虛擬仿真技術(shù)在PLC應(yīng)用教學(xué)中的探討

周英華

◆摘 要：隨著新型工業(yè)化戰(zhàn)略指導(dǎo)的不斷深入，虛擬仿真技術(shù)的重要性逐漸得到人們的關(guān)注，其應(yīng)用也越來越普遍，將虛擬仿真技術(shù)用于PLC教學(xué)之中也是必然趨勢。因此，本文對虛擬仿真技術(shù)在PLC教學(xué)中的應(yīng)用意義進(jìn)行分析，并對虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中實(shí)際應(yīng)用策略提出了建議。

◆關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；PLC教學(xué)；應(yīng)用

一、引言

虛擬仿真技術(shù)直觀來講就是通過構(gòu)建一個虛擬的環(huán)境來對真實(shí)的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行模擬。通過對真實(shí)環(huán)境的模擬，可以將PLC現(xiàn)實(shí)之中的各種真實(shí)過程直觀形象的長展示出來。另外，虛擬仿真技術(shù)能夠給予學(xué)生更多實(shí)踐機(jī)會，而且是不受限制的自由操作。因此，在PLC教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，具有一定的交換性，能夠讓學(xué)生獲得更多的體驗(yàn)，能夠有效突破時(shí)間以及空間方面的限制，一定程度上可以解決因?yàn)榻虒W(xué)資源有限而導(dǎo)致教學(xué)效率較低的問題。因此，虛擬仿真技術(shù)在PLC應(yīng)用教學(xué)中的探討具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、虛擬仿真技術(shù)在PLC教學(xué)中應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

（一）有利于明確教學(xué)目標(biāo)，并有針對性的進(jìn)行改進(jìn)

在PLC教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，其編寫的程序以及程序的運(yùn)行結(jié)果都可以被直觀演示出來，從而讓學(xué)生能夠直觀感受到PLC的應(yīng)用過程。例如，在教學(xué)中倘若是以某一個工程項(xiàng)目來進(jìn)行教學(xué)，那么教學(xué)目標(biāo)是要讓學(xué)生能夠知曉自身在職業(yè)發(fā)展道路上應(yīng)當(dāng)具備什么能力，即怎樣在具體的時(shí)間之中對PLC這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行充分應(yīng)用。因此，通過仿真技術(shù)可以直觀演示這些過程中，從而引導(dǎo)學(xué)生了解自己的當(dāng)前的優(yōu)勢與不足，從而有針對性的進(jìn)行改進(jìn)，這樣有利于解決理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題。

（二）有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

以往PLC教學(xué)以灌輸式教學(xué)為主，學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，而虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可改變這種枯燥的樁狀態(tài)，使得學(xué)習(xí)要求變得可視化、可具體進(jìn)行操作。在虛擬仿真軟件的支持下，學(xué)生可以對編寫程序進(jìn)行設(shè)計(jì)、對程序進(jìn)行運(yùn)行并調(diào)試，從而發(fā)現(xiàn)當(dāng)中存在的漏洞，而進(jìn)行針對性的改善，從而讓程序達(dá)到預(yù)期的要求。可以看出，整個過程是由學(xué)生自由操作，限制因素很少，教師主要扮演主導(dǎo)者的角色，給予一定的指導(dǎo)。而這樣的模式能夠?qū)W(xué)生產(chǎn)生巨大的吸引力，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，獲得更好的學(xué)習(xí)效果。

（三）有利于提升學(xué)生變成解決實(shí)際問題的能力

虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生獨(dú)自編寫程序以及師生討論程序修改方案的目標(biāo)。因?yàn)檎麄€過程中以學(xué)生實(shí)踐為主，而且可以將程序可能遇到的問題進(jìn)行模擬，通過對設(shè)計(jì)的不斷完善，最終讓設(shè)計(jì)出來的程序能夠解決相關(guān)實(shí)際問題，一方面能夠深化理論認(rèn)知，另外一方面是能夠幫助學(xué)生增加技能的實(shí)際應(yīng)用能力。

（四）有效降低職業(yè)操作過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)

PLC通常用于各種機(jī)電類設(shè)備之中，雖然為自動化控制技術(shù)，但是人為操作的環(huán)節(jié)依然有很多，會對操作人員的安全造成一定的威脅。因此，就非常需要在軟件開發(fā)以及設(shè)計(jì)階段做好安全操作方面的試行與調(diào)試，修正程序。而虛擬仿真技術(shù)則可以幫助學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中將各種安全風(fēng)險(xiǎn)因素融入進(jìn)去，并提出解決措施，從而降低實(shí)際生產(chǎn)過程中的安全問題。

三、虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的具體應(yīng)用策略建議

（一）對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組，設(shè)計(jì)適合虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)的內(nèi)容

虛擬仿真技術(shù)倘若要在PLC教學(xué)中得以有效應(yīng)用，則需要對傳統(tǒng)的教學(xué)形式進(jìn)行改變，重點(diǎn)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹亟M，這樣能夠確保虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行谌雽?shí)際教學(xué)之中。具體來講，可以將工程項(xiàng)目教學(xué)作為核心，然后緊緊圍繞一個項(xiàng)目，然后拆分、研究可編程控制，具體包括人員設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維護(hù)等等環(huán)節(jié)。對此，還可以創(chuàng)設(shè)對應(yīng)的教學(xué)情境，例如，機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電動機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制、運(yùn)料小車不同運(yùn)行方式的控制、霓虹燈廣告牌程序設(shè)計(jì)、兩臺電機(jī)多種PLC控制方式、停車場數(shù)碼顯示編程、N：N網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)現(xiàn)與編程等等。通過情境設(shè)計(jì)，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更多的選擇，他們可以根據(jù)自己的實(shí)際需求而開展某一類操作。

（二）注重隨堂編寫程序，解決實(shí)際問題的能力

PLC教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生能夠掌握相關(guān)知識與技能，最為重要的是解決一些實(shí)際的生產(chǎn)性問題。可見，PLC教學(xué)更傾向于實(shí)踐能力，但是從現(xiàn)有的教學(xué)來看，理論與實(shí)踐往往容易脫節(jié)，最終導(dǎo)致部分學(xué)生雖然成績優(yōu)異，但實(shí)際能力較差。對此，筆者認(rèn)為在實(shí)際教學(xué)中可以不完全依照教材設(shè)計(jì)來進(jìn)行教學(xué)，應(yīng)當(dāng)緊緊圍繞實(shí)際問題進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。例如，圍繞工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)教學(xué)活動，以虛擬仿真技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生對某一個項(xiàng)目的步驟進(jìn)行分析，從而明確一個項(xiàng)目之中不同環(huán)節(jié)的不同特點(diǎn)，并逐步理解到現(xiàn)實(shí)情況中PLC是如何可以解決這些問題的。因此，教師可以提出一些實(shí)際的問題，然后讓學(xué)生借助虛擬仿真技術(shù)編寫可以解決問題的程序或者找到解決辦法，并對照實(shí)際結(jié)果進(jìn)行分析，可以讓學(xué)生能夠根據(jù)結(jié)果對程序進(jìn)行調(diào)整，最終達(dá)到解決問題的目標(biāo)。

（三）加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

在PLC教學(xué)過程中，不僅能要注重基礎(chǔ)知識要點(diǎn)的講解，而且還要引導(dǎo)學(xué)生善于自主學(xué)習(xí)與探索，從而提升其自主編程的能力。教師可以為學(xué)生創(chuàng)造一個學(xué)習(xí)情境，并要求學(xué)生結(jié)合實(shí)際要求設(shè)計(jì)編寫完成情境要求的程序，整個過程要鼓勵學(xué)生能夠善于利用自己的認(rèn)知去實(shí)踐，也可以通過小組合作的方式，以小組為單位對一個情境進(jìn)行探索，完成之后，教師還可以在此基礎(chǔ)上提出更多的要求，然后再由學(xué)生去完成。該過程有利于學(xué)生對原有的思路以及相關(guān)知識進(jìn)行梳理，再結(jié)合新的要求對原有的思路進(jìn)行優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、結(jié)語

綜上所述，在PLC教學(xué)中圍繞工程項(xiàng)目對虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，有利于深化學(xué)生對PLC技術(shù)的掌握，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，更加有利于學(xué)生創(chuàng)新能力以及職業(yè)素養(yǎng)的發(fā)展。因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)虛擬仿真技術(shù)在PLC教學(xué)應(yīng)用中的研究，從而培養(yǎng)出更多高素質(zhì)的人才。

參考文獻(xiàn)

[1]方利民.虛擬仿真技術(shù)在中職電子教學(xué)中的應(yīng)用分析[J].中國管理信息化，2019，22（11）：215-216.

[2]曹嘉佳.基于PLC控制的電鍍生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（15）：236+221.