虛擬仿真技術在PLC應用技術教學中的研究
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摘要：在我國新型工業化的戰略指導下，虛擬仿真技術的應用越來越普遍。虛擬仿真技術進入課堂也愈發成為趨勢。本文以虛擬仿真技術在PLC技術教學中的應用為研究對象，從虛擬仿真技術的具體實施、需要注意的關鍵點以及運用虛擬仿真教學的優勢和意義幾個角度作出探討，旨在對高校PLC教學的改進有所幫助。
關鍵詞：虛擬仿真技術;可編程控制器;教學改進
引言：可編程序控制器控制技術是一種極具應用性、實踐性的技術。在機電類課程中，PLC的學習有著重要意義。而在PLC的具體教學和學習中，實驗是對學習效果有著重大影響的。受制于實驗設備、場地，許多中職院校實驗效果效率都難以達到預計目標。在PLC教學中引入虛擬仿真技術，對于傳統的教學模式中過于重視編程和理論而忽視應用實踐的傾向有很好的糾正效果。下文先簡單概述運用虛擬仿真技術教學方法，再從具體實施和使用該方法的優勢意義這幾個角度來展開。
一、虛擬仿真技術教學法的概述
虛擬仿真技術是隨著計算機和信息技術的發展而誕生的一種新的實驗技術，它通過建立一個虛擬的環境來模擬真實的運行環境。通過模擬真實的環境，現實中PLC存在的種種環節和過程真實而形象地展現出來。由于模擬出的虛擬環境能讓學生不受限制的自由操作，即具有高度的交互性，因而虛擬仿真技術能給予學生更深度的學習體驗，全方位的、更具體真實的學習并運用所學習的專業知識。由此能將理論和實踐更深刻地聯系在一起，不僅有利于學生記憶所學，更能避免學生只通理論不懂應用的斷層現象的出現。對教學來說，運用虛擬仿真技術能打破時間和空間的限制，很大的緩解了教學資源有限造成的教學效率低下，學生也能不受限制的利用自己的設備進行練習操作?？偟膩碚f，虛擬仿真技術應用在PLC教學中，能豐富教學的形式，提升教學效率;增進學生的興趣與學習的深度。從最長遠的角度來看，還有利于學生創新能力的培育。
二、虛擬仿真技術在教學應用中的實施
?。ㄒ唬┲匦陆M織教學內容，設計適合虛擬仿真技術的教學過程
為了使虛擬仿真技術能有效的得到使用，就需要改變傳統的教學形式，將教學內容重新整合，以便虛擬仿真實驗能恰當地被嵌入教學中。具體來說，可以將工程項目作為教學中心，圍繞著某一項目，拆分研究可編程控制從業人員設計、安裝、調試、維護等各個工作環節，設置以下學習情境：電動機長動PLC控制;電動正反轉PLC控制;機械手控制系統設計;運料小車不同運行方式控制;十字路口交通燈的PLC控制;步進電動機控制系統設計與安裝;霓虹燈光廣告牌的程序設計;用一個按鈕控制五臺電機;停車場數碼顯示編程;兩臺電動機多種工作方式控制;并聯鏈接的組建與編程;N：N網絡通信的實現與編程。
?。ǘ娬{隨堂編寫程序的重要性
從PLC課程標準中得知，學習使用PLC的目的主要是解決實際生活中的生產性問題。因而在這樣的大的目標導向下，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性問題。這也是理論與應用難以聯系起來的主要原因之一。所以，教學過程不能完全依照教材來設計講課過程，圍繞著工程項目來設計課堂才是比較科學的教學方法。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。虛擬仿真技術在這一過程中起到的作用是：仿真技術能讓學生在課堂上編寫實現所思考的解決辦法，并能實時看到結果的正確與否，學生從而能依據結果調整程序，最終符合項目的要求。
（三）注重培育學生的創新能力
在日常教學過程中，除了講解并演示知識要點，更要對學生提出自主學習探索、自主進行編程的要求。因為最終教學的目的是能讓學生創新性的給出實際生活比教學更復雜更特殊的問題的解決方案。具體來說，教學中給出一個學習情境后，就要要求學生開始設計編寫完成情境要求的程序，充分尊重學生的主體地位。再通過虛擬仿真技術，讓學生演示所設計的控制程序，教師在該過程中予以適時干預。在完成演示后，要要求學生給出設計程序的思路，通過展現學生的設計思路，來發現學生分析問題和設計程序的盲點和瓶頸，從而予以針對性指導。同時要注意鼓勵學生給出的創造性方案，對學生給出的獨特性方案進行全面的分析評價，通過這樣的教學來鞏固學生對PLC的掌握，同時拔高學生的創新水平。
三、應用虛擬仿真技術教學的關鍵點
?。ㄒ唬┩戎匾暲碚撆c應用
虛擬仿真技術有生動形象、效果立體直觀的優點，對教學有很大幫助。但虛擬仿真實驗始終無法完全替代學生自己動手進行真實的操作，只使用虛擬實驗缺乏交互性，與實際進行真實的操作還是有一定差異的。因而，在虛擬仿真技術運用到教學中時，實際操作要與虛擬實驗相結合：強化訓練實際的安裝調試的訓練過程、合理分配實際操作與虛擬實驗的課時。教師要讓學生明確的是，實際操作始終是學習PLC技術的重點與難點。
?。ǘ┙處熞⒅靥嵘约旱腜LC實際操作能力
采用虛擬仿真技術的課堂通常要求學生能當堂編寫程序，這就要求教師要有更高的對教學內容的熟悉程度、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力。虛擬仿真技術的運用對學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性的目標，不斷提升自身的能力，才能更好地服務于教學工作。
四、運用虛擬仿真技術的具體優勢和意義
?。ㄒ唬┟鞔_學習目標，進行針對性改進
將虛擬仿真技術融入到教學過程中，編寫的程序能被演示出來，運行程序的結果也能被直接表現出來。學生能直觀地感受到PLC如何使用。通過前文所說的圍繞工程項目進行教學的模式，能讓學生了解在今后的職業化道路中，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。因而在學習的過程中，學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。而不是為了學習而學習，而是以解決問題為導向，這就解決了理論與實踐脫節的問題。 （二）提升學習興趣和動機
虛擬仿真技術將死板而枯燥的學習要求變為可視化的具體操作。學生通過一些仿真軟件，實操性的進行分析、設計編寫程序、運行程序并調試、發現漏洞并進行修改，改進程序以符合最終要求這樣一系列的過程。還主體性于學生的過程中，將死板的變為靈活的，將枯燥抽象的變為具體有趣的。提升學習興趣和動機對學習效果的提升是顯而易見的。
（三）增強編程解決問題的能力
運用虛擬仿真技術讓學生在課堂上編寫并和教師同學討論修改程序，改變了傳統老師講授學生聽講的低效模式。更為重要的是，它展現了如何設計一個程序最終服務于問題的解決，將實踐與應用有機的結合在一起，除了深化了理論的掌握，更是有效地增強了技能的應用性，為學生的職業化道路減少了障礙。
?。ㄋ模﹦撔滤季S與創新能力得到鍛煉
運用虛擬仿真技術是一個強調學生獨立進行實操的教學模式。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的應用技術只是最表面的優勢之一，面對職業過程中種種復雜的情況也能給出相應的應對方案，創造性進行軟件開發，給出多種解決方案都是更隱性也是更深遠的積極影響。完成好教學任務實際上對于職業道路來說是遠遠不夠的，只有培養好學生的學習能力和創新能力，才能培養出可持續發展人才。
?。ㄎ澹┙档臀磥砺殬I操作中的安全風險
PLC一般都應用于機電類設備，這類設備對相關人員的安全是有一定挑戰的。因此在軟件的開發與設計階段很好地進行優化調試，修正程序是十分重要的。虛擬仿真技術在這一方面對學生的訓練能讓學生較早的培養起一個合格的開發設計者應用的能力，減少使用過程產生的安全問題，從而較好地從學生這一角色過渡到職業人的角色。
五、結語
綜合實踐情況和前文的說明，虛擬仿真教學法圍繞著工程項目，深化了學生對PLC技術的掌握，結合了理論與應用，并且有利于創新能力的培養和職業化的過渡;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、強技能、創新型人才的培養來說是意義重大且深遠的。
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