仿真技術是運用計算機對現實進行仿真, 讓學生在假定的虛擬的真實環境下, 模擬演練, 從而獲得真實的感覺, 將抽象理論形象化、直觀化, 有利于激發學生學習興趣。仿真技術的應用, 為PLC教學找到了發展的突破口, 緩解了教學資源緊缺、提高課堂教學效能、在培養學生自主探索和創新能力等方面有獨到之處, 取得事半功倍的教學效果。仿真技術是運用計算機對現實進行仿真, 讓學生在假定的虛擬的環境下, 模擬演練, 從而獲得真實的感覺, 將抽象理論形象化、直觀化, 它不僅是一個演示媒體, 還是一個設計工具, 它可以把設計者的構思變成看得見的虛擬物體和環境, 有利于激發學生學習興趣, 擴寬了學生自主探索學習的空間, 培養學生認知能力、理解能力、創新能力, 豐富學生的想象力。
1 構建“理論學習—虛擬演練—實操訓練”的教學模式
我校PLC教學在探索中構建了“理論學習—虛擬演練—實操訓練”三步曲的教學模式。該模式是在傳統教學模式上增設虛擬演練, 運用虛擬現實技術將專業理論學習內容與模擬實物、各種儀器設備、環境等虛擬對象結合起來, 將各種實驗通過計算機產生逼真圖象, 讓學生進入虛擬環境中模擬實操演練, 進行指令、元件的功能檢測、調試, 從而獲得視覺、觸覺、聽覺、動覺等多種感知, 然后到實際設備中進行實習訓練來掌握真正的知識技能, 讓學生有一種真實的感覺。這種教學模式讓學生嘗到更多成功的喜悅, 增強學生學習的自信心, 增加學生的競爭能力。
2 仿真教學能將抽象理論形象化、直觀化
實現模擬場景中的仿真運行, 可幫助學生更好地理解PLC的工作原理要讓學生對P L C的工作過程有全面的認識和了解, 除具備一定的編程能力, 掌握基本的編程技巧外, 還要讓學生按照實際的控制要求進行仿真運行和調試, 從而找到程序中的不足和漏洞, 進行反復修改, 達到優化程序、熟悉編程的目的。而仿真教學軟件就是這樣一個能提供各種控制要求、仿真運行各種控制程序的教學平臺。它操作簡單, 利用虛擬設計, 模擬出各種真實場景。例如:交通信號燈控制、正反轉控制、機械手、電梯控制等等。學生可以按照控制要求進行編程, 繪出梯形圖, 并對PLC進行仿真運行操作, 在仿真運行中可以觀察運行結果是否符合設計要求。同時, 在運行中還可以確認各個元件與程序的狀態, 適時監控各個元件的工作過程。通過運行監控, 學生更好地理解和掌握PLC各個元件的作用, 鞏固課堂上所學的理論知識。使得教學過程形象化、直觀化。
3 仿真教學能節省資金, 降低實驗風險, 彌補實驗設備不足等問題
隨著計算機應用的普及和發展, 各學校都建立起多個計算機實驗室和多媒體教室, 只要給實驗室的計算機上安裝仿真軟件, 就相當建立起了一個儀器設備種類齊全、電子元器件豐富的虛擬實驗室, 要進行某個電路仿真, 只需要運行該軟件, 根據實際控制電路, 轉化為梯形圖, 簡單從計算機屏幕的元件庫中調出所需的元件, 并聯接成梯形圖, 控制接通輸入、輸出電路, 即可開始仿真, 就可以和實物實驗一樣對電路進行測試分析。使用計算機仿真模擬, 具有經濟、可靠、實用、安全、靈活、效率、可多次重復使用和成本低、風險小的優點, 使學生擺脫了實驗室的局限性, 避免了實際電路調試的煩瑣過程, 不用反復拆裝元件、損壞元件;整個過程快捷方便, 省時省力, 把它應用到PLC課堂教學, 既避免了實驗儀器的損壞與實驗材料的消耗, 降低教學成本, 又能讓學生完成各種與實際實驗相似的實驗實習, 學到相關的專業知識和專業技能, 為學校節省了實驗實習和設備維修費用。同時, 許多實驗設備, 在學校資金不足無力購買的情況下, 應用仿真軟件讓學生完成各項相應的實驗實踐活動, 采用虛擬仿真的手段, 以“虛”補“實”, 快捷方便, 省時省力, 彌補實驗設備不足帶來的問題。
4 實現理論教學與實驗實踐有機結合, 提高課堂教學質量和教學效果
傳統的PLC教學, 要實現理論與實踐有機結合同步進行, 往往需要的儀器設備較多, 實驗成本高, 實驗存在安全風險, 調試不方便, 實驗效果不明顯, 再加上學校實驗設備不足等因素的影響, 很難做到理論教學與實驗實踐有機結合。應用仿真實驗, 課堂教學只需把學生帶到計算機房, 教師在進行理論講授的同時, 應用電腦進行仿真實驗演示給學生觀察, 然后讓學生在電腦上進行實驗驗證, 把理論教學與實驗實踐有機結合起來。課堂教學由原來以教師講授為主的教學模式, 轉變成老師講授、演示與學生實驗實踐相結合的師生互動教學模式, 使原來抽象難學的理論知識, 變成趣味、形象直觀、簡單易學的科普知識, 學生從被動接受轉變成為主動學習, 發揮學生學習的主觀能動性, 培養并有效提高學生思維能力、綜合分析能力及創新能力, 充分體現了以學生為主體的開放實驗模式的特征從而有效激發學生的學習興趣, 提高課堂教學質量和教學效果。
總之, 把虛擬仿真實驗引入PLC教學, 既方便老師教, 又方便學生學, 使理論教學與實踐實驗有機結合起來, 有效激發學生的學習興趣, 提高課堂教學質量和教學效果, 在實驗教學中應用具有傳統模式所不具備的優勢, 但其缺乏一種實物實驗的真實感, 并不能替代傳統的實驗手段。我們在教學中要將實物實驗與仿真實驗相結合, 發揮各自的優點, 就可以幫助學生更快更好地掌握知識, 進一步培養和提高學生的綜合實驗和創新的能力。
摘要：本文介紹了仿真軟件的特點, 討論了仿真軟件在PLC實驗教學中的應用。認為應用PLC仿真軟件能充分發揮學生的主觀能動性, 培養并有效提高學生思維能力、綜合分析能力及創新能力, 節約設計及實驗時間, 彌補學校實驗儀器及元件缺乏帶來的不足, 節約實驗室的建設費用以及維護費, 對PLC教學的意義重大。
關鍵詞：仿真軟件,PLC實驗教學,應用研究