尊重學(xué)生的主體地位。再通過虛擬仿真技術(shù)，讓學(xué)生演示所設(shè)計的控制程序，教師在該過程中予以適時干預(yù)。在完成演示后，要要求學(xué)生給出設(shè)計程序的思路，通過展現(xiàn)學(xué)生的設(shè)計思路，來發(fā)現(xiàn)學(xué)生分析問題和設(shè)計程序的盲點和瓶頸，從而予以針對性指導(dǎo)。同時要注意鼓勵學(xué)生給出的創(chuàng)造性方案，對學(xué)生給出的獨(dú)特性方案進(jìn)行全面的分析評價，通過這樣的教學(xué)來鞏固學(xué)生對PLC的掌握，同時拔高學(xué)生的創(chuàng)新水平。

三、應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)教學(xué)的關(guān)鍵點

（一）同等重視理論與應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)有生動形象、效果立體直觀的優(yōu)點，對教學(xué)有很大幫助。但虛擬仿真實驗始終無法完全替代學(xué)生自己動手進(jìn)行真實的操作，只使用虛擬實驗缺乏交互性，與實際進(jìn)行真實的操作還是有一定差異的。因而，在虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)中時，實際操作要與虛擬實驗相結(jié)合：強(qiáng)化訓(xùn)練實際的安裝調(diào)試的訓(xùn)練過程、合理分配實際操作與虛擬實驗的課時。教師要讓學(xué)生明確的是，實際操作始終是學(xué)習(xí)PLC技術(shù)的重點與難點。

（二）教師要更注重提升自己的PLC實際操作能力

采用虛擬仿真技術(shù)的課堂通常要求學(xué)生能當(dāng)堂編寫程序，這就要求教師要有更高的對教學(xué)內(nèi)容的熟悉程度、更高的編程能力、更快速的找出并排除程序錯誤的能力以及更靈活的臨場反應(yīng)力。虛擬仿真技術(shù)的運(yùn)用對學(xué)生提出要求之前就對教師的能力提出了更高的要求。這對教師的啟示是，要不斷地向自己提出更具挑戰(zhàn)性的目標(biāo)，不斷提升自身的能力，才能更好地服務(wù)于教學(xué)工作。

四、運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)的具體優(yōu)勢和意義

（一）明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，進(jìn)行針對性改進(jìn)

將虛擬仿真技術(shù)融入到教學(xué)過程中，編寫的程序能被演示出來，運(yùn)行程序的結(jié)果也能被直接表現(xiàn)出來。學(xué)生能直觀地感受到PLC如何使用。通過前文所說的圍繞工程項目進(jìn)行教學(xué)的模式，能讓學(xué)生了解在今后的職業(yè)化道路中，需要具備一些什么樣的能力，怎樣在具體時間中使用PLC這一工具。因而在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生會明確自己缺少什么、需要什么，繼而針對性地對不足作出改進(jìn)。而不是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)，而是以解決問題為導(dǎo)向，這就解決了理論與實踐脫節(jié)的問題。

（二）提升學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)

虛擬仿真技術(shù)將死板而枯燥的學(xué)習(xí)要求變?yōu)榭梢暬木唧w操作。學(xué)生通過一些仿真軟件，實操性的進(jìn)行分析、設(shè)計編寫程序、運(yùn)行程序并調(diào)試、發(fā)現(xiàn)漏洞并進(jìn)行修改，改進(jìn)程序以符合最終要求這樣一系列的過程。還主體性于學(xué)生的過程中，將死板的變?yōu)殪`活的，將枯燥抽象的變?yōu)榫唧w有趣的。提升學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)對學(xué)習(xí)效果的提升是顯而易見的。

（三）增強(qiáng)編程解決問題的能力

運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)讓學(xué)生在課堂上編寫并和教師同學(xué)討論修改程序，改變了傳統(tǒng)老師講授學(xué)生聽講的低效模式。更為重要的是，它展現(xiàn)了如何設(shè)計一個程序最終服務(wù)于問題的解決，將實踐與應(yīng)用有機(jī)的結(jié)合在一起，除了深化了理論的掌握，更是有效地增強(qiáng)了技能的應(yīng)用性，為學(xué)生的職業(yè)化道路減少了障礙。

（四）創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力得到鍛煉

運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)是一個強(qiáng)調(diào)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實操的教學(xué)模式。靈活性的探索解決問題的編程方案的過程中，熟練地掌握了PLC的應(yīng)用技術(shù)只是最表面的優(yōu)勢之一，面對職業(yè)過程中種種復(fù)雜的情況也能給出相應(yīng)的應(yīng)對方案，創(chuàng)造性進(jìn)行軟件開發(fā)，給出多種解決方案都是更隱性也是更深遠(yuǎn)的積極影響。完成好教學(xué)任務(wù)實際上對于職業(yè)道路來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有培養(yǎng)好學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，才能培養(yǎng)出可持續(xù)發(fā)展人才。

（五）降低未來職業(yè)操作中的安全風(fēng)險

PLC一般都應(yīng)用于機(jī)電類設(shè)備，這類設(shè)備對相關(guān)人員的安全是有一定挑戰(zhàn)的。因此在軟件的開發(fā)與設(shè)計階段很好地進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試，修正程序是十分重要的。虛擬仿真技術(shù)在這一方面對學(xué)生的訓(xùn)練能讓學(xué)生較早的培養(yǎng)起一個合格的開發(fā)設(shè)計者應(yīng)用的能力，減少使用過程產(chǎn)生的安全問題，從而較好地從學(xué)生這一角色過渡到職業(yè)人的角色。

五、結(jié)語

綜合實踐情況和前文的說明，虛擬仿真教學(xué)法圍繞著工程項目，深化了學(xué)生對PLC技術(shù)的掌握，結(jié)合了理論與應(yīng)用，并且有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和職業(yè)化的過渡;也能更好的塑造一群合格中職教師。對于社會所需的高素質(zhì)、強(qiáng)技能、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)來說是意義重大且深遠(yuǎn)的。

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